Principes de base de la conception des manchons de colonne montante

Les manchons de coulée sont principalement utilisés pour les pièces en acier moulé. Leur utilisation est limitée à quelques pièces épaisses et de grande taille en fonte grise et en fonte ductile. Lors du refroidissement et de la solidification du métal en fusion, le volume diminue. Cette diminution de volume est environ trois fois supérieure à la diminution linéaire. Ainsi, on considère généralement que la diminution de volume de l'acier moulé est de 3 à 6 %, et celle de la fonte grise de 2 à 3 %. Cependant, la graphitisation lors de la solidification de la fonte grise et de la fonte ductile permet de compenser partiellement cette diminution de volume. Par conséquent, si l'épaisseur de paroi est uniforme et le moule très compact, les manchons de coulée ne sont généralement pas nécessaires. Si la diminution de volume n'est pas compensée, des retassures, des creux ou des porosités se forment à la surface ou à l'intérieur de la pièce. Dans les cas les plus graves, cela conduit souvent à la mise au rebut de la pièce.

Le principe du calcul des dimensions du manchon de masselotte consiste d'abord à déterminer la quantité de métal en fusion à compenser. Cette portion de métal en fusion est généralement assimilée à une sphère, et son diamètre (noté d₀) est calculé pour le manchon de masselotte. La distance d'alimentation effective pour les pièces moulées alimentées par manchon de masselotte est définie par une certaine plage, notée L. Pour les pièces en forme de plaque d'épaisseur h, L est typiquement de 3 à 5h. Pour les pièces en forme de barre, L = (25 à 30)√h, où h est l'épaisseur de la pièce moulée.

Méthode de calcul de base pour la taille du manchon de rehausse

La méthode la plus courante est : Diamètre du manchon de colonne montante D = d₀ + h

On suppose que le manchon de coulée et la pièce moulée se solidifient à la même vitesse. La solidification se fait des deux surfaces de la pièce moulée vers l'intérieur. Lorsque la pièce moulée est complètement solidifiée, le manchon de coulée a atteint la même épaisseur. À ce stade, une cavité de retrait subsiste au centre, dont le volume est exactement égal à celui de la sphère d'alimentation. Cette portion de métal en fusion alimente la pièce moulée pendant sa solidification.

En présence d'un point chaud dans la pièce moulée, h peut être remplacé par le diamètre T de ce point chaud. Autrement dit : D = d₀ + T

Un autre élément important de la conception du manchon de masselotte est son col. Ce col assure la liaison entre le manchon et la pièce moulée ; le métal en fusion contenu dans le manchon est acheminé vers la pièce moulée par ce col. Par conséquent, la section transversale du col du manchon doit répondre à certaines exigences. Généralement, son diamètre est de l'ordre de d ≈ (0,6 à 0,8)T.

La hauteur du manchon de remontée H = (1,5~2,5)D. La hauteur H doit également être supérieure à la hauteur de la zone nécessitant l'alimentation ; sinon, l'alimentation devient inversée, où la coulée alimente le manchon de remontée, ce qui doit être évité.

Autres méthodes de calcul

Une méthode de calcul empirique couramment utilisée consiste à multiplier directement le diamètre du cercle du point chaud par un coefficient, sans calculer la quantité de métal en fusion à apporter. Par exemple :

Coulée simple : D = (1,05~1,15)T. Forme simple, points chauds relativement concentrés.

Moulage complexe : D = (1,40~1,80)T. Forme complexe, par exemple avec de nombreuses nervures se connectant au reste du moulage.

Type intermédiaire : D = (1,15~1,40)T, se situant entre les deux ci-dessus.

Les conditions de production en fonderie varient considérablement, et de nombreux facteurs entrent en jeu, ce qui rend toutes les formules de calcul approximatives et conditionnelles. Souvent, une seule formule ne peut être applicable à toutes les situations. C'est pourquoi les formules incluent généralement des coefficients avec une large gamme de valeurs, permettant aux utilisateurs de choisir celle qui convient le mieux à leurs besoins spécifiques.

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