Formation d'inclusions non métalliques dans les pièces moulées

Les sources d'inclusions et de gaz dans le métal en fusion comprennent principalement plusieurs aspects : résidus et gaz issus de la décomposition thermique et de la vaporisation des modèles, scories et gaz générés lors de la fusion du métal, scories d'oxyde formées par l'oxydation du métal en fusion, dissolution de gaz spécifiques par le métal en fusion à haute température, et impuretés externes entrant dans la cavité du moule scellé.

Parmi ces scories et gaz, les scories produites lors de la fusion du métal en fusion représentent la plus grande proportion, suivies par les scories générées par les réactions entre les gaz dissous dans le métal en fusion à haute température et le métal lui-même, ainsi que les oxydes formés par l'oxydation du métal en fusion. En fait, les résidus de la vaporisation et de la décomposition thermique des modèles occupent une proportion relativement faible. Néanmoins, une mauvaise étanchéité des cavités des modèles permet l'invasion d'impuretés externes, ce qui peut induire de graves défauts d'inclusion massifs.

Ces scories, gaz et impuretés solides mélangées extérieurement présentent une faible densité. Ils flottent lentement vers le haut pendant le remplissage et le refroidissement du métal en fusion avant la solidification, et dérivent vers les zones de pression latérale plus faible sous pression négative. Si de telles scories et gaz s'échappent des pièces moulées pendant que le métal reste liquide, aucun défaut d'inclusion ni de soufflure ne se produira.

Dans les entreprises de fonderie à mousse perdue, les chambres à vide des systèmes de vide de sable sont principalement disposées au fond et sur les parois environnantes des boîtes à sable. La direction de l'extraction sous vide est perpendiculaire à la direction naturelle de flottement ascendant des scories et des gaz, ce qui entrave la flottabilité ascendante et l'évacuation des impuretés et des gaz.

Les facteurs thermodynamiques et cinétiques régissant la formation et l'élimination des inclusions dans le métal en fusion facilitent l'apparition de défauts d'inclusion dans les pièces moulées à mousse perdue, tout en entravant leur élimination. En raison de la diversité des matières premières et auxiliaires utilisées par les fonderies nationales, et sous la pression de la réduction continue des coûts, la ferraille et la fonte achetées contiennent des compositions complexes et des impuretés abondantes.

La plupart des fonderies fondent la ferraille dans des fours à induction à moyenne fréquence pour la production de pièces moulées, ce qui entraîne une teneur élevée en éléments d'impuretés dans le métal en fusion. Pendant ce temps, les matériaux de modèle utilisés par les entreprises nationales de fonderie à mousse perdue sont principalement de la mousse de polystyrène pour la construction et l'emballage. Les réactions physiques et chimiques complexes entre le remplissage du métal en fusion et les matériaux de modèle produisent des produits de pyrolyse abondants, augmentant encore les inclusions dans le métal en fusion.