Brevet FR2233124A1 — publié le 19750110

La-présente invention concerne lafonderie et plus précisément un procédé de fabrication de moulages àparois minces. On connaît bien un procédé de fabrication de moulages en fonte hautement résistante à graphite sphéroidal, par coulée d'une fonte inoculée dans un moule, suivie de son refroidissement. Toutefois, la forte tendance de la fonte à graphite sphéroïdal à former des défauts de retrait (retassures, pores nécessite un masselottage, ce qui entraîne des difficultés technologiques notables et, pour les moulages oompliqués du type bloc-cylindres de moteur, le recours au masselottage est pratiquement impossible. En outre, pour la fabrication de moulages par le procédé indiqué, il faut une fonte à forte teneur en magnésium (non inférieure à 0,025 %), élément dont le prix est élevé. Be but de l'invention est de supprimer les inconvénients venant d'8tra énumérés. Il s'agissait donc de créer un procédé de fabrication de moulages à parois minces en fonte hautement résisante, qui permettrait d'obtenir sans masselottage des moulages compliqués à parois minces exempts de retassures et de pores, ces moulages ayant de hautes propriétés mécaniques et un poids plus faible (de 25 à 40 %) que eeux fabriqués par les procédés connus. La solution consiste enin procédé de fabrication de moulages à parois minces par coulée d'une fonte inoculée dans un mule, suivie de son refroidissement, procédé dans lequel, d'après l'inftion, la fonte inoculée coulée dans le moule contient, en poids, 3,6 à 3,8 % de carbone, 2,8 à 3,2 % de silicium, jusqu OA% de manganèse, 0,0t % au maximum de magnésium, sa température à l'état liquide étant de 1420 à 145000' et l'épaisseur des parois des moulages étant choisie de valeur telle, que pour une conductivité thermique donnée, la vitesse initiale de refroidissement soit de 10 à 140e/s, Be procédé proposé permet de fabriquer, sans masselottage, des moulages compliqués à parois minces, d'environ 3 mm d'épaisseur, en fonte au magnésium à haute résistance mécanique, ces moulages ayant des parties massives denses, exemptes de vides, et des parois mines, robustes. Plus bas est décrit un exemple concret mais non limitatif de mise en oeuvre du procédé de l'invention, avec références au dessin unique annexé, dans lequel - la figure 1 représente des courbes de variation de la vitesse de refroidissement de moulages, cnnformément à l'invention ; - la figure 2 représente des courbes de variation des propriétés mécaniques des moulages en fonction de l'épaisseur de leurs parois - la figure 3 représente la structure des parois minces d'un moulage fabriqué- par le procédé faisant l'objet de l'invention - la figure 4 représente la structure des parois épaisses d'un moulage fabriqué par le procédé faisant l'objet de l'invention. tion. Le procédé de l'invention consiste en ce qui suit. La fonte est fondue par un procédé cornu dans une unité de fusion et rfgGee de façon que sa composition chimique pondérale soit la suivante ; carbone 3,6 à 3 ,8 , silicium 2,8 à 3,2 %, mangan%'se jusqu'à 0,4 %, phosphore jusqu'à 0,08 %. Une telle composition est caractérisée par des pourcentages accrus de carbone et de silicium. La fonte est ensuite inoculée au moyen de pré-alliages dans une poêle, ou de magnésium en autoclave. La particularité de l'inoculation réside dans l'utilisation de doses réduites d'inoculant sphéroïdisant, de telle sorte que la teneur en magnésium résiduel des moulages ne dépasse pas 0,01 % en poids pour une teneur en soufre allant jusqu'à 0,002 % en poids. D'ordinaire, pour l'élaboration d'une fonte à graphite sphéroidal, fln adopte une teneur en magnésium résiduel non inférieure à 0,025 % en poids, pour la même teneur en soufre.Afin de supprimer les points durs, on introduit dans la poche de coulée un inoculant graphitisant, et la coulée dans le moule s'effectue à 1420-1450 C pour la fabricaton, par exemple, d'un bloc-cylindres de moteur à épaisseur de parois de 3+0, 3 mm. D'ordinaire, l'épaisseur minimale des parois des blocscylindres pour automobiles est de 5 à 6 mu. Afin d'obtenir des moulages à hautes propriétés mécaniques et de poidSplus plus faible, il faut obtenir dans les parois minces (qui déterminent la robustesse du moulage) une fonte à graphite sphéroïdal. Dans les parties épaisses du moulage, lesquelles, en règle générale, sont usinées par enlèvement de matière et servent àla.fixation d'autres pièces sur le moulage, il faut obtenir une fonte à graphite lamellaire. Gela permet d'éviter la formation de retassures et d'améliorer l'usinabilité des moulages comparativement à ceux dans lesquels le graphite est sphéroïdal dans toutes les sections du moulage. On sait qu'une grande vitesse de refroidissement contribue à la formation d'un graphite sphéroldal. Une réduction de 1' épaisseur des parois de 5-6 mm à 3 mm se traduit pr une intensification de l'évacuation des calories et, par conséquent, une augmentation de la vitesse de refroidissement. Pour qu'il y ait formation d'un graphite sphéroïdal, la vitesse de refroidissement doit être élevée pendant les deux premières minutes, car après achèvement de la graphitisation de la fonte, la vitesse de refroidissement du moulage n'a plus d'influence sur la formation de la structure du graphite. Pour cette raison, la vitesse initiale de refroidissement des parois d'un moulage ayant 3 mm d'épaisseur est choisie, suivant l'invention dans une plage de 10 à 14 C|s, et la vitesse initiale de refroidissement des parties épaisses du moulage, dans une plage de 1 à 40C/s. La figure 1 représente les courbes des vitesses de refroidissement de parois de moulages de différentes épaisseurs. En abscisses on a porté le temps # en minutes. En ordonnées on a porté la vitesse de refroidissement de parois de différentes épaisseurs, en dans. La courbe A est celle de la vitesse de refroidissement d'une paroi de 3 mm d'épaisseur 4 la courbe B est celle de la vitesse de refroidissement d'une paroi de 10 mm d'épaisseur ; Ja courbe C est celle de la vitesse de refroidissement d'une paroi de 40 mm d'épaisseur. La comparaison de ces courbes fait apparaître que la plus grande différence entre les vitesses de refroidissement des parois a lieu pendant les deux premières mates, ctest-à-dire au moment où se forme la structure du graphite des parois minces et épaisses, Ensuite, les courbes des vitesses de refroidissement se rapprochent très vite en ne présentant que des différences négligeables, et la vitesse de refroidissement atteint une valeur de 0,5 à 2,00C/s. Quand la teneur en magnésium deJa fonte est faible, les grandes vitesses de refroidissement contribuent à la formation d'un graphite sphéroïdal dans les parois minces. Par cnntre, dans lesparois épaisses, dont la vitesse de refroidissement est beaucoup plus basse, il se forme une fonte grise à graphite lamellaire. En définitive, le moulage a, danses parois minces, une structure de fonte inoculée hautement résistante, et dans ses parois épaisses, une structure de fonte grise, ce qui exclut la formation de défauts de m trait dans les parties massives du moulage en l'absence de masselottes.Un tel~moulage a des-parois minces en matériau -à hautes propriétés mécaniques, ce qui rend robustes et rigides les pièces à parais d'épaisseur allant jusqu'à 3 mm au lieudes 5 ou 6 mm habituels. La figure 2 représente des courbes de variation de la résistance à la traction et dela dureté en fonction de l'épaisseur des parois des moulages. En abscisses on a porté l'épaisseur des parois du moulage en mm. En ordonnées on a porté, à gauche, la résistance à la traction en MN/m , et à droite, la dureté Hb. La courbe D est celle de la dureté en fonction de l'épaisseur de la paroi, et la courbe E, celte de la- résistance à la traction enfonction de l'épaisseur de la paroi. La figure 3 représente la microstructure de la fonte à graphite sphéroïdal constituant les parois minces, de mm. d'épaisseur, du moulage. La figure 4 représente la microstructure de la fonte à graphite lamellaire constituant les parois épaisses du moulage. De la sorte, le procédé proposé permet d'abaisser le poids des moulages de 20 à 40 fio grâce à la réduction de l'épaisseur des parois jusqu'à 3 mm, de supprimer la formation de retassures etde pores sans utilisat-ion de masselottes, d'abaisser la consommation d'inoculant sphéroidisant et d'améliorer l'usinabilité des moulages comparativement aux moulages en fonte hautement résistants à graphite sphéroïdal fabriqués par les procédés connus. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aurnode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sent exécutées selon son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS i. - Procédé de fabrication de moulages à parois minces par coulée d'une fonte inoculée dans un moule, suivie de son refroidissement, caractérisé en ce que la fonte inoculéecouléedansle moule contient , en poids, 3,6 à 3,8 % de carbone, 2,8 à 3,2 % de silicium, jusqu'à 0,4 % de manganèse, 0,01 % au maximum de magnésium, la température de la fonte à l'état liquide étantde 1420- à 14500G et l'épaisseur des parois des moulages étant choisie de valeur telle, que pour une conductivité thermique donnée, la vitesse initiale de refroidissement soit de 10 à 140C/s. 2. - Les moulages à parois minces, caract-érisés en ce qu'ils sont obtenus par le procédé suivant la revendication 1.