Comment éviter les défauts de porosité en coulée centrifuge
Dans le domaine de la fabrication industrielle moderne, coulée centrifuge est largement utilisé dans la fabrication de composants clés dans des environnements à haute température, haute pression et fortement corrosifs en raison de ses avantages de haute densité, de structure uniforme et d'excellentes propriétés mécaniques. Surtout dans les produits à haute performance tels que les tuyaux fortement alliés, les pièces d'équipement de traitement thermique, les rouleaux métallurgiques, etc., la coulée centrifuge présente des avantages techniques irremplaçables.
Cependant, l’un des défauts les plus courants et les plus vigilants dans le processus de coulée centrifuge est la porosité. La porosité affecte non seulement la qualité d'apparence de la pièce moulée, mais peut également provoquer une grave dégradation des propriétés mécaniques et même conduire à une défaillance précoce en service. Wuxi Dongmingguan Special Metal Manufacturing Co., Ltd. s'engage depuis longtemps dans l'optimisation et le contrôle qualité de la technologie de coulée centrifuge, a accumulé une riche expérience pratique et s'est appuyée sur des équipements de simulation et de test avancés pour réduire efficacement le taux de défauts de porosité et assurer la performance stable des produits dans des conditions de travail complexes.
Brève analyse des causes des pores
La génération de pores lors de la coulée centrifuge est principalement liée aux facteurs suivants :
La teneur en gaz de la masse fondue est trop élevée : pendant le processus de fusion et de coulée, le métal liquide absorbe une grande quantité d'hydrogène, d'oxygène, d'azote, etc., formant des bulles fermées.
Graves turbulences dans le processus de coulée : une vitesse et un mode de coulée déraisonnables entraînent l'aspiration du gaz dans le métal en fusion et son piégeage dans le tissu pendant le refroidissement.
Mauvaise évacuation du moule : la conception du moule ne prend pas pleinement en compte la ventilation, ce qui entraîne une rétention de gaz dans le moule.
Contrôle de vitesse irrationnel : une force centrifuge insuffisante ou excessive peut entraver la migration et l'évacuation du gaz vers le centre.
Volatilisation des éléments d'alliage ou génération de gaz réactifs : À des températures élevées, certains éléments d'alliage peuvent se décomposer et libérer des gaz. S’ils ne sont pas contrôlés, les micropores se forment facilement.
Solutions et parcours techniques de Wuxi Dongmingguan
Dongmingguan est profondément impliqué dans le domaine de la coulée centrifuge haut de gamme depuis de nombreuses années, en particulier dans la fabrication de pièces moulées centrifuges fortement alliées telles que des tubes à rayonnement, des rouleaux de four à haute température, des rouleaux de fabrication de papier et des barres de grille d'incinérateurs de déchets. Il dispose d’un système de processus mature et stable. Afin d'éviter efficacement la génération de pores, l'entreprise a construit un ensemble complet de solutions systématiques depuis le contrôle des matières premières, la conception des processus, l'analyse de simulation jusqu'au retour de détection :
1. Contrôle strict des matières premières et gestion de la fusion
L'entreprise est équipée de spectromètres à lecture directe et de spectromètres portables pour mettre en œuvre une détection complète de la teneur en éléments sensibles aux gaz (tels que H, O, S, etc.) dans les matières premières. Pendant le processus de fusion, la teneur en gaz de la masse fondue est contrôlée à l'aide d'agents de raffinage et de dispositifs de dégazage (tels que le dégazage sous vide ou la purge par gaz inerte) afin de réduire le risque potentiel de formation de pores provenant de la source.
2. Simulation intelligente du processus de coulée
Grâce au système de simulation du processus de coulée ANYCASTING, une analyse dynamique et une modélisation visuelle du flux de métal en fusion, du chemin de migration des gaz et de la zone d'échappement du moule sont effectuées pour identifier à l'avance les zones turbulentes, les zones de gaz stagnants et les zones fermées potentielles de génération de masse de gaz afin d'obtenir des améliorations ciblées. Cette technologie de prédiction numérique rend la conception du processus plus scientifique et fiable, et la probabilité de pores est considérablement réduite.
3. Optimiser les paramètres de coulée et de contrôle de vitesse
Dans le processus de coulée centrifuge, le contrôle de la vitesse est le lien essentiel pour éviter les pores. Dongmingguan ajuste la plage de vitesse (telle que 500 à 1 500 tr/min) en fonction des différentes structures du produit et des caractéristiques des matériaux, et définit la répartition optimale de la vitesse linéaire en combinaison avec l'épaisseur de la paroi et la longueur de la pièce moulée pour garantir que le métal en fusion génère une force centrifuge suffisante pendant la rotation à grande vitesse, poussant efficacement les impuretés légères et les bulles vers la surface intérieure ou la cavité centrale.
De plus, le processus de coulée progressive réduit la vitesse d'impact du métal liquide dans le moule, supprime la génération de turbulences et adopte une structure de moule de coulée oblique ou de coulée inférieure pour améliorer la stabilité de remplissage et réduire davantage le phénomène d'entraînement d'air.
4. Conception fine du moule et disposition du système de ventilation
Pendant la phase de conception du moule, l'équipe technique de l'entreprise utilise CAD/UG pour la modélisation tridimensionnelle, définit raisonnablement les canaux d'échappement et les trous de bouchon de ventilation pour garantir que pendant la rotation à grande vitesse, l'excès de gaz dans la cavité du moule peut être évacué en douceur pour éviter la formation de pores stagnants.
5. Inspection de qualité stricte et boucle fermée de rétroaction
Les pièces moulées finies sont soumises à une série de méthodes de tests non destructifs telles que la détection des défauts par ultrasons, la détection des défauts par particules magnétiques et les tests d'étanchéité à l'air, combinés à l'analyse de la phase cristalline, au balayage 3D et à la comparaison géométrique pour localiser avec précision la source des défauts et former un mécanisme de rétroaction en boucle fermée pour les données de processus. Ce processus améliore non seulement la cohérence du produit, mais fournit également une base scientifique pour des améliorations ultérieures du processus.
Comment éviter les défauts d'inclusion dans la coulée centrifuge
Dans l'industrie moderne de la fonderie, les défauts d'inclusion (inclusions) sont l'un des facteurs importants affectant la qualité interne et les performances de service des pièces moulées en métal. Les inclusions affaiblissent non seulement les propriétés mécaniques du matériau, mais peuvent également entraîner des risques pour la sécurité tels que des fissures, des fuites et des ruptures par fatigue. En particulier pour les pièces moulées dans des environnements à haute température, à forte corrosion et à charges élevées, il est crucial de contrôler la génération et la distribution des inclusions. En tant que méthode de coulée efficace, la coulée centrifuge (Centrifugal Casting) offre un avantage structurel pour éviter les inclusions grâce à ses principes de processus uniques.
Analyse des causes des inclusions dans les pièces moulées
Les inclusions proviennent principalement des aspects suivants :
Inclusions d'oxydation et inclusions de scories lors de la fusion ;
Corps étrangers introduits dans le moule ou le système de coulée ;
Particules générées par la réaction d’éléments non métalliques dans la composition de l’alliage ;
Scories ou particules en phase solide qui ne sont pas efficacement séparées lors du raffinage et du coulage.
Une fois que ces inclusions restent dans la pièce moulée, elles affecteront considérablement sa densité, son uniformité et sa résistance à la fatigue. Par conséquent, dans les scénarios d’application haut de gamme, tels que les tubes à rayonnement, les rouleaux de four, les canalisations à haute température et autres composants, le contrôle efficace des inclusions est devenu l’un des indicateurs clés de la qualité du moulage.
Comment éviter structurellement les défauts d'inclusion dans la coulée centrifuge
Le coulée centrifuge le processus lui-même présente les caractéristiques physiques d’une « élimination naturelle des inclusions » :
Effet de séparation centrifuge
Dans un moule rotatif à grande vitesse, le métal en fusion se déplace rapidement vers la paroi du moule sous l'action de la force centrifuge, tandis que les inclusions et les gaz de faible densité sont projetés vers le centre ou le haut, étant ainsi « physiquement retirés » et concentrés au centre de la pièce coulée ou dans la zone de colonne montante. Cela rend la zone réelle du produit fini (paroi du tube, manchon, etc.) de structure pure et extrêmement faible en taux d'impuretés.
Processus de solidification dynamique
La coulée centrifuge réalise un processus dynamique de solidification couche par couche « de l'extérieur vers l'intérieur ». La couche externe se solidifie d'abord pour former une coque, et les inclusions ne sont pas facilement enveloppées dans la couche de solidification. Dans le même temps, il est également plus facile de concentrer la matière fondue résiduelle au centre de la pièce coulée lors de l'étape ultérieure de coulée et de l'éliminer lors d'un traitement ultérieur.
Applicable au système d'alliage propre
Le heat-resistant, wear-resistant and corrosion-resistant alloys produced by Wuxi Dongmingguan, such as high chromium, high nickel, nickel-based alloys, high-sulfur free-cutting steel, etc., have stable composition and high control precision, and are particularly suitable for centrifugal casting to obtain the ideal effect of uniform organization and low inclusion content.
Mesures de contrôle de l'inclusion de Dongmingguan : double garantie de gestion technologique
En tant que fabricant professionnel avec une capacité de coulée annuelle de 5 000 tonnes, Wuxi Dongmingguan adopte une gestion complète du processus de contrôle des inclusions :
1. Contrôler la génération d'inclusions à partir de la source
Les matières premières sont inspectées à leur entrée dans l'usine, et des spectromètres à lecture directe et des spectromètres portables sont utilisés pour détecter la pureté du métal ;
Prétraitement strict avant la fusion et divers éléments d'alliage sont optimisés en fonction des résultats de la simulation ANYCASTING ;
Contrôle du processus de raffinage avant le four et d'élimination des scories, tel que l'utilisation standardisée d'adsorbants et de fondants pour scories ;
La température du pré-four et le temps de réaction métallurgique sont contrôlés avec précision pour éviter la surchauffe ou la brûlure du métal.
2. La conception du procédé assure l’évacuation externe des inclusions
Le design of centrifugal casting molds fully considers the combination of inclusion collection area and riser system;
Contrôler la vitesse de rotation et le débit de coulée pour optimiser l'état d'écoulement du métal et réduire les turbulences ;
Préchauffer le moule à la température réglée avant utilisation pour éviter l'inclusion de scories causée par le métal froid ;
Gestion fermée pendant le processus de coulée pour éviter la pollution par les poussières externes.
3. Les méthodes de détection multidimensionnelles garantissent la pureté du produit fini
Dongmingguan est équipé d'un certain nombre d'équipements de détection haut de gamme :
Le détecteur de défauts à ultrasons peut détecter les inclusions et leur profondeur de distribution ;
Le détecteur de défauts de particules magnétiques identifie les minuscules corps étrangers non métalliques ;
Le système d'analyse de comparaison GEOMAGIC du scanner laser 3D peut réaliser une comparaison de haute précision de la taille du produit et du modèle de conception, et aider à découvrir les anomalies des tissus internes ;
L'analyseur de phase cristalline évalue la pureté de la microstructure ;
Toutes les données de test sont archivées et gérées via un système numérique pour obtenir une traçabilité totale de la qualité.
Quels types de pièces conviennent à la coulée centrifuge ?
Dans le domaine de la fabrication moderne de métaux, la coulée centrifuge est un procédé de formage des métaux efficace et de haute qualité. En raison de son mécanisme de processus unique et de l’excellente qualité de ses produits finis, il joue un rôle irremplaçable dans de nombreux domaines industriels haut de gamme. Ce processus utilise des moules rotatifs à grande vitesse pour répartir uniformément le métal liquide sur la paroi du moule sous l'action de la force centrifuge, produisant ainsi des pièces moulées hautes performances avec une épaisseur de paroi uniforme, une structure dense et des impuretés concentrées au centre ou exclues. Par rapport au moulage statique traditionnel, le moulage centrifuge présente des avantages significatifs en termes de résistance structurelle, de qualité interne et de durée de vie du produit fini.
En tant qu'entreprise professionnelle de moulage de métaux spéciaux, Wuxi Dongmingguan Special Metal Manufacturing Co., Ltd. s'engage depuis longtemps dans la recherche, le développement et la fabrication de produits de moulage par centrifugation en alliages résistants à la chaleur, à l'usure et à la corrosion. S'appuyant sur sa situation géographique supérieure sur les rives du lac Taihu et sur sa forte force technique, elle continue d'élargir le champ d'application des pièces moulées par centrifugation pour répondre aux divers besoins des clients nationaux et étrangers en matière de pièces hautes performances.
Quels types de pièces conviennent à la coulée centrifuge ?
La coulée centrifuge est la meilleure pour produire des pièces avec des structures creuses symétriques, des exigences élevées en matière de résistance axiale et une résistance à la corrosion à haute température et haute pression. Selon l'expérience de production de Dongmingguan, les pièces applicables peuvent être grossièrement classées comme suit :
1. Pièces d'équipement de traitement thermique à haute température
Lese parts need to operate for a long time in a high temperature environment (generally 800℃~1200℃), requiring the material to have excellent oxidation resistance, thermal fatigue resistance and organizational stability. Centrifugal casting can significantly improve the density and thermal deformation resistance of parts, and is an ideal choice for manufacturing such equipment parts.
Produits typiques :
Tubes Radiants
Rouleaux inférieurs du four
Rouleaux de convoyeur
Appareils de traitement thermique, cintres, etc.
Wuxi Dongmingguan a fourni par lots des tubes radiants et des rouleaux de four coulés par centrifugation à de nombreux fabricants nationaux et étrangers renommés d'équipements de traitement thermique (tels qu'Epson, Aixie Lin, Fengdong). En utilisation réelle, ils ont montré une longue durée de vie et une excellente stabilité à haute température, remplaçant avec succès de nombreux produits similaires importés.
2. Rouleaux pour la métallurgie et l'industrie du laminage d'acier
Les rouleaux des équipements métallurgiques sont généralement soumis à des charges mécaniques et à des cycles thermiques complexes, et ont des exigences extrêmement élevées en matière de résistance structurelle et de résistance aux fissures thermiques. La coulée centrifuge peut non seulement garantir une structure uniforme et aucune fissure de retrait, mais également améliorer encore les performances et la rentabilité des rouleaux grâce à la conception d'alliages intérieurs et extérieurs.
Produits typiques :
Rouleaux de four de chauffage de laminage à froid
Rouleaux de pressage à chaud
Rouleaux de convoyage, rouleaux redresseurs, etc.
Le high alloy furnace rollers, glass rollers, and galvanized tank sinking rollers produced by Dongmingguan are widely used in high-temperature continuous production lines such as steel and glass. They have been exported to Europe, Japan, South America and other countries and regions, and are well received by customers.
3. Produits de pipeline résistants à l'usure et à la corrosion
Pour les pipelines d'industries telles que le pétrole, la chimie, la fabrication du papier et la protection de l'environnement qui doivent transporter des fluides corrosifs ou à haute température pendant une longue période, le moulage traditionnel est difficile à répondre à leurs exigences de durée de vie. Le processus de coulée centrifuge peut obtenir une structure de paroi de tuyau dense, une structure sans défaut et sans trous de sable ni pores sur la paroi intérieure, améliorant ainsi considérablement la résistance à la corrosion et à la pression des raccords de tuyauterie.
Produits typiques :
Tuyaux en fonte centrifuge à haute teneur en soufre
Tuyaux résistants à la chaleur en alliage à haute teneur en chrome et en nickel
Tuyaux résistants à la corrosion à base de nickel ou de fer fortement alliés
Rouleaux de pâte à papier, rouleaux de convoyage, tuyaux coulants
Dongmingguan peut produire divers produits de tuyaux en fonte centrifuge avec des diamètres extérieurs allant de 50 mm à 1 000 mm et des longueurs allant jusqu'à 4 000 mm, et peut personnaliser les services intégrés de composition d'alliage, de traitement thermique et de traitement mécanique en fonction des exigences du client, fournissant des solutions multi-scénarios pour les industries pétrochimiques et énergétiques.
4. Pièces rotatives creuses à charge élevée
Telles que les chemises de cylindre de moteur, les manchons résistants à l'usure, les manchons de roulement, etc., ces pièces ont généralement des exigences élevées en matière de précision dimensionnelle, de résistance à l'usure et de concentricité des cercles intérieurs et extérieurs. La coulée centrifuge peut améliorer considérablement la coaxialité des pièces et réduire les tolérances de traitement, et constitue un choix rentable pour la production en série de telles pièces structurelles.
Avantages de la coulée centrifuge à Wuxi Dongmingguan
Fortes capacités de processus : capacité de coulée annuelle de 5 000 tonnes, avec une variété de spécifications de moules et de capacités de contrôle de vitesse, pour répondre aux besoins de coulée centrifuge de différentes tailles et matériaux.
Matériaux spécialisés : en se concentrant sur des systèmes d'alliages résistants à la chaleur, à l'usure et à la corrosion, il peut s'adapter avec précision à divers scénarios d'utilisation dans des conditions élevées.
Équipement complet : équipé d'équipements de traitement thermique tels que des fours de recuit et des fours de normalisation, ainsi que d'équipements de traitement complet tels que des tours, des fraiseuses et des aléseuses, pour réaliser une livraison intégrée de la coulée aux produits finis.
Contrôle qualité de pointe : équipement de test complet, comprenant des spectromètres à lecture directe, des analyseurs de phase cristalline, des scanners 3D, des détecteurs de défauts à ultrasons, des détecteurs de défauts à particules magnétiques, etc., pour fournir aux clients une assurance qualité complète du processus.
Prise en charge logicielle avancée : introduction de plates-formes logicielles telles que le moulage simulé ANYCASTING et la simulation de contraintes ABAQUS pour améliorer la contrôlabilité du processus et réduire les coûts d'essais et d'erreurs.
Coulée centrifuge
