Quels problèmes surviennent lors du moulage au sable si la teneur en soufre est trop élevée ?

Le moulage au sable est un procédé de formage des métaux largement utilisé dans l'industrie moderne, mais la qualité des pièces moulées est souvent influencée par de nombreux facteurs. Parmi eux, la teneur en soufre est un paramètre critique à ne pas négliger. Le soufre, en tant qu'impureté, peut avoir un impact négatif sur les performances et la structure des pièces moulées s'il n'est pas correctement contrôlé pendant le processus de coulée. Cet article analysera les effets spécifiques d’une teneur élevée en soufre dans le moulage au sable et explorera les causes sous-jacentes et les solutions potentielles.

Principaux problèmes causés par une teneur élevée en soufre

1. Dégradation du graphite (applicable à la fonte ductile et à la fonte grise)

Dans la fonte ductile et la fonte grise, le soufre interfère avec la nucléation et la croissance normales du graphite, entraînant des modifications dans la morphologie du graphite :

• Pour la fonte ductile, une teneur élevée en soufre supprime l'effet des agents nodulisants (tels que le magnésium), provoquant la formation du graphite sous des formes irrégulières, telles que des flocons ou des formes vermiculaires, plutôt que sous la forme sphéroïdale idéale. Cela réduit considérablement la résistance et la ténacité du matériau.
• Pour la fonte grise, une teneur élevée en soufre provoque une croissance inégale du graphite en lamelles et même des bords rugueux, affectant la conductivité thermique et les propriétés mécaniques du matériau.

2. Susceptibilité accrue à la fissuration à chaud

Le soufre réduit la fluidité du métal en fusion et sa capacité à se contracter pendant la solidification, ce qui peut conduire à la formation de fissures chaudes au sein de la pièce moulée. Ce problème est particulièrement important dans les structures complexes ou les pièces moulées avec des épaisseurs de paroi variables.

3.Formation d’inclusions de sulfures

Une teneur élevée en soufre réagit avec d'autres éléments du métal, tels que le fer et le manganèse, pour former des inclusions de sulfures. Ces inclusions créent des interfaces faibles dans la pièce moulée, réduisant les propriétés mécaniques telles que la résistance à la traction et la ténacité.

4. Problèmes de qualité de surface

Un excès de soufre peut entraîner des défauts de surface rugueux ou des trous d'épingle dans la pièce moulée. Cela se produit lorsque le soufre gazeux piégé pendant le refroidissement ne parvient pas à s'échapper de la surface de coulée.

5. Fragilité accrue

Le soufre a tendance à se ségréguer le long des joints de grains, formant des phases sulfurées à bas point de fusion qui réduisent la résistance aux chocs et la ductilité de la pièce moulée, la rendant plus cassante et sujette à la fracture.

Mécanisme d'impact

Les effets du soufre se manifestent principalement des manières suivantes :

1.Réactions chimiques :

Le soufre réagit avec d'autres éléments du métal (tels que le magnésium, le fer et le manganèse) pour former des phases indésirables, telles que le sulfure de magnésium et le sulfure de fer.

2. Effets du gaz :

À haute température, le soufre existe sous forme de sulfure d'hydrogène gazeux, ce qui affecte la fluidité du métal en fusion et le remplissage de la cavité du moule.

3. Ségrégation des limites des grains :

Le soufre a tendance à s'accumuler aux joints de grains, modifiant la résistance et les propriétés des joints de grains, réduisant ainsi la performance globale du matériau.

Solutions

1. Contrôle strict de la qualité des matières premières

Choisissez des matières premières à faible teneur en soufre et effectuez des tests de composition avant de charger le four.

2.Utilisation d'agents désulfurants

Ajoutez des agents désulfurants appropriés, tels que du magnésium, du calcium ou du baryum, pendant le processus de fusion pour réduire les résidus de soufre.

3.Optimisation du processus de fusion

Augmentez la température de fusion et assurez une agitation uniforme pour éviter la formation d'inclusions de sulfures.

4.Utilisation de matériaux de moulage en sable améliorés

Assurez-vous que le mélange de sable du moule est correctement proportionné pour empêcher les gaz contenant du soufre de s'échapper du moule et d'affecter la qualité de la coulée.

5. Surveillance et analyse en ligne

Utiliser des techniques telles que la spectroscopie pour surveiller la teneur en soufre en temps réel, en veillant à ce qu'elle reste dans des limites acceptables.

Dans le moulage au sable, le soufre est une « épée à double tranchant ». Même si elle peut contribuer à améliorer certaines propriétés dans certains procédés spécialisés, une teneur élevée en soufre pose généralement de sérieux problèmes. En contrôlant strictement les matières premières, en optimisant les processus et en effectuant une surveillance en temps réel, les fonderies peuvent atténuer efficacement les effets néfastes du soufre et améliorer la qualité des pièces moulées. Cela permet non seulement de répondre aux demandes des clients en matière de produits hautes performances, mais améliore également la compétitivité de l'entreprise sur le marché.