L'effet de la vitesse de refroidissement sur la coulée est significatif et peut avoir un impact direct sur la microstructure et les propriétés du matériau coulé.
Des vitesses de refroidissement plus élevées dans les moulages d'alliages d'aluminium, tels que les alliages A356 et A357, entraînent des microstructures plus fines avec un espacement plus faible des bras de dendrites secondaires (SDAS) et des particules eutectiques affinées. Cette microstructure plus fine améliore la ductilité et les propriétés de traction du matériau coulé [3,4].
La vitesse de refroidissement pendant la phase de refroidissement du processus de coulée peut être influencée par différents facteurs. L'un d'entre eux est le processus de post-chauffage et de refroidissement. Il est important de réchauffer le moulage de manière uniforme et de l'envelopper ensuite dans un matériau qui aide à retenir la chaleur et permet à la pièce de refroidir aussi lentement que possible. Un refroidissement rapide peut entraîner une augmentation des gradients thermiques à l'intérieur de la pièce moulée, ce qui peut provoquer un refroidissement inégal et une déformation ou une fissuration potentielle [8].
Pendant la phase de refroidissement, différentes phases de refroidissement peuvent se produire, notamment la phase de vapeur, la phase d'ébullition et la phase de convection. La vitesse de refroidissement peut varier au cours de ces phases, et le contrôle de ces phases est crucial pour obtenir les propriétés souhaitées dans le matériau moulé. La phase de vapeur, qui se produit lorsque l'huile se transforme en vapeur sous l'effet de la chaleur, entraîne le refroidissement le plus rapide en raison de l'absorption de la chaleur latente de vaporisation. Cependant, une isolation excessive causée par la formation d'une gaine de vapeur autour de la pièce peut réduire l'efficacité de la vitesse de refroidissement. La phase de convection se produit lorsque la température devient plus basse et que la phase de vapeur disparaît, ce qui permet à la convection de l'huile de terminer le refroidissement jusqu'à la température d'équilibre [8].
Il est important de noter que le refroidissement de la pièce n'est jamais uniforme en raison des différentes épaisseurs de section de la pièce elle-même. Ces hétérogénéités de refroidissement peuvent conduire à des transformations martensitiques à différents moments de la phase de refroidissement, ce qui peut entraîner une dilatation et des distorsions de la pièce. Le franchissement du point Ms (température de départ de la martensite) à différents moments peut générer des contraintes et des distorsions potentielles dans le matériau coulé [8].
Dans le cas du soudage, le chauffage localisé peut provoquer une expansion restreinte, et la contrainte qui en résulte dépend du gradient thermique entre la zone chauffée (HZ) et le corps de la pièce moulée. Le préchauffage de la pièce moulée avant le soudage peut contribuer à minimiser le gradient thermique et à réduire la contrainte de traction causée par le soudage. Dans les cas où le préchauffage n'est pas possible, l'utilisation de procédés de soudage à basse température et de baguettes ou de fils de soudage à bas point de fusion peut contribuer à minimiser la contrainte et la fissuration potentielle [8].
En résumé, la vitesse de refroidissement pendant la coulée peut avoir un effet significatif sur la microstructure, les propriétés et les distorsions ou fissures potentielles dans le matériau coulé. Des vitesses de refroidissement plus élevées dans les moulages d'alliages d'aluminium peuvent donner lieu à des microstructures plus fines et à une amélioration de la ductilité et des propriétés de résistance à la traction. Il est important de contrôler les phases de refroidissement et de minimiser les gradients thermiques pendant le refroidissement pour obtenir les propriétés souhaitées et minimiser les distorsions ou les fissures potentielles. Le préchauffage lors du soudage peut contribuer à réduire les contraintes et les risques de fissuration pendant la phase de refroidissement.
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