Les canaux d'alimentation et de remplissage en métal en fusion, par leur configuration, leurs dimensions, le sens d'écoulement et l'adaptabilité des procédés, déterminent directement la qualité de formage, la précision dimensionnelle et la durabilité des pièces moulées. Les critères de conception présentés dans cet article couvrent tous les aspects, notamment l'adaptation à la solidification, le contrôle de l'écoulement du métal en fusion, l'optimisation structurelle, les opérations de production, ainsi que la prévention et le contrôle des défauts. Ils se caractérisent par une grande universalité et une mise en œuvre aisée. Ils constituent un guide technique standardisé pour la conception des procédés, l'optimisation de la production et le contrôle qualité de diverses pièces moulées, contribuant ainsi au développement d'une production de haute qualité dans l'industrie de la fonderie.

I. Déterminer la position et le nombre d'entrées en fonction des modes de solidification

1. Pièces moulées à solidification simultanée (pièces à parois minces sujettes à la fissuration sous contrainte)

   Positionner les canaux d'alimentation sur les sections à parois minces avec une disposition à canaux multiples dispersés ; éviter la surchauffe locale des moules en sable afin de réduire les contraintes et les déformations de coulée.

2. Pièces moulées à solidification progressive (pièces de forte épaisseur sujettes aux retassures)

   Disposez les entrées de coulée aux points chauds les plus épais ; là où des masselottes sont installées, acheminez le métal en fusion dans la pièce moulée par l'intermédiaire des masselottes afin de prolonger le temps de maintien de la chaleur du métal en fusion dans les masselottes et de renforcer l'effet d'alimentation.

3. Pièces moulées à structures composites complexes

   Combinez l'alimentation séquentielle zonée et le remplissage global équilibré via plusieurs entrées : chaque point chaud repose sur une alimentation de solidification séquentielle pour éviter les cavités de retrait, tandis que l'entrée de liquide dispersée réduit globalement les contraintes et les déformations.

4. Conditions de travail avec une grande disparité d'épaisseur de paroi où le liquide ne peut être acheminé qu'à travers des parois minces

   Ouvrir les entrées de coulée sur les parois minces, placer des refroidisseurs sur les parois épaisses pour accélérer le refroidissement et les associer aux colonnes montantes d'alimentation pour compenser la différence de température de solidification.

II. Contrôler la direction d'écoulement du métal en fusion pour prévenir l'érosion par le sable, les inclusions de scories et autres défauts

1. Empêcher tout écoulement de liquide d'entrer en contact direct avec les noyaux de sable délicats, les parois du moule, les refroidisseurs et les supports de noyau, afin d'éviter l'érosion du sable, les trous de sable, le décalage et la fracture des noyaux.

2. Pour les pièces moulées circulaires présentant des exigences d'aspect de surface ordinaires, l'alimentation tangentielle est acceptable pour utiliser le flux tourbillonnaire afin que les impuretés remontent à la surface.

3. L'alimentation tangentielle est interdite pour les pièces moulées cylindriques et celles nécessitant une grande précision sur les surfaces internes, afin d'éviter l'accumulation cyclique de scories fondues et de calamine sur les parois internes, ce qui entraînerait des inclusions de scories et des défauts de fuite.

III. Privilégier les canaux d'alimentation minces pour la rétention des scories, un nettoyage facile et une meilleure compacité de la pièce moulée.

1. Les conduits minces réduisent la zone d'absorption des scories et, associés aux systèmes de canaux d'alimentation, renforcent l'effet de rétention des scories.

2. Les canaux d'entrée doivent être plus minces que l'épaisseur de la paroi de la pièce moulée afin d'éviter d'endommager les pièces moulées lors de la découpe et du nettoyage.

3. Les canaux d'alimentation minces pour les pièces moulées en fonte peuvent améliorer la compacité de la pièce moulée grâce à l'expansion par graphitisation.

4. Spécifications pour la fonte ductile : la largeur et la longueur des barres d’appui doivent être égales à 4 fois leur épaisseur.

IV. Utiliser plusieurs entrées comme canaux d'alimentation auxiliaires pour les pièces moulées à parois minces

Lorsque des masselottes indépendantes de grand diamètre ne sont pas disponibles pour les pièces moulées à parois minces, plusieurs canaux d'alimentation assurent à la fois le remplissage et l'alimentation. Les dimensions de la section transversale de ces canaux doivent être conçues conformément aux normes relatives aux cols de masselottes afin de garantir des canaux d'alimentation dégagés.

V. Éviter les surfaces de travail critiques des pièces moulées et privilégier les surfaces secondaires/d'usinage pour les canaux d'entrée.

1. Ne placez pas les entrées de coulée sur des zones exigeant une compacité et des propriétés métallographiques élevées, sous peine de voir apparaître des grains grossiers et des propriétés mécaniques dégradées à ces endroits.

2. Pour les pièces moulées de pipelines résistantes à la pression et étanches, positionnez les canaux d'entrée sur les brides afin d'éviter la porosité de retrait et les fuites sur les parois des tuyaux.

3. Privilégier l'usinage des surfaces pour la disposition des canaux d'entrée ; après usinage et rectification, aucune marque de canal ne subsistera, pour une finition de surface plus lisse.

VI. Unifier la direction d'écoulement du métal en fusion pour un remplissage stable et une réduction des turbulences, des inclusions de gaz et de scories.

Maintenir le même sens d'écoulement du métal en fusion à travers toutes les entrées de coulée permet d'éviter les collisions et les turbulences entre les deux flux de liquide. Ceci réduit les risques d'emprisonnement de gaz, d'inclusions d'oxyde et de soufflures dues aux turbulences, et facilite la dépressurisation rapide des cavités du moule et la remontée des scories.

VII. Prioriser l'emplacement des points d'injection sur les lignes de joint du moule afin de simplifier le moulage et la fabrication des modèles.

L'alignement des canaux d'alimentation sur les lignes de joint simplifie le dessin des modèles, la réparation et la fermeture des moules, réduisant ainsi le temps de travail et le taux de rebut. Si cet alignement est impossible, on peut opter pour des canaux d'alimentation dissimulés, étagés, à coulée par le haut ou par le bas.

VIII. Conception anti-fissuration pour les alliages à fort retrait (acier moulé, fonte ductile, aluminium moulé, etc.)

Les alliages présentant un fort retrait et une forte tendance à la fissuration à chaud ne doivent pas être contraints rigidement par des canaux d'entrée, ce qui générerait des contraintes de traction et déclencherait une fissuration à chaud lors du retrait de solidification.

Solutions d'optimisation : canaux d'alimentation étroits, fins et courts, disposition à canaux multiples dispersés et canaux de transition en arc pour réduire les contraintes sur le retrait de coulée.

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