Une structure de pièce raisonnable peut éviter de nombreux défauts de coulée. Pour garantir des pièces moulées de haute-qualité, les aspects suivants doivent être pris en compte concernant les exigences relatives à la structure des pièces :
**1. Épaisseur de paroi minimale des pièces moulées**
Dans des conditions de coulée spécifiques, l'épaisseur minimale à laquelle l'alliage de coulée peut remplir complètement le moule est appelée épaisseur de paroi minimale de la pièce moulée. Pour garantir la capacité de l'alliage à remplir le moule et éviter des défauts tels que des erreurs de coulée ou des fermetures à froid, l'épaisseur de paroi de la pièce moulée ne doit pas être inférieure à l'épaisseur minimale. L'épaisseur minimale de la paroi dépend de facteurs tels que la méthode de coulée, l'alliage de coulée, la structure de la pièce, la température de coulée et les propriétés du moule.
**2. Épaisseur de paroi critique des pièces moulées**
Si l'augmentation de l'épaisseur de paroi d'une pièce moulée améliore la capacité de l'alliage à remplir le moule, elle peut également entraîner des défauts tels que des cavités de retrait, de la porosité, des microstructures grossières et une ségrégation, qui réduisent les propriétés mécaniques de la pièce moulée. Pour différents alliages de coulée, il existe une épaisseur de paroi critique. Au-delà de cette épaisseur critique de paroi, les propriétés mécaniques de la pièce moulée n’augmentent pas proportionnellement à l’épaisseur mais diminuent au contraire de manière significative. Pour les pièces moulées en fonte malléable, l'épaisseur de paroi ne doit pas être excessivement importante pour garantir la production de préformes en fonte blanche. Pour les pièces moulées en fonte ductile, des sections trop épaisses peuvent entraîner une flottation du graphite et une dégénérescence de la nodularité, entraînant une mauvaise nodularité et une détérioration significative des propriétés mécaniques. Par conséquent, l’épaisseur de paroi des pièces moulées en fonte ductile doit également être maintenue dans des limites raisonnables.
La conception structurelle des pièces moulées doit déterminer scientifiquement l'épaisseur de paroi en fonction de facteurs tels que l'alliage et la méthode de coulée, en évitant les sections trop épaisses. En sélectionnant des formes de section transversale appropriées-et en utilisant des nervures de renforcement pour réduire l'épaisseur de paroi, l'épaisseur de paroi peut être maintenue entre les valeurs minimales et critiques, économisant ainsi du matériau et réduisant le poids de la pièce moulée. L'épaisseur critique de la paroi est étroitement liée à l'alliage et à la méthode de coulée. Pour le moulage au sable, l'épaisseur de paroi critique pour divers alliages de coulée peut généralement être considérée comme égale à trois fois l'épaisseur de paroi minimale.
**3. Épaisseur des parois intérieures des pièces moulées**
Les conditions de dissipation thermique des parois intérieures des pièces moulées sont plus mauvaises, ce qui entraîne des taux de refroidissement et de solidification plus lents. Aux jonctions entre les parois intérieures et extérieures, des contraintes thermiques peuvent facilement se former, entraînant des fissures dans la pièce moulée. Pour les alliages présentant un retrait de solidification important, les parois intérieures sont également sujettes aux cavités de retrait et à la porosité. Par conséquent, les parois intérieures des pièces moulées doivent être plus minces que les parois extérieures pour assurer un refroidissement uniforme et minimiser les contraintes thermiques, évitant ainsi les défauts tels que les fissures.
**4. Transitions et connexions des murs coulés**
L'épaisseur de la paroi de coulée doit être aussi uniforme que possible pour éviter les sections épaisses et empêcher la formation de points chauds. La structure de la pièce moulée ne doit pas créer de résistance significative au retrait. Il convient de prêter attention aux transitions d'épaisseur de paroi et aux congés, en utilisant des transitions progressives et des rayons de congé plus grands pour relier les sections et éviter les fissures causées par la concentration des contraintes.
Les types de connexions murales dans les pièces moulées peuvent généralement être classés en cinq formes : en forme de K-, en forme de X-, en forme de H -, en forme de Y - et en forme de croix -. Aux jonctions des murs, l’augmentation de l’épaisseur crée des points chauds, entraînant une solidification plus lente et des défauts tels que concentration de contraintes, fissures, déformations, cavités de retrait et porosité. Par conséquent, les connexions en forme de L- doivent être préférées pour minimiser et disperser les points chauds et éviter les connexions croisées.
Pour les pièces moulées en alliages présentant un retrait volumétrique important, telles que les pièces moulées en acier, qui sont sujettes aux défauts de retrait, la structure de la pièce doit être soigneusement examinée pour garantir la possibilité d'une solidification directionnelle.
**5. Prévenir le gauchissement et la déformation des pièces moulées**
Les pièces moulées allongées à paroi mince-, les pièces moulées plates de grande taille et les pièces en forme de boîte allongée -avec une épaisseur de paroi inégale, telles que les bâtis de machines-outils, sont sujettes à la déformation et à la déformation. Pour les deux premiers types, la déformation se produit en raison d'une rigidité structurelle insuffisante et de contraintes internes provoquées par des différences de vitesses de refroidissement sur diverses surfaces, conduisant à une déformation importante. Pour ces derniers, la déformation résulte de grandes différences d’épaisseur de paroi, qui provoquent des contraintes internes importantes lors du refroidissement. Le gauchissement et la déformation des pièces moulées peuvent être résolus en améliorant la structure de la pièce moulée ou en utilisant des modèles de déformation inverse.
**6. Éviter les grandes surfaces horizontales**
Lors de la coulée, si une grande surface horizontale apparaît dans la cavité du moule, la vitesse de montée du métal en fusion diminue considérablement lorsqu'il atteint cette zone en raison de l'expansion soudaine de la section transversale. Une exposition prolongée de la surface supérieure du moule à la chaleur peut facilement entraîner des défauts tels que des inclusions de sable, des brûlures, des trous de sable et des erreurs de fabrication. Pour atténuer ce problème, les murs horizontaux peuvent être transformés en murs inclinés. Si des modifications structurelles ne sont pas possibles, des techniques de coulée inclinées doivent être adoptées.
