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Auteur(s)
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Jean CHARBONNIER : Ingénieur du Conservatoire National des Arts et Métiers - Chef du groupe Fonderie de Moulage du Centre de Recherches de Voreppe
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Lire l’articleINTRODUCTION
Comme tous les métaux, les alliages d’aluminium à l’état liquide sont susceptibles de dissoudre des gaz. Cependant, le seul qui se dissout en quantité notable est l’hydrogène. Les autres sont soit très peu solubles, soit réagissent avec l’aluminium pour former des composés stables comme les oxydes. Autrement dit, seul l’hydrogène est responsable des problèmes de gazage observés parfois dans les pièces de fonderie. Ce phénomène occasionne des défauts qui nuisent aux caractéristiques mécaniques des pièces.
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Maîtrise des problèmes de gazage : traitements de dégazageArticle inclus dans l'offre
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5. Paramètres contrôlant la porosité de gazage sur pièces moulées
La variation brusque de solubilité de l’hydrogène dans le métal au moment de la solidification est responsable des défauts de gazage qui peuvent apparaître dans les pièces moulées (figure 8).
La formation de ce type de défaut dépend, en premier lieu, de la teneur en hydrogène du bain mais également d’autres facteurs que nous allons examiner.
5.1 Porosités liées au gazage. Interactions hydrogène /oxydes
Le phénomène de formation de porosités, comme beaucoup de phénomènes métallurgiques, met en jeu des processus de germination et de croissance. En effet, un alliage même bien dégazé contient encore 0,1 Ncm3 de H2 /100 g d’alliage. Si celui-ci se dégageait en totalité pendant la solidification, il produirait une porosité de l’ordre de 1 %, ce qui est très important et beaucoup plus élevé que ce que l’on observe dans des pièces de bonne qualité. Cela signifie qu’une partie au moins de l’hydrogène peut rester en sursaturation dans le métal solide.
Lorsqu’on refroidit un alliage dont la teneur en hydrogène est en équilibre avec l’atmosphère qui l’entoure, il se trouve immédiatement sursaturé et a tendance à rejeter l’hydrogène en excès.
Lorsqu’une bulle se forme, la pression qui règne dans la bulle p i a pour valeur :
avec :
- pa :
- pression atmosphérique
- pm :
- pression métallostatique
- ps :
- pression due à la tension d’interface liquide-gaz.
p s dépend du rayon r de la bulle et de la tension interfaciale σ (N/m) entre le métal et le gaz contenu dans la bulle. Sa valeur est :
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RANSLEY (C.E.), NEUFELD (H.) - The solubility of hydrogen in liquid aluminium. - J. Inst. of Met, vol. 74, p. 559-620 (1947-1948).
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(2) - SIGWORTH (G.K.) - Scientific basis for degassing aluminum. - AFS Trans. 81, p. 73‐78 (1987).
-
(3) - PAINCHAUD (F.), MARTIN (J.-P.) - The new ALSCAN analyser : easy to use, on line, measurement of hydrogen in liquid aluminum alloys. - Proceedings of 2nd International Conference on molten aluminum processing, Orlando, p. 20.1-20.18, nov. 1989.
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(5) - HESS (P.D.) - An empirical equation for calculating the solubility of hydrogen in molten aluminum alloys. - Light Metals, 2, p. 591‐596 (1974).
-
(6) - KATO (S.), IMAI (M.) - The determination of hydrogen content in...
ANNEXES
Adamel Lhomargy (Hyvac®)
AGA (SFG- Argon)
Alcoa (Télégas®)
Bomen inc. (Alscan®)
FMA-Feinmechanik-Electroni (Aluschmeltztester®)
Servimetal LTD (Alpur®)
Servimetal (appareil de dégazage sous vide)
Stahl MFG
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