{"id":2372,"date":"2020-06-21T07:51:51","date_gmt":"2020-06-21T07:51:51","guid":{"rendered":"http:\/\/alalloycasting.com\/?p=2372"},"modified":"2020-09-17T05:37:42","modified_gmt":"2020-09-17T05:37:42","slug":"aluminum-alloy-ingots","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.alalloycasting.com\/fr\/aluminum-alloy-ingots\/","title":{"rendered":"Lingots d'alliage d'aluminium"},"content":{"rendered":"

Fabricant de Cff 40 PPI : analyse des d\u00e9fauts et solutions pour les lingots d'alliage d'aluminium moul\u00e9s<\/strong><\/p>\n

Dans le processus de fabrication des lingots d'alliages d'aluminium moul\u00e9s, un contr\u00f4le inad\u00e9quat entra\u00eene souvent l'apparition de divers d\u00e9fauts sur les produits, en particulier dans le cas des alliages aluminium-silicium tels que l'ADC12 et l'A356.<\/p>\n

S\u00e9gr\u00e9gation des composants chimiques dans les lingots Le ph\u00e9nom\u00e8ne de r\u00e9partition in\u00e9gale des composants chimiques dans les lingots est appel\u00e9 \u00ab s\u00e9gr\u00e9gation \u00bb. Dans les alliages d'aluminium d\u00e9form\u00e9s, la s\u00e9gr\u00e9gation comprend principalement la s\u00e9gr\u00e9gation intragranulaire et la s\u00e9gr\u00e9gation inverse.<\/p>\n

S\u00e9gr\u00e9gation intragranulaire dans les lingots d'alliages d'aluminium moul\u00e9s<\/h2>\n

Le ph\u00e9nom\u00e8ne de composition chimique in\u00e9gale au sein des grains dans la microstructure est appel\u00e9 \u00ab s\u00e9gr\u00e9gation intragranulaire \u00bb.<\/p>\n

La caract\u00e9ristique microstructurale de la s\u00e9gr\u00e9gation intragranulaire r\u00e9side dans le fait que la structure intragranulaire corrod\u00e9e pr\u00e9sente une configuration semblable \u00e0 celle des cernes d'un arbre. La microduret\u00e9 varie au sein des grains : elle est \u00e9lev\u00e9e \u00e0 proximit\u00e9 des joints de grains et faible au centre des grains.<\/p>\n

L'existence d'une s\u00e9gr\u00e9gation intragranulaire rend la composition chimique \u00e0 l'int\u00e9rieur du grain et la structure du lingot extr\u00eamement h\u00e9t\u00e9rog\u00e8nes, ce qui nuit gravement aux performances du lingot, notamment :<\/p>\n

1. Les irr\u00e9gularit\u00e9s de composition chimique et la pr\u00e9sence d'une phase en exc\u00e8s non \u00e9quilibr\u00e9e, dues \u00e0 la s\u00e9gr\u00e9gation dans les cristaux de la solution solide, r\u00e9duisent la stabilit\u00e9 de l'alliage face \u00e0 la corrosion \u00e9lectrochimique.
\n2. La pr\u00e9sence d'une composition eutectique hors \u00e9quilibre ou \u00e0 bas point de fusion abaisse la temp\u00e9rature de fusion de l'alliage, ce qui favorise l'apparition d'une surcuisson locale lors de la d\u00e9formation thermique ou du processus de chauffage de trempe qui s'ensuit.
\n3. La s\u00e9gr\u00e9gation intragranulaire entra\u00eene non seulement l'apparition de phases hors \u00e9quilibre et augmente le nombre de phases secondaires, mais ces phases \u00e0 bas point de fusion forment \u00e9galement un r\u00e9seau de dendrites durs et cassants autour des dendrites cristallins, ce qui r\u00e9duit consid\u00e9rablement la plasticit\u00e9 et les performances de mise en \u0153uvre du lingot.
\n4. Les irr\u00e9gularit\u00e9s de composition chimique dues \u00e0 la s\u00e9gr\u00e9gation intragranulaire se r\u00e9percutent sur le produit semi-fini, ce qui entra\u00eene la formation de grains grossiers dans le mat\u00e9riau trait\u00e9 apr\u00e8s recuit.<\/p>\n

La s\u00e9gr\u00e9gation intracristalline est due \u00e0 une cristallisation d\u00e9s\u00e9quilibr\u00e9e. Par cons\u00e9quent, dans la production r\u00e9elle d'alliages d'aluminium par coul\u00e9e continue, la s\u00e9gr\u00e9gation intragranulaire est in\u00e9vitable. Une m\u00e9thode efficace pour \u00e9liminer la s\u00e9gr\u00e9gation intracristalline consiste \u00e0 homog\u00e9n\u00e9iser le lingot pendant une longue dur\u00e9e.<\/p>\n

\"Lingots<\/p>\n

Solutions pour la s\u00e9gr\u00e9gation intragranulaire<\/h2>\n

1. Augmenter la vitesse de refroidissement, recourir \u00e0 un traitement m\u00e9tamorphique pour affiner les grains et la structure intragranulaire, et limiter l'ampleur de la s\u00e9gr\u00e9gation intragranulaire.
\n2. En recourant \u00e0 une m\u00e9thode diam\u00e9tralement oppos\u00e9e, r\u00e9duire la vitesse de refroidissement et proc\u00e9der \u00e0 une coul\u00e9e en cavit\u00e9 liquide profonde, similaire \u00e0 la coul\u00e9e en lingot, afin de r\u00e9duire le degr\u00e9 de sursaturation du fer, du mangan\u00e8se et d'autres \u00e9l\u00e9ments, et ainsi diminuer le degr\u00e9 de s\u00e9gr\u00e9gation.
\n3. Choisissez des additifs capables de modifier de mani\u00e8re appropri\u00e9e les propri\u00e9t\u00e9s cristallines de l\u2019alliage. Par exemple, l\u2019ajout d\u2019une quantit\u00e9 appropri\u00e9e de fer \u00e0 l\u2019alliage 3A21 r\u00e9duit la concentration en mangan\u00e8se dans le bain solide, ce qui att\u00e9nue la r\u00e9partition in\u00e9gale du mangan\u00e8se au sein des grains. En production r\u00e9elle, en pr\u00e9sence de fer d\u2019impuret\u00e9, l'ajout de titane contribue \u00e0 r\u00e9duire la s\u00e9gr\u00e9gation dans les grains de la solution solide de l'alliage 3A21, car les directions de s\u00e9gr\u00e9gation du titane et du mangan\u00e8se sont oppos\u00e9es, et le centre de la dendrite contient du titane, ce qui r\u00e9duit la diff\u00e9rence de concentration entre le centre et la p\u00e9riph\u00e9rie du grain solide.<\/p>\n

Analyse des d\u00e9fauts de s\u00e9gr\u00e9gation inverse dans les lingots d'alliage d'aluminium moul\u00e9s<\/h2>\n

Le ph\u00e9nom\u00e8ne selon lequel la concentration en solut\u00e9 \u00e0 la p\u00e9riph\u00e9rie du lingot est sup\u00e9rieure \u00e0 celle observ\u00e9e au centre de celui-ci est appel\u00e9 \u00ab s\u00e9gr\u00e9gation inverse \u00bb.
\nLes caract\u00e9ristiques structurelles de la s\u00e9gr\u00e9gation inverse sont difficiles \u00e0 distinguer de la microstructure et ne peuvent \u00eatre confirm\u00e9es que par l'analyse de la composition chimique.<\/p>\n

La s\u00e9gr\u00e9gation inverse dans les lingots d'alliage d'aluminium est l'une des principales causes des \u00e9carts importants observ\u00e9s entre les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques et physiques des lingots et celles de leurs produits issus d'un traitement sous pression.
\nDans les zones o\u00f9 le degr\u00e9 de s\u00e9gr\u00e9gation inverse est important, la composition chimique d\u00e9passe m\u00eame les limites fix\u00e9es par la norme, et les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques, qui d\u00e9passent \u00e9galement les valeurs prescrites, entra\u00eenent la mise au rebut du produit.<\/p>\n

La s\u00e9gr\u00e9gation inverse est un ph\u00e9nom\u00e8ne de m\u00e9lange qui se produit lors du processus de solidification des lingots continus en alliage d'aluminium ; elle ne peut \u00eatre ni compl\u00e8tement \u00e9vit\u00e9e, ni \u00e9limin\u00e9e par une homog\u00e9n\u00e9isation \u00e0 haute temp\u00e9rature.<\/p>\n

Solutions pour lutter contre la s\u00e9gr\u00e9gation invers\u00e9e<\/h2>\n

Toutefois, en tenant compte des r\u00e8gles de formation et des facteurs influen\u00e7ant la s\u00e9gr\u00e9gation inverse, il est possible de contr\u00f4ler la s\u00e9gr\u00e9gation des \u00e9l\u00e9ments dans les limites autoris\u00e9es. La solution est la suivante :<\/p>\n

1. Am\u00e9liorer la r\u00e9sistance au refroidissement du lingot.
\n2. Choisissez une vitesse de coul\u00e9e appropri\u00e9e afin que l'angle d'inclinaison de la zone de transition par rapport \u00e0 la surface du liquide expos\u00e9e ne soit pas trop important, g\u00e9n\u00e9ralement pas sup\u00e9rieur \u00e0 60\u00b0.
\n3. Augmenter progressivement la temp\u00e9rature de coul\u00e9e.
\n4. Utilisez un entonnoir de coul\u00e9e adapt\u00e9 pour guider le flux de mani\u00e8re uniforme et le diriger vers le bord du lingot.<\/p>\n

\"Lingots<\/p>\n

Inclusions gazeuses et non m\u00e9talliques dans les lingots d'alliages d'aluminium moul\u00e9s<\/h2>\n

Inclusions non m\u00e9talliques (inclusions de scories)<\/strong>
\nLes scories m\u00e9lang\u00e9es au lingot ou toute autre impuret\u00e9 non m\u00e9tallique qui s'y introduit sont appel\u00e9es \u00ab inclusions non m\u00e9talliques \u00bb.
\nLes caract\u00e9ristiques de fracture se pr\u00e9sentent sous forme de bandes ou de lamelles noires, et la microstructure se compose principalement de structures d\u00e9sordonn\u00e9es noires, lin\u00e9aires, en blocs ou floconneuses, qui pr\u00e9sentent une diff\u00e9rence de couleur manifeste par rapport au substrat.
\nLes inclusions non m\u00e9talliques constituent une cause majeure de d\u00e9lamination et de nombreux d\u00e9fauts de surface dans les produits transform\u00e9s en aluminium.
\nAu cours du traitement thermique et du chauffage, la pr\u00e9sence d'inclusions non m\u00e9talliques peut favoriser l'apparition d'une porosit\u00e9 secondaire et la formation de bulles.
\nEn termes de propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques, les inclusions non m\u00e9talliques constituent des points de concentration des contraintes, ce qui r\u00e9duit la limite de r\u00e9sistance et l'allongement de l'alliage.
\nEn particulier, la diminution de l'allongement transversal et des propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques dynamiques (r\u00e9sistance aux chocs, r\u00e9sistance \u00e0 la fatigue et t\u00e9nacit\u00e9 \u00e0 la rupture) est plus marqu\u00e9e.
\nDe plus, les inclusions non m\u00e9talliques r\u00e9duisent \u00e9galement la r\u00e9sistance de l'alliage \u00e0 la corrosion sous contrainte.<\/p>\n

On observe g\u00e9n\u00e9ralement des inclusions non m\u00e9talliques (inclusions de scories) lors de l'inspection d'\u00e9chantillons de faible taille pr\u00e9lev\u00e9s sur le lingot.<\/strong>
\nLa norme YS67-1993 stipule que, pour tous les produits en alliage, l'\u00e9chantillon de lingot ne doit pas comporter plus de deux points de scories, dont la surface de chacun doit \u00eatre inf\u00e9rieure \u00e0 0,5 mm\u00b2 ; dans le cas contraire, l'\u00e9chantillon sera rejet\u00e9.
\nLes inclusions non m\u00e9talliques (inclusions de scories) constituent les impuret\u00e9s les plus fr\u00e9quentes dans les lingots d'alliages d'aluminium.
\nSelon les statistiques, en termes de qualit\u00e9, les lingots mis au rebut en raison d\u2019inclusions de scories repr\u00e9sentent entre 10% et 25% du total des d\u00e9chets. Les inclusions de scories sont g\u00e9n\u00e9ralement caus\u00e9es par des scories, des fragments de rev\u00eatement et des oxydes de grande taille qui p\u00e9n\u00e8trent dans le lingot avec le m\u00e9tal en fusion au cours du processus de coul\u00e9e.<\/p>\n

M\u00e9thode de pr\u00e9vention des inclusions de scories<\/h2>\n

AdTech propose des unit\u00e9s de purification d'aluminium fondu en ligne, telles que \u00e9quipement de d\u00e9gazage en ligne<\/a>, \u00e9quipement de filtration \u00e0 plaques<\/a>. L'unit\u00e9 de d\u00e9gazage en ligne remplit deux fonctions : le traitement et le chauffage. Elle permet d'\u00e9liminer l'hydrog\u00e8ne (H) et les scories de l'aluminium fondu. L'\u00e9quipement de filtration CFF est adapt\u00e9 \u00e0 la filtration des inclusions et des petites particules pr\u00e9sentes dans l'aluminium fondu.<\/p>\n

1. Effectuer un raffinage minutieux afin de garantir le temps de repos, et Filtre CFF<\/a> dans l'\u00e9quipement de filtration CFF.
\n2. R\u00e9duire autant que possible la distance de transfert, mettre en place de bonnes conditions de transfert, fermer toutes les ouvertures dans le canal d'\u00e9coulement, la plaque d'\u00e9coulement et l'entonnoir afin d'\u00e9viter les fluctuations du niveau de m\u00e9tal. Il est pr\u00e9f\u00e9rable d'utiliser, dans la mesure du possible, une coul\u00e9e de m\u00eame niveau.
\n3. Cuire soigneusement l'outil de transfert, augmenter correctement la temp\u00e9rature de coul\u00e9e, \u00e9liminer minutieusement les scories pendant le processus de coul\u00e9e et nettoyer soigneusement le four, la plaque d'\u00e9coulement et les autres outils apr\u00e8s la coul\u00e9e.
\n4. Utilisez une charge propre.<\/p>\n

\"Lingots<\/p>\n

Analyse des d\u00e9fauts de la couche d'oxyde dans les lingots d'alliage d'aluminium moul\u00e9s<\/h2>\n

Selon la d\u00e9finition de la norme YS\/T417.1-1999, le film d'oxyde d\u00e9signe les inclusions non m\u00e9talliques et les gaz non exclus (principalement de l'hydrog\u00e8ne) qui se composent essentiellement d'oxyde d'aluminium dans le lingot.
\nPar cons\u00e9quent, le film d'oxyde est une forme particuli\u00e8re de d\u00e9faut constitu\u00e9 d'inclusions non m\u00e9talliques dans le lingot, mais il se distingue des inclusions de scories. Il est impossible de le d\u00e9tecter lors de l'examen \u00e0 faible grossissement de l'\u00e9chantillon d'essai et de la structure de rupture du lingot ; il ne peut \u00eatre mis en \u00e9vidence qu'\u00e0 l'aide d'\u00e9chantillons sp\u00e9ciaux pr\u00e9par\u00e9s de mani\u00e8re artisanale (par refoulement des \u00e9chantillons de lingot).<\/p>\n

Le film d'oxyde observ\u00e9 sur la surface de fracture de l'\u00e9chantillon issu du proc\u00e9d\u00e9 de coul\u00e9e en lingot peut \u00eatre class\u00e9, de mani\u00e8re g\u00e9n\u00e9rale, en trois types
\nL'un de ces types est un film d'oxyde en feuille de couleur jaune clair, marron ou marron fonc\u00e9.
\nLe premier type est le \u201c sparkle \u201d, qui pr\u00e9sente une surface blanche et brillante, semblable \u00e0 celle d'un film d'oxyde en feuille.
\nL'autre type se pr\u00e9sente sous la forme de \u201c petites taches brillantes \u201d d'un \u00e9clat blanc argent\u00e9, de forme ronde ou ovale.<\/p>\n

Lorsque la masse fondue se cristallise, les micropores form\u00e9s dans la dendrite apr\u00e8s cristallisation sont l\u00e2ches en raison d'un apport insuffisant de m\u00e9tal liquide entre les dendrites de la matrice ou de la pr\u00e9sence de gaz non \u00e9vacu\u00e9 (principalement de l'hydrog\u00e8ne).
\nLes pores r\u00e9sultant d'un remplissage insuffisant sont appel\u00e9s \u00ab porosit\u00e9 de retrait \u00bb ; ceux caus\u00e9s par la pr\u00e9sence de gaz sont appel\u00e9s \u00ab porosit\u00e9 gazeuse \u00bb.
\nLa structure macroscopique friable se caract\u00e9rise par la pr\u00e9sence de petits trous noirs, tandis que la structure de la fracture se caract\u00e9rise par un tissu rugueux et peu dense. Lorsque la friabilit\u00e9 est importante, de petites taches blanches brillantes apparaissent sur la fracture.
\nLa microstructure se caract\u00e9rise par la pr\u00e9sence de trous noirs anguleux : plus le rel\u00e2chement est important, plus le nombre de trous noirs est \u00e9lev\u00e9 et plus leur taille est grande.<\/p>\n

Le rel\u00e2chement r\u00e9duit la densit\u00e9 du lingot ainsi que les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques de l'alliage d'aluminium \u00e0 haute r\u00e9sistance, notamment sa t\u00e9nacit\u00e9 \u00e0 l'impact et son allongement lat\u00e9ral.
\nDe plus, les lingots mal compact\u00e9s provoqueront des fissures lors du laminage \u00e0 chaud et du forgeage, et les produits semi-finis pr\u00e9senteront des bulles lors du recuit de sph\u00e9ro\u00efdisation.
\nPar cons\u00e9quent, il convient d'\u00e9viter le rel\u00e2chement, qui constitue un d\u00e9faut organisationnel majeur des lingots. Il faut contr\u00f4ler rigoureusement le rel\u00e2chement constat\u00e9 dans le lingot. Si celui-ci d\u00e9passe le niveau autoris\u00e9 par la norme, le lingot sera rejet\u00e9.
\nLe degr\u00e9 de porosit\u00e9 d'un lingot d'alliage d'aluminium peut g\u00e9n\u00e9ralement \u00eatre d\u00e9termin\u00e9 en mesurant la densit\u00e9 de l'\u00e9chantillon et en la comparant \u00e0 la densit\u00e9 th\u00e9orique de l'alliage.<\/p>\n

Solution de film d'oxyde<\/h3>\n

Compte tenu du processus de formation et des facteurs influant sur le rel\u00e2chement, la m\u00e9thode permettant d'\u00e9viter que le lingot ne se rel\u00e2che est la suivante :<\/strong><\/p>\n

1. R\u00e9duire la teneur en gaz de la masse fondue. Pour cela, il convient principalement de proc\u00e9der comme suit :
\n1. Le four est grand et il faudra le nettoyer \u00e0 fond apr\u00e8s la mi-r\u00e9paration.
\n2. Le pr\u00e9chauffage et la cuisson de l'agent d'affinage et des outils de coul\u00e9e doivent \u00eatre effectu\u00e9s de mani\u00e8re rigoureuse.
\n3. L'affinage doit \u00eatre minutieux ; (4) Pour \u00e9viter que la masse fondue ne reste trop longtemps dans le four.<\/p>\n

R\u00e9duire la taille de la zone de transition dans le lingot. Les principales mesures sont les suivantes :<\/p>\n

La porosit\u00e9 du lingot continu en alliage d\u2019aluminium se r\u00e9partit toujours dans la zone cristalline \u00e9quiaxe, avec une large zone de transition, et est toujours remplie de gaz. Dans des conditions normales, la plus grande zone poreuse du lingot plat se situe \u00e0 moins de 30 mm de la couche superficielle large. La plus grande zone de porosit\u00e9 de la lingote se situe au centre de celle-ci et s\u2019\u00e9tend vers les c\u00f4t\u00e9s \u00e0 mesure que la hauteur du cristallisoir augmente. Les conditions d\u2019alimentation en eau ont une grande influence sur la r\u00e9partition de la porosit\u00e9 et peuvent enfreindre les r\u00e8gles ci-dessus et entra\u00eener une porosit\u00e9 maximale dans certaines zones localis\u00e9es.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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