Comment utiliser cette bibliothèque
Chaque entrée décrit l'aspect typique d'un défaut, ses causes possibles, les phases du procédé où il peut prendre naissance, la manière de le détecter et les mesures préventives et correctives courantes. Filtrez par phase pour voir quels défauts une étape donnée peut produire.
Référence des défauts
Malvenue et remplissage incomplet
- Définition et aspect
- Une partie de la pièce manque ; arêtes et parois minces sont arrondies et lisses là où le métal s'est figé avant de remplir l'empreinte.
- Causes possibles
- Causes possibles : température du métal ou de la carapace trop basse, coulée lente ou interrompue, charge métallostatique insuffisante, faible perméabilité de la carapace avec air piégé, ou parois trop minces pour la longueur d'écoulement.
- Phases d'origine possibles
- Modèles en cire et grappage Carapace céramique Fusion et coulée
- Détection
- Examen visuel ; contrôle dimensionnel des arêtes minces.
- Prévention et correction
- Augmenter la température de carapace ou la surchauffe dans les limites de l'alliage, raccourcir les trajets en attaquant directement les zones minces, éventer ou amincir localement la carapace, revoir l'épaisseur minimale avec le concepteur.
Reprise
- Définition et aspect
- Ligne ou joint à bords lisses où deux fronts de métal se sont rencontrés sans se souder ; peut ressembler à une fissure à bords arrondis.
- Causes possibles
- Causes possibles : fronts refroidis ou oxydés avant leur rencontre, coulée interrompue ou trop lente, système de coulée divisant le flux autour de noyaux ou d'ouvertures.
- Phases d'origine possibles
- Fusion et coulée
- Détection
- Examen visuel ; ressuage ou magnétoscopie pour les joints serrés.
- Prévention et correction
- Augmenter vitesse et température de coulée, déplacer ou ajouter des attaques pour que les fronts se rejoignent chauds, protéger les alliages oxydables à la coulée.
Porosité gazeuse (soufflures)
- Définition et aspect
- Cavités arrondies à parois lisses, isolées ou groupées, en surface, sous la peau ou réparties dans la section.
- Causes possibles
- Causes possibles : hydrogène ou azote dissous rejetés à la solidification, air entraîné par un remplissage turbulent, gaz issus d'une carapace mal cuite ou de résidus de cire, désoxydation insuffisante.
- Phases d'origine possibles
- Carapace céramique Fusion et coulée
- Détection
- Radiographie ou tomographie ; pores débouchants par examen visuel ou ressuage, souvent seulement après usinage.
- Prévention et correction
- Charges sèches et propres, durée et atmosphère de fusion maîtrisées, dégazage ou fusion sous vide si nécessaire, cuisson complète de la carapace, remplissage calme.
Retassures et microretassures
- Définition et aspect
- Cavités irrégulières à parois rugueuses ou dendritiques dans les dernières zones solidifiées : masses, jonctions, sous les attaques ; sous forme d'affaissement de surface ou de microporosité interne.
- Causes possibles
- Causes possibles : contraction liquide et de solidification non compensée car le chemin d'alimentation s'est figé en premier, points chauds isolés, attaques ou masselottes sous-dimensionnées, température de coulée excessive, alliages à large intervalle de solidification.
- Phases d'origine possibles
- Étude et outillage Modèles en cire et grappage Fusion et coulée
- Détection
- Radiographie, tomographie ou découpe ; essai de pression ou d'étanchéité ; mises à jour à l'usinage.
- Prévention et correction
- Concevoir pour une solidification dirigée avec parois uniformes ou dégressives, attaquer dans la section la plus épaisse, ajouter masselottes ou refroidisseurs, vérifier par simulation ; la compaction isostatique à chaud peut refermer la porosité interne si spécifiée.
Criques à chaud et fissures
- Définition et aspect
- Fissures irrégulières, ramifiées, souvent oxydées aux changements de section et angles rentrants (criques à chaud) ; fissures droites et brillantes formées à l'état solide au refroidissement, au tronçonnage ou au traitement thermique (tapures).
- Causes possibles
- Causes possibles : retrait bridé par une carapace rigide, des noyaux ou le système de coulée alors que le métal est encore fragile ; angles rentrants vifs ; variations brusques d'épaisseur ; composition à large intervalle de solidification ; choc thermique au tronçonnage ou à la trempe.
- Phases d'origine possibles
- Étude et outillage Carapace céramique Fusion et coulée
- Détection
- Examen visuel, ressuage ou magnétoscopie ; radiographie pour les criques internes.
- Prévention et correction
- Congés généreux et raccordements progressifs, modifications de carapace ou de système de coulée réduisant le bridage, maîtrise de la composition dans la spécification, refroidissement contrôlé et préchauffage avant tronçonnage des alliages sensibles.
Inclusions non métalliques et céramiques
- Définition et aspect
- Fragments de céramique, laitier, crasses ou peaux d'oxyde en surface ou à cœur ; après grenaillage, souvent sous forme de piqûres irrégulières.
- Causes possibles
- Causes possibles : particules de carapace détachées de la couche de contact ou de joints de cire en contre-dépouille, débris entrés après cuisson, laitier ou garnissage entraînés, réoxydation lors d'une coulée turbulente.
- Phases d'origine possibles
- Modèles en cire et grappage Carapace céramique Fusion et coulée
- Détection
- Examen visuel après grenaillage, ressuage, radiographie ou tomographie ; métallographie pour l'identification.
- Prévention et correction
- Joints de cire lisses et étanches, carapaces manipulées et stockées entonnoir vers le bas, nettoyage de l'empreinte avant coulée, décrassage et filtration, remplissage en source ou peu turbulent.
Défauts de surface liés à la carapace
- Définition et aspect
- Excès de métal : bavures et gerces issues de fissures de carapace, gonflements par déformation, dartres là où la couche de contact s'est décollée, pénétration de métal entre les grains.
- Causes possibles
- Causes possibles : carapace fissurée au séchage ou au décirage, résistance insuffisante sous la pression du métal, adhérence de la couche de contact perdue par mauvais mouillage, conditions de séchage ou contamination de la cire.
- Phases d'origine possibles
- Carapace céramique
- Détection
- Examen visuel ; contrôle dimensionnel pour les gonflements.
- Prévention et correction
- Maîtrise de la barbotine et du climat de séchage, nettoyage et mordançage des modèles avant le premier trempage, nombre suffisant de couches de renfort, montée en pression rapide de l'autoclave.
Défauts provenant du modèle en cire
- Définition et aspect
- Retassures, lignes de flux, lignes de soudure, bulles d'air, bavures de plan de joint et dommages de manipulation reproduits fidèlement dans le métal.
- Causes possibles
- Causes possibles : température de cire ou de moule, pression d'injection ou temps de maintien inadaptés, éventation insuffisante, demi-moules usés ou décalés, modèles éjectés trop chauds ou stockés sans appui.
- Phases d'origine possibles
- Modèles en cire et grappage
- Détection
- Contrôle des modèles avant grappage ; examen visuel de la pièce.
- Prévention et correction
- Paramètres d'injection documentés par moule, refroidisseurs en cire ou évidement des zones massives, entretien des moules, conformateurs pour les modèles critiques.
Déformation dimensionnelle
- Définition et aspect
- Gauchissement, flèche, vrillage ou défaut de planéité ; cotes hors tolérance malgré un moule correct.
- Causes possibles
- Causes possibles : déformation du modèle au stockage ou au grappage, retrait non uniforme de sections inégales, bridage par le système de coulée, relaxation ou affaissement au traitement thermique, manipulation à chaud.
- Phases d'origine possibles
- Modèles en cire et grappage Fusion et coulée Parachèvement et usinage
- Détection
- Contrôle dimensionnel : MMT, numérisation 3D, calibres de planéité et de rectitude.
- Prévention et correction
- Conception symétrique et nervures, barrettes de liaison retirées après traitement, chargement soutenu dans le four, redressage ou calibrage convenu, correction du moule après les premières pièces.
Rugosité excessive et piqûres
- Définition et aspect
- Surface plus rugueuse que convenu, peau d'orange, petites piqûres ou céramique adhérente.
- Causes possibles
- Causes possibles : couche de contact grossière ou mal mouillée, pénétration du stuc, surface de moule ou de modèle rugueuse, réaction métal-moule à haute température, réactions avec le carbone sur les inox, grenaillage trop agressif.
- Phases d'origine possibles
- Modèles en cire et grappage Carapace céramique Fusion et coulée
- Détection
- Comparaison visuelle et tactile avec des échantillons de référence ; mesure de Ra ou Rz au profilomètre.
- Prévention et correction
- Barbotine de contact fine à viscosité maîtrisée, polissage du moule, températures de carapace et de coulée les plus basses possibles, abrasif et échantillons limites convenus.
Oxydation, calamine et décarburation
- Définition et aspect
- Calamine, couches superficielles décolorées ou appauvries ; dureté de surface réduite sur aciers au carbone et faiblement alliés ; alpha case sur le titane.
- Causes possibles
- Causes possibles : réaction du métal chaud avec l'air et la carapace lors d'un refroidissement lent, atmosphère de four oxydante au traitement thermique, longs maintiens en température.
- Phases d'origine possibles
- Fusion et coulée Parachèvement et usinage
- Détection
- Filiation de dureté et coupe métallographique ; examen visuel.
- Prévention et correction
- Conditions protectrices ou réductrices au refroidissement, traitement sous atmosphère contrôlée ou sous vide, surépaisseur sur les surfaces fonctionnelles, profondeur maximale de décarburation spécifiée.
Non-conformités métallurgiques
- Définition et aspect
- Composition, dureté, résistance, ténacité, taux de ferrite ou résultats de corrosion hors spécification ; phases indésirables, carbures ou gros grain dans la structure.
- Causes possibles
- Causes possibles : erreurs de calcul de charge ou d'addition, pertes d'éléments à la fusion, température, durée ou délai de trempe incorrects, refroidissement lent des sections épaisses, mélange de coulées.
- Phases d'origine possibles
- Fusion et coulée Parachèvement et usinage
- Détection
- Analyse spectrométrique, essais de dureté et mécaniques, métallographie, mesure de ferrite, essais de corrosion si spécifiés.
- Prévention et correction
- Analyse avant coulée avec correction, procédures de traitement qualifiées et fours étalonnés, traçabilité des coulées et des lots ; un nouveau traitement est souvent possible si la spécification l'autorise.
Du symptôme à la cause racine
Une étude rigoureuse suit une séquence :
- Décrire précisément le défaut : emplacement sur la pièce et sur la grappe, aspect, fréquence, coulées et carapaces concernées.
- Classer le défaut d'après son aspect, en recourant à la métallographie ou à la microscopie électronique à balayage lorsque le type est incertain. Retassure et soufflure, par exemple, appellent des contre-mesures opposées.
- Corréler l'apparition avec les enregistrements du procédé : données de barbotine, conditions de séchage, températures de carapace et de métal, lots de cire, opérateurs et équipements.
- Tester la cause la plus probable par la modification maîtrisée d'un seul paramètre à la fois.
- Confirmer l'effet sur un nombre suffisant de pièces et mettre à jour la documentation du procédé.
Plusieurs types de défauts partagent des causes, et une action corrective peut aggraver un autre défaut : élever la température de coulée pour supprimer les mal venus, par exemple, accroît le risque de retassure et de réaction de surface. Les modifications sont donc évaluées au regard de leurs effets secondaires.
Acceptation des discontinuités
Toute discontinuité n'est pas un défaut au sens contractuel. Les normes matière et de contrôle définissent des niveaux d'acceptation pour les discontinuités de surface et internes, et une pièce qui respecte le niveau convenu est conforme. Définir ces niveaux, et les zones où ils s'appliquent, fait partie de la spécification de la pièce ; voir contrôles non destructifs et état de surface.