Nouvelles images de référence (6 niveaux au lieu de 4) pour le contrôle non destructif des pièces en fonderie sous pression aluminium.
Les images types actuelles de contrôle par radiographie (norme ASTM E505 pour la fonderie sous pression) sont vivement critiquées par les utilisateurs (fondeurs et donneurs d’ordre). Un nouveau référentiel numérique a été développé qui comprend notamment davantage de niveaux de sévérité (6 contre 4 dans l’ASTM) et permettra de mieux maitriser la santé interne des pièces en améliorant la finesse de contrôle des pièces.
Les défauts à contrôler
En fonderie sous pression aluminium, il existe principalement trois grandes familles de défauts. Il s’agit tout d’abord des retassures qui résultent de la contraction du métal pendant la solidification (zones massives de pièce), des porosités (appelées aussi quelquefois soufflures) qui sont des entraînement d’air piégés dans la pièce pendant le remplissage et enfin des reprises qui sont provoquées par une mauvaise refusion de plusieurs flots de métal, trop froids pour se ressouder correctement. Tous ces défauts sont visibles sur les clichés radiographiques. Les pièces, en production automobile, sont ainsi soient contrôlées par prélèvement statistique (5 pièces/équipe par exemple), soient contrôlées à 100 % dans le cas de pièces critiques.
Une norme de radiographie ASTM E505 imparfaite
Radiographie numérique d’une pièce de fonderie.
L’ASTM E505 (Reference Radiographs for Inspection of Aluminium and Magnesium Die castings), qui constitue le référentiel de contrôle, comporte 4 niveaux de sévérité pour les indications de type retassure, porosités en faibles épaisseur (1 à 5 mm), porosités en fortes épaisseurs (5 à 16 mm) et reprises. Ces images types, qui n’existaient que sous forme de films argentiques, sont critiquées par les fondeurs car il existe des différences trop importantes entre certains niveaux et en particulier entre la retassure niveau 2 et celle de niveau 3, entre les porosités (faible épaisseur) de niveau 3 et celles de niveau 4 et enfin les porosités (forte épaisseur) de niveau 2 et celles de niveau 3.
Ainsi, par exemple, alors que seulement une classe de sévérité sépare la retassure de niveau 2 de celle de niveau 3, la différence de qualité résultante sur pièce est relativement importante. En conséquence, les donneurs d’ordre peuvent imposent parfois des niveaux de sévérité trop drastiques que les fondeurs ont du mal à respecter.
Des images types de référence avec 6 niveaux
Tableau de correspondance de niveau de sévérité en contrôle radiographie (ancienne norme ASTM E505 et nouveau référentiel RT 501).
Il a été décidé, pour lever ces difficultés et limiter les litiges possibles entre donneurs d’ordre et fondeurs, de produire de nouvelles images de référence selon 6 niveaux de sévérité au terme d’une réflexion commune développée dans un groupe de travail fondeurs-donneurs d’ordre. Ces 6 niveaux semblent en effet constituer un bon compromis entre les 4 niveaux de l’ASTM E505 et les 8 niveaux utilisés pour le contrôle des pièces aluminium en moulage coquille gravité (ASTM E155). Ces images types, au format numérique, seront publiées sous la forme de Recommandation Technique (RT) par le Bureau de Normalisation des Industries de la Fonderie (BNIF) sous la référence RT n° 501.
Quatre planches de références avec 6 niveaux
Les 6 niveaux de sévérité pour les défauts de type retassure (shrinkage) en fonderie sous pression aluminium.
Le nouveau référentiel, fruit d’un travail conjoint en groupe de travail entre fondeurs et donneurs d’ordre (sur les marchés automobile majoritairement), est constitué de quatre planches de références comportant chacun 6 niveaux de sévérité :
- Aluminium Die Casting – Shrinkage (all thicknesses)
- Aluminium Die Casting – Porosity low thicknesses (1- 5 mm)
- Aluminium Die Casting – Porosity high thicknesses (5 – 16 mm)
- Aluminium Die Casting – Cold fill (all thicknesses)
Le niveau 1 est le plus sévère (très petites indications acceptées) et le niveau 6 est le moins sévère. Chaque planche est disponible sous une présentation dite positive (manque de matière visualisée en zone claire) et en présentation dite négative (manque de matière plus sombre que le reste de la pièce).
Un tableau de correspondance entre la RT n°501 et l’ASTM E505
Afin de favoriser l’utilisation de ces nouvelles images de référence, un tableau de correspondance a été créé qui permet de convertir un cahier des charges selon l’ASTM E505 vers les nouvelles spécifications RT n° 501.
Un guide numérique sur la qualité des pièces
Ces images types sont intégrées à un guide numérique sur la qualité des pièces en fonderie sous pression qui comporte le principe général de fonderie sous pression (process, outillage, exemples de pièces), la description des discontinuités, les moyens de caractérisation destructifs et non destructifs, l’utilisation des images types de références et enfin des résultats de projets sur la fonderie sous pression (tenue en fatigue des pièces moulées en AlSi9Cu3, cartographie des défauts en fonderie sous pression, étude des pièces à parois minces).
Riche d’un grand nombre d’expériences notamment dans le domaine de la fonderie sous-pression, mais c’est le partage de cette connaissance qui me motive et m’enrichit.
Merci Mr José Ruiz, pour cet excellent travail, pouvons nous avoir une version en Anglais pour une plus large diffusion.
Le CT Scanning et la Tomographie sont en plein développement y a til un travail en cours à ce sujet pour établir des clichés de référence?
Nous vous remercions Monsieur Bocquel pour votre commentaire. En ce qui concerne une version anglaise, cet article est sur notre blog en Français, mais le but visé est l’édition d’une norme européenne. En ce qui concerne votre question relative au CT Scanning et à la tomographie, il n’existe pas d’images de référence en tomographie car elles ne seraient pas utiles. En effet en tomographie, nous disposons de suffisamment d’informations : il est possible de mesurer la surface des indications, la densité des défauts, leur acuité, leur position par rapport à la surface. Par ailleurs, à noter qu’un projet de recherche CTIF devrait être lancé pour définir des critères qualité en tomographie (en tenant compte des différents critères énoncés).
Bonjour M Ruiz, étude très intéressante par contre j’aimerais connaître les niveaux de reglage en terme de luminosite et contraste appliquer pour la comparaison entre planche ASTM et le produit contrôlé ?
Bonjour Eric. Merci pour ce commentaire. Pour répondre à votre question, sachez que pour les images BNIF 501, il faut régler l’histogramme de luminosité et contraste pour avoir :
En image négative : entre 10 000 et 40 000 niveaux de gris,
En image positive : entre 25 000 et 55 000 niveaux de gris.
Cette consigne est dans la Recommandation Technique.
Nous apportons cette précision : Il s’agit des images types pour la fonderie sous pression.
[…] ou numérique avec l’utilisation d’écran. Ensuite, les images obtenues sont comparées à des images de référence afin d’évaluer la santé matière et de valider la conformité par rapport au cahier des […]
Bonjour à tous.
J’aimerai lever un doute quant à l’utilisation des ASTM E 155 et 505.
De la traduction au sens stricte, la 505 titre « Die casting » ce qui fait référence aux technologies de moulage permanent (HP, LP, gravitaire) alors que la 155 titre « Castings » au sens large. Ce qui signifie pour moi, toute technos et notamment à moule non permanent (sable à vert et prise chimique). pour preuve les épaisseurs de parois plus importante sur la 155 (51mm) et la présence de la catégorie « Reacted sans inclusion » dans la liste des discontinuités
Néanmoins votre étude liste la 505 en HP et la 155 en gravitaire, ce qui est totalement différent de ma compréhension.
Avez-vous des éclaircissements sur ce point ou des ressources à partager?
Merci.
Bonjour Jean et merci de votre question pertinente. Nous confirmons : l’ASTM E505 est bien relative au CND des pièces de fonderie sous pression uniquement alors que l’ASTM E155 est relative au CND des pièces réalisées en moulage gravité (d’où les épaisseurs plus importantes comme vous l’avez noté). Mais effectivement, le terme « die casting » est trompeur (et imparfait). Il aurait fallu dans le titre de cet ASTM plutôt utiliser HPDC (« High Pressure Die Casting ») qui est plus précis et ne prête pas à interprétation.
Si vous avez l’occasion de passer au CTIF à Sèvres (92310), nous nous ferons un plaisir de vous faire visiter nos installations de contrôle CND et rencontrer nos techniciens et experts CND niveau 3 par la même occasion.