L'analyse thermique des fontes, un outil de pilotage de la métallurgie

L'analyse thermique différentielle (ATD) des fontes est une technique récente qui permet, en enregistrant et en interprétant la courbe de refroidissement du métal liquide, d'avoir accès en temps réel à des informations sur la composition du métal (Ceq, % carbone, % silicium, ...) et sur les caractéristiques mécaniques (Rm, HB) attendues. Plusieurs fournisseurs (Foseco, Novacast, Heraeus Electro_Nite, ...) commercialisent des solutions (software, godets de mesure).

Analyse thermique à la fonderie CTC (Suède) - logiciel ATAS de Novacast

Historique
Les premières études sur l'analyse thermique différentielle (ATD) des fontes datent des années 1980. Michel Hecht (CTIF) et Willy Van der Perre furent les précurseurs de ces méthode d'analyse. Ce n'est véritablement que depuis la fin des années 1990 que l'analyse thermique s'est développée industriellement avec l'apparition de logiciels de contrôle de production distribués par plusieurs fournisseurs.

Les logiciels d'analyse thermique
Les matériel d'analyse thermique pour la fonderie sont commercialisés par :

• Novacast avec le logiciel ATAS pour Adaptative Thermal Analysis System (dans lequel un système expert est utilisé pour interpréter les courbes). Novacast un l'un des précurseurs de l'analyse thermique
• Foseco-Vesuvius et Proservice Srl pour l'ITACA 8 (Thermal analysis Software)
• Heraeus Electro-Nite avec le QuiK-Lab-E thermal analysis instrument et le godet QuiK-Cup
• Azterlan qui a développé le logiciel Thermolan (pour la fonte et l'aluminium)
• Northerm Instruments Ltd avec le DIGICARB 2D et 3

Le principe de l'analyse thermique
L'analyse thermique consiste à enregistrer la courbe de refroidissement d'une fonte en cours de solidification (dans un petit godet ad hoc en sable à prise chimique) et à interpréter en automatique cette courbe pour en déduire des informations sur sa composition et les caractéristiques mécaniques attendues. La courbe (et sa dérivée première) est en effet décomposée en plusieurs parties définissant chacune un phénomène physique particulier; solidification du premier constituant (T Liquidus), solidification de l'eutectique, ..., fin de solidification (T Solidus).

Différentes informations de cette courbe (température, gradient, ..., longueur d'un palier) peuvent être interprétées. L'analyse thermique permet ainsi d'avoir accès en temps réel à des données d'une fusion (carbone équivalent, %C, %Si, indice d'inoculation, ...) avant même que les pièces ne soient coulées et sans examen destructif coûteux.

Intérêt de l'analyse thermique
L'analyse thermique peut servir à :

• Mesurer les effets d'un produit (recarburant ou inoculant)
• Mesurer la teneur en carbone et en silicium de la fonte. Ainsi, pour une fonte grise non alliée, on a la relation %C = – 6.51 – 0.0084*TL + 0.0178*TS où TL (Température de Liquidus) et TS (Température de Solidus)
• Calculer le carbone équivalent (Ceq). Ainsi, Ceq = 14.45 – 0.0089*TL pour ce même type de fonte. Les relations sont différentes pour chaque nuance
• ...
• Réduire le graphite dégénéré pour les FGS
• Evaluer les propriétés mécaniques (Rm) et la dureté (HB)
• Avoir un meilleur contrôle de la tendance à la retassure (FGL et FGS)

Certains logiciels d'analyse thermique suggèrent des corrections métallurgiques en cas de dérive sur la courbe et peuvent réaliser un auto-apprentissage à partir des données réelles d'analyse spectro rentrées par l'utilisateur à posteriori.

Source : CTIF

Comments

[Zerbin]

Bonjour,

Le logiciel ApromaceTA devrait aussi faire parti de votre liste. Il est parmi les plus performants.

http://ta.apromace.de/en/news/#nid9

[aikido08]

Pourquoi avec un Phosphore élevé je n'obtient pas de solidus

[François Audet]

Quel système utlisez vous en Europe pour l'analyse thermique de l'aluminium ? Aussi, voici quelques article que nous avons publiés sur notre blog SF.inc http://www.solutionsfonderie.com/category/thermal-analysis/ si ça vous intéresse de voir ce qu'on fait au Canada.