Les inclusions constituent le défaut le plus fréquent en fonderie. L'industrie a longtemps eu recours à divers procédés traditionnels pour limiter les impuretés, tels que la sélection rigoureuse de la charge de four, l'écrémage du laitier avant coulée, l'utilisation de collecteurs de laitier recouvrant les poches de coulée, de poches à coulée par le bas ou de poches de coulée en forme de théière, de systèmes d'alimentation fermés et de pièges/canaux à laitier sur les canaux horizontaux. Toutefois, ces méthodes offrent une efficacité limitée contre les inclusions fines de taille micrométrique.

La technologie de filtration des métaux en fusion a été développée dans les années 1970 et a connu trois générations de produits : les tamis filtrants tissés, les filtres céramiques extrudés à trous droits et la troisième génération.Filtres en mousse céramique (CFF)Grâce à son exceptionnelle capacité de purification, le CFF s'est largement répandu dans l'industrie mondiale de la fonderie, servant de procédé essentiel pour améliorer la qualité des pièces moulées, réduire les coûts de production et renforcer la compétitivité internationale des produits moulés.

I. Principe de fabrication et avantages des filtres en mousse céramique

Le filtre en mousse céramique, ou CFF (filtre en mousse céramique), est fabriqué en trempant des supports en mousse de polyuréthane dans une suspension céramique, en essorant l'excédent de suspension, puis en procédant à un frittage à haute température. La structure en polyuréthane se décompose entièrement sous l'effet de la chaleur, formant une structure céramique poreuse tridimensionnelle interconnectée.

Compatible avec tous les alliages de fonderie, tels que la fonte ductile, la fonte grise, l'acier moulé et les alliages d'aluminium, le procédé CFF a permis une production standardisée et commercialisée. Dans les pays industrialisés d'Europe et d'Amérique, cette technologie de filtration est largement utilisée comme solution standardisée, simple et efficace, pour éliminer les soufflures et les inclusions de laitier et améliorer les propriétés mécaniques des pièces moulées.

II. Cinq principaux avantages d'application des filtres en mousse céramique

1. Économisez considérablement le métal en fusion et améliorez le rendement du processus.

   Les solutions traditionnelles de rétention des scories reposent sur des canaux horizontaux élargis et allongés ainsi que sur des pièges à scories agrandis pour capturer les impuretés, ce qui consomme de grands volumes de métal en fusion à l'intérieur du système d'alimentation et réduit le rendement de coulée.

   Prenons l'exemple des pièces moulées en fonte ductile pour moyeux de roue : le rendement du procédé était de 65,3 % sans filtres et est passé à 71,5 % après l'adoption du CFF, réduisant ainsi la consommation de fonte de 6 points de pourcentage. Sur la base d'une production annuelle de 80 000 tonnes de pièces moulées en fonte ductile, la fonderie peut réduire sa production de fonte de 5 000 tonnes par an, diminuant ainsi sa consommation de matières premières et d'énergie tout en maintenant sa pleine capacité de production.

2. Réduire la surépaisseur d'usinage et optimiser l'usinabilité

   Lors de la coulée, les inclusions ont tendance à s'accumuler dans la partie supérieure des moules. Les procédés traditionnels nécessitent une surépaisseur d'usinage importante de 6 à 8 mm pour les surfaces usinées orientées vers le haut, ce qui augmente les coûts d'usinage globaux.

   Le métal en fusion purifié par des filtres en mousse céramique présente une propreté nettement supérieure, éliminant ainsi le besoin de surépaisseurs d'usinage excessives. Ces filtres retiennent les inoculants incomplètement fondus afin d'éliminer les points durs à l'intérieur des pièces moulées, réduisant de moitié l'écart de dureté d'une même pièce.

   Avantages significatifs pour l'usinage : les outils doivent être remplacés toutes les 4 heures, voire toutes les 8 heures au maximum pour les pièces moulées non filtrées ; après filtration, les outils peuvent fonctionner pendant 8 à 16 heures avant d'être remplacés, ce qui prolonge leur durée de vie de 2 à 4 fois et réduit considérablement les coûts des consommables d'usinage.

3. Améliorer la fluidité du métal en fusion et réduire considérablement le taux de rebut

   (1) Améliorer la fluidité de la matière fondue et la qualité du formage

   Les filtres éliminent les inclusions non métalliques et les gaz dissous afin de réduire la viscosité du métal en fusion. Le métal en fusion purifié nécessite un sous-refroidissement plus important pour la nucléation, ce qui accélère la cristallisation et raccourcit le temps de solidification de 10 %. Ceci améliore le remplissage des moules et la capacité d'alimentation, réduisant considérablement les défauts de coulée et les fermetures à froid. Appliqué aux moyeux avant en fonte ductile pour l'automobile, ce procédé permet de supprimer les pièges à scories, de raccourcir les canaux de coulée et de diviser par deux la hauteur des masselottes.

   (2) Contrôler les défauts liés aux scories, au sable et aux soufflures afin de réduire les pertes de ferraille

   Les culasses présentent des structures complexes à parois minces, des exigences d'étanchéité strictes et nécessitent des températures de coulée élevées. Malgré la présence de plusieurs dispositifs traditionnels de confinement des scories, tels que des canaux d'alimentation fermés et des limiteurs de débit, le taux de rebut dû aux inclusions restait aux alentours de 12 %. L'installation de filtres en mousse céramique a permis de stabiliser les conditions de coulée et de réduire significativement les fuites, maintenant ainsi le taux de rebut lié aux inclusions en dessous de 3 %. Lors d'un essai par lots portant sur 4 000 pièces de support arrière et comprenant 1 000 essais de coulée, la filtration a permis de minimiser considérablement les défauts de scories et d'en modifier les modes d'apparition.

   (3) Comparaison des performances des filtres de 2e et 3e génération

   Dans des conditions de production identiques, le taux de rebut global était de 6,58 % avec les filtres en céramique extrudée de deuxième génération et a chuté à 3,58 % avec les filtres en mousse céramique de troisième génération. Les rebuts liés aux défauts de filtration ont diminué de 3,62 % à 1,79 %, ce qui confirme les performances de purification supérieures des filtres en mousse céramique.

4. Amélioration de la structure métallographique et optimisation complète des propriétés mécaniques

   Les inclusions non métalliques rompent la continuité de la matrice métallique et provoquent une concentration de contraintes à leurs interfaces, ce qui peut facilement entraîner une fracture intergranulaire. Les filtres en mousse céramique retiennent les micro-inclusions inférieures à 2 μm et éliminent les gaz dissous, ce qui permet d'améliorer considérablement la pureté du bain de fusion.

   Des essais sur la fonte grise HT150 montrent que la fusion filtrée induit la nucléation du graphite à des températures plus basses, produisant un graphite plus fin, plus dense et mieux réparti, ce qui atténue son effet de coupe de la matrice, ainsi qu'une perlite affinée et uniforme. Dans des conditions identiques, la résistance à la traction augmente de 16 %, la résistance à la flexion de 5,4 % et la dureté de 10 %. L'allongement présente une amélioration particulièrement marquée.

5. Simplifiez les systèmes de guidage et optimisez l'utilisation des plaques de gabarit.

   Dans la production de fonte ductile, une dispersion irrégulière du sphéroïdisant/inoculant ou une température de fonte en fusion trop basse entraînent une ségrégation des particules, provoquant des points durs et des défauts de trempe inverse. Les solutions classiques utilisent des systèmes d'alimentation fermés complexes et surdimensionnés qui occupent un espace considérable sur les plaques modèles.

   Les filtres en mousse céramique retiennent efficacement les fines particules de laitier dispersées et simplifient considérablement la disposition des canaux d'alimentation, réduisant ainsi l'espace occupé par ces derniers sur les plaques modèles. Une plaque initialement conçue pour 4 modèles de coulée peut accueillir 1 à 2 cavités supplémentaires, optimisant ainsi l'utilisation des plaques modèles et l'efficacité de la production par lots.

III. Importance de la promotion industrielle : Donner aux fonderies nationales les moyens d’améliorer la qualité de leurs produits et de développer leurs marchés à l’étranger

Les données d'application pratique démontrent les nombreux avantages de la technologie de filtration par mousse céramique : le taux de rebut des pièces moulées présentant des défauts tels que scories, sable et soufflures diminue d'environ 70 %, le rendement du procédé augmente de 10 % et le coût global de production est réduit de 6 %. Parallèlement, l'usinabilité et les propriétés mécaniques sont optimisées, offrant ainsi des avantages économiques et environnementaux considérables. Avec un faible investissement et une amélioration immédiate de la qualité, les filtres à mousse céramique constituent une technologie essentielle pour les fonderies souhaitant améliorer la qualité de leurs produits, réduire les pertes de production et renforcer leur compétitivité à l'export, avec un fort potentiel de valorisation industrielle.

Face à l'élévation des normes de qualité et de fiabilité des matériaux de fonderie dans les industries en aval, la purification du métal en fusion est devenue un processus obligatoire pour la fabrication de pièces moulées haut de gamme.

Les filtres en mousse céramique XINDA sont fabriqués selon une technologie de frittage éprouvée et bénéficient d'une structure de filtration poreuse 3D stable. Ils sont compatibles avec toutes les lignes de production de fonte ductile, de fonte grise, d'acier moulé et d'alliages d'aluminium. Intégrant des fonctions performantes d'élimination des scories, de dégazage et d'affinage métallographique, les filtres en mousse céramique XINDA permettent une réduction significative des rebuts, un rendement de coulée accru, une moindre consommation d'outillage et une amélioration globale des propriétés mécaniques, le tout pour un investissement initial réduit.

Choisissez les filtres en mousse céramique XINDA pour éliminer totalement les inclusions de laitier, les soufflures et les points durs dans les pièces moulées. Nous accompagnons les fonderies nationales dans la production de pièces moulées haut de gamme conformes aux normes internationales, le développement de leurs canaux de vente à l'international et la promotion d'une industrie de la fonderie durable, à faibles pertes et respectueuse de l'environnement.