Les fissures de coulée dans les pièces moulées en aluminium constituent un défaut très préjudiciable, car elles rompent la continuité de la structure métallique. Lors des étapes ultérieures d’extrusion ou de calandrage, elles ne peuvent pas être comblées par compression. Ainsi, lors du contrôle des lingots, ceux qui présentent des fissures sont considérés comme des rebuts absolus. La présence de fissures de coulée affecte gravement l'efficacité de la production et la rentabilité des entreprises de transformation de l'aluminium. Il est donc nécessaire de les analyser et de les étudier de manière systématique, et de prendre des mesures efficaces au niveau de la production, afin de réduire l'apparition de ces défauts et d'améliorer le rendement des lingots.
Fissure de moulage
En fonction de leur processus de formation, les fissures de coulée sont généralement classées en deux catégories : les fissures à chaud et les fissures à froid.
Les fissures à chaud sont des fissures qui se forment pendant l'intervalle de cristallisation effectif. Si l'on prend l'exemple des lingots ronds, les manifestations macroscopiques sont les fissures superficielles, les fissures centrales, les fissures annulaires, les fissures radiales, les fissures au niveau de la buse, etc.
On entend par « fissures à froid » les fissures qui se forment lorsque la température de l'alliage est inférieure à sa température de solidus ; la plupart d'entre elles apparaissent aux alentours de 200 °C. Les fissures latérales, les fissures de fond et les fentes sont pour la plupart des fissures à froid.
Les fissures à froid apparaissent souvent dans les parties étirées des pièces moulées. Les pièces présentant de grandes différences d'épaisseur de paroi et des formes complexes, en particulier les pièces de grande taille et de faible épaisseur, sont sujettes aux fissures à froid. Tous les facteurs susceptibles d'augmenter les contraintes dans la pièce moulée, de réduire sa résistance et sa plasticité favorisent l'apparition de fissures à froid.
La fissuration à chaud est un défaut de moulage courant qu’il est difficile d’éliminer complètement. À l’exception de l’alliage Al-Si, on le retrouve dans presque tous les alliages d’aluminium déformés utilisés dans l’industrie. Le mécanisme de formation des fissures thermiques repose principalement sur la théorie de la résistance, la théorie du film liquide et la théorie de la formation des fissures. Parmi celles-ci, la théorie de la résistance est la plus générale. D’après les résultats des recherches sur les propriétés mécaniques à haute température de l’alliage, on considère que tous les alliages présentent une “ plage de température de fragilité ” caractérisée par une résistance et un allongement extrêmement faibles dans la zone solide-liquide située au-dessus de la température de solidus. Lorsque l’alliage refroidit dans cet intervalle, si la contrainte provoquée par le retrait dépasse la résistance du métal à ce moment-là, ou si la déformation provoquée par la contrainte dépasse la plasticité du métal, cela entraîne la formation de fissures à chaud.
Au cours du processus de fabrication, on n'observe généralement ni fissures à chaud ni fissures à froid pures. La plupart d'entre elles apparaissent d'abord sous forme de fissures à chaud, puis évoluent vers des fissures à froid au cours du processus de refroidissement.
Réparation de pièces en fonte d'aluminium
Les facteurs à l'origine des fissures de coulée sont principalement liés à la qualité de la masse fondue, au matériel de coulée, aux conditions du processus de coulée et à la structure granulaire. Par conséquent, nous pouvons prendre les mesures appropriées dans ces quatre domaines afin de prévenir l'apparition de fissures de coulée.
Réduire la teneur en impuretés
L'optimisation de la composition chimique permet d'améliorer la moulabilité de l'alliage et de réduire la formation de fissures dans le lingot. Lorsque la teneur en impuretés est élevée, la distorsion du réseau cristallin dans la structure de l'alliage s'accentue, les contraintes internes augmentent et la résistance à la déformation plastique diminue considérablement, ce qui rend l'alliage sujet à la fissuration.
Réduire la teneur en gaz et la teneur en inclusions
Lors de la fusion de l'aluminium et des alliages d'aluminium, les gaz du four et l'air doivent interagir avec l'aluminium fondu au niveau de l'interface, ce qui entraîne des processus tels que la combinaison, la décomposition, la dissolution et la diffusion. L'aluminium s'oxyde et absorbe les gaz.
En effet, l'hydrogène (H₂) présent dans le gaz absorbé par la masse fondue représente plus de 85%, et la solubilité de l'hydrogène dans la masse fondue diminue à mesure que la température baisse. Une grande quantité de gaz se précipite lorsque la masse fondue cristallise et se solidifie, ce qui entraîne la formation de pores dans le lingot. Les inclusions et les pores peuvent affaiblir la liaison entre les grains, provoquant une concentration de contraintes, réduisant ainsi la plasticité et la résistance du lingot, ce qui entraîne l'apparition de fissures de coulée.
La technologie AdTech permet de résoudre le problème des fissures dans les alliages d'aluminium. Le unité de dégazage en ligne et Unité de filtration CFF développée par AdTech permet d'éliminer l'hydrogène et d'autres impuretés, et de réduire la porosité et les fissures des alliages d'aluminium.