Les alliages d'aluminium dans la fonderie : Avantages et limites

I. Quatre types d'alliages d'aluminium couramment utilisés en fonderie

1. Alliage aluminium-silicium

Également appelé "silicium aluminium brillant" ou "silicium aluminium brillant". Il présente de bonnes performances de coulée et une bonne résistance à l'usure, un faible coefficient de dilatation thermique. Il s'agit de l'alliage le plus varié et le plus largement utilisé dans les alliages d'aluminium coulé, contenant de 10% à 25% de silicium.

Parfois, 0,2% à 0,6% de magnésium est ajouté à l'alliage silicium-aluminium, qui est largement utilisé dans les pièces structurelles telles que les coques, les blocs-cylindres, les boîtes et les cadres.

Parfois, l'ajout d'une quantité appropriée de cuivre et de magnésium peut améliorer les propriétés mécaniques et la résistance à la chaleur de l'alliage. Ce type d'alliage est largement utilisé dans la fabrication de composants tels que les pistons.

(2) Alliage aluminium-cuivre

L'alliage contenant 4,5% à 5,3% de cuivre a le meilleur effet de renforcement, et l'ajout de manganèse et de titane peut améliorer de manière significative la résistance à température ambiante et à haute température, ainsi que les performances de moulage. Principalement utilisé pour la fabrication de pièces moulées en sable qui supportent des charges dynamiques et statiques importantes et dont la forme n'est pas complexe.

(3) Alliage aluminium-zinc

Pour améliorer les performances, du silicium et du magnésium sont souvent ajoutés, ce qui est communément appelé "zinc silicium aluminium brillant". Dans les conditions de coulée, l'alliage a un effet de trempe, c'est-à-dire qu'il est "auto-trempé".

Il peut être utilisé sans traitement thermique, et après un traitement thermique de modification, les pièces moulées ont une plus grande résistance. Après le traitement de stabilisation, les dimensions sont stables. Il est couramment utilisé pour la fabrication de modèles, de gabarits et de supports d'équipement, etc.

(4) Alliage aluminium-magnésium

L'alliage d'aluminium moulé ayant la plus faible densité (2,55g/cm³) et la plus grande résistance (environ 355MPa), contenant du magnésium 12%, a le meilleur effet de renforcement.

L'alliage présente une bonne résistance à la corrosion dans l'atmosphère et l'eau de mer, de bonnes propriétés mécaniques globales et une bonne usinabilité à température ambiante. Il peut être utilisé pour des pièces telles que les bases de radar, les carters de moteurs d'avion, les hélices, les trains d'atterrissage, ainsi que comme matériaux décoratifs.

II. Avantages et inconvénients des alliages d'aluminium moulés

1. Avantages des alliages d'aluminium moulés :

(1) Bonne qualité du produit :

• La précision dimensionnelle des pièces moulées est élevée, généralement équivalente aux grades 6 à 7, et peut même atteindre le grade 4 ;
• L'état de surface est bon, généralement équivalent aux grades 5 à 8 ;
• La résistance et la dureté sont relativement élevées, la résistance étant généralement supérieure de 25 à 30% à celle du moulage au sable, mais l'allongement est réduit d'environ 70% ;
• Les dimensions sont stables et l'interchangeabilité est bonne ;
• Capable de mouler sous pression des pièces d'aluminium complexes à parois minces.

Par exemple, l'épaisseur minimale actuelle des parois des pièces moulées sous pression en alliage de zinc peut atteindre 0,3 mm ; pour les pièces moulées en alliage d'aluminium, elle peut atteindre 0,5 mm ; le diamètre minimal des trous de coulée est de 0,7 mm ; le pas de filetage minimal est de 0,75 mm.

Efficacité de production élevée :

• Productivité élevée de la machine : par exemple, la machine de coulée sous pression horizontale à chambre froide de type JⅢ3 peut couler de l'aluminium 600 à 700 fois en huit heures en moyenne, et une petite machine de coulée sous pression à chambre chaude peut couler de l'aluminium 3000 à 7000 fois en moyenne toutes les huit heures ;
• La durée de vie d'un moule en aluminium moulé sous pression est longue, un ensemble de moules en aluminium moulé sous pression, un alliage de cloche en aluminium moulé sous pression, peut durer des centaines de milliers de fois, voire des millions de fois ; la mécanisation et l'automatisation sont faciles à mettre en œuvre.

Excellents effets économiques :

En raison des dimensions précises et de l'excellente finition de surface des pièces en aluminium moulé sous pression. Généralement, elles sont utilisées directement sans usinage supplémentaire, ou avec très peu d'usinage, ce qui améliore l'utilisation du métal et réduit un grand nombre d'équipements de traitement et d'heures de travail ; les prix des pièces moulées sont bon marché ; il est possible d'utiliser des pièces moulées sous pression combinées avec d'autres pièces d'aluminium. métaux ou des matériaux non métalliques. Cela permet d'économiser des heures de travail d'assemblage et du métal.

Inconvénients des alliages d'aluminium moulé

Inclusions d'oxyde

Caractéristiques des défauts : Les inclusions d'oxyde sont principalement réparties sur la surface supérieure des pièces coulées, dans les coins du moule où il n'y a pas de ventilation. La fracture apparaît souvent en blanc gris ou en jaune, et peut être découverte lors d'une inspection aux rayons X ou pendant l'usinage, ainsi que lors d'un lavage alcalin, d'un lavage acide ou d'une anodisation.

Pores et bulles de gaz

Caractéristiques des défauts : Les pores de gaz à l'intérieur des parois de la pièce moulée sont généralement ronds ou ovales, avec une surface lisse, généralement une peau d'oxyde brillante, parfois jaune d'huile. Les pores et les bulles de surface peuvent être découverts par sablage, et les pores et les bulles de gaz internes peuvent être découverts par inspection aux rayons X ou pendant l'usinage, apparaissant en noir sur les films radiographiques.

(3) Porosité de retrait

Caractéristiques des défauts : Les pièces moulées en aluminium développent généralement une porosité de retrait près de la porte intérieure, à la racine de la colonne montante dans les sections épaisses, à la transition entre les parois épaisses et minces, et dans les grandes zones plates à parois minces.

À l'état brut de coulée, la fracture apparaît grise, jaune clair, et après traitement thermique, elle devient gris-jaune clair ou gris-noir, apparaissant trouble sur les films radiographiques. La porosité de retrait filamenteuse sévère peut être détectée par des méthodes telles que les rayons X et la fluorescence de fracture à faible grossissement.

(4) Fissures

1) Fissures de coulée

Elles se développent le long des joints de grains, souvent accompagnées de ségrégation, et sont un type de fissure qui se forme à des températures plus élevées. Elles sont susceptibles de se produire dans les alliages présentant un retrait volumique important et dans les pièces moulées de forme complexe.

2) Fissures dues au traitement thermique

Causées par une surchauffe ou une surcombustion pendant le traitement thermique, elles apparaissent souvent sous la forme de fissures transgranulaires. Elles se produisent généralement dans les alliages qui génèrent des contraintes et ont un coefficient de dilatation thermique élevé, et qui refroidissent trop brusquement, ou lorsque d'autres défauts métallurgiques sont présents.