Simulation numérique du remplissage et de la solidification
Fonderie d’aluminium : défauts et conception des pièces

1 - Qualité des pièces et défauts de fonderie

• 1.1 - Classification des défauts
• 1.2 - Pièces incomplètes
  Figure 1 - Manque ou malvenue (en coquille gravité) Figure 2 - Reprise en moulage haute pression Figure 3 - Coulée à court Figure 4 - Moule vidé
• 1.3 - Formes incorrectes – Déport des noyaux et des broches
  Figure 5 - Déport de noyaux ou de broches
• 1.4 - Dimensions incorrectes
  Figure 6 - Retrait contrarié Figure 7 - Erreur dans la prévision du retrait
• 1.5 - Surfaces défectueuses
  Figure 8 - Arrachements Figure 9 - Traces d’écoulement (fleurs)
• 1.6 - Solution de continuité (fissuration)
  Figure 10 - Criques à chaud
• 1.7 - Excroissances métalliques
  Figure 11 - Craquelures Figure 12 - Abreuvage (moulage coquille avec noyaux)
• 1.8 - Cavités
  Figure 13 - Cratères Figure 14 - Refus Figure 15 - Macroretassures Figure 16 - Retassure d’angle (moulage coquille gravité avec noyau sable) Figure 17 - Microretassures Figure 18 - Affaissements Figure 19 - Aspects de la retassure de l’AlSi13 dans une masse isolée selon la structure du silicium eutectique Figure 20 - Retassures de surface Figure 21 - Soufflures Figure 22 - Piqûres
• 1.9 - Inclusions
  Figure 23 - Inclusions Figure 24 - Inclusions de composés métalliques endogènes
• 1.10 - Défauts typiques du rhéomoulage à l'état semi-solide
  Figure 25 - Défauts linéaires Figure 26 - Porosité sous cutanée résultant d'une réaction avec le poteyage du moule Figure 27 - Exemples de couches superficielles d'eutectiques non soudées au substrat Figure 28 - Surface après nettoyage par grenaillage courant

2 - Réparation et correction des défauts

• 2.1 - Soudures
• 2.2 - Étanchage par imprégnation
  Figure 29 - Synoptique des opérations d'imprégnation (document Maldaner)
• 2.3 - Enduits et mastics

3 - Directives générales de conception des pièces

• 3.1 - Règles générales de tracé
  Figure 30 - Deux améliorations de répartition des contraintes de compression Figure 31 - Amélioration de la résistance en torsion : profils fermés Figure 32 - Profils ouverts en U avec amélioration de la rigidité par ajout de trottoirs Figure 33 - Profil en U nervuré et fermé par une tôle de renfort
• 3.2 - Influence du procédé de moulage sur la conception des pièces
  Figure 34 - Amélioration du tracé par suppression d'une masse isolée Figure 35 - Détermination des épaisseurs minimales coulables en moulage sable, coquille et sous pression Figure 36 - Exemples de réduction de masses isolées par modification de tracé Figure 37 - Raccordements entre parois d’épaisseurs différentes dans une pièce moulée Figure 38 - Exemples de réduction de risque de retassures par un meilleur raccordement des nervures Figure 39 - Optimisation du tracé des nervures sur des toiles de grandes surfaces Figure 40 - Exemple de règle de dimensionnement des nervures Figure 41 - Moule avec plaques d’ailettes munies de tirages d’air Figure 42 - Exemple de striage sur une pièce coulée en coquille Figure 43 - Exemples de bossages évidés Figure 44 - Exemples de bossages d’appui pour éjecteurs Figure 45 - Modification de forme pour l'utilisation d'un éjecteur standard Tableau 1
• 3.3 - Possibilités particulières de la fonderie d'aluminium
• 3.4 - Recommandations importantes

4 - Simulation numérique du remplissage et de la solidification

• 4.1 - Apports de la simulation des phénomènes physiques
• 4.2 - Mise en œuvre
  Figure 46 - Méthodes de maillage
• 4.3 - Résultats et analyses
  Figure 47 - Préparation d'un calcul de simulation d'une jante en aluminium (logiciel Pamcast devenu QuikCast) Figure 48 - Carte thermique aux derniers instants du remplissage d'un pied milieu d'automobile coulé sous pression (logiciel Procast, Courtesy Alcan) Figure 49 - Visualisation (amplifiée) des déformations dans une colonne de direction coulée sous pression (logiciel Procast, Courtesy JD Braun)

5 - Conclusion