Utilisation de fonte GS à matrice ferritique renforcée pour la fabrication de pièces de fortes épaisseurs

Le groupe CIF, dont Ateliers Roche fait partie, souhaite promouvoir une nuance de fonte qui présente de nombreux intérêts (mécaniques et économiques) pour la fabrication d’éléments de structures d’équipements et de machines.

Historique

Découverte en 1943 aux Etats-Unis, la fonte GS continue d’évoluer et de se transformer. Ainsi, dans les années 90 en Suède, des chercheurs ont mis au point des nuances entièrement ferritiques, aux propriétés mécaniques stables et constantes dans l’épaisseur, y compris sur des épaisseurs jusqu’à 300 mm et plus.

Principe

Plusieurs éléments sont nécessaires pour l’obtention d’une fonte à graphite sphéroïdal (dite fonte GS), comme par exemple du carbone, du silicium et du magnésium.

La fonte GS à matrice ferritique renforcée voit son taux de silicium nettement augmenté, ce qui permet de favoriser une structure 100 % ferritique dans toute l’épaisseur. A contrario, une fonte GS classique sera constitué d’un mélange ferrite + perlite dont les proportions, et ainsi les propriétés mécaniques, varient selon l’épaisseur.

La figure 1 illustre cette différence au niveau microstructure entre une fonte GS à matrice ferritique renforcée (aussi appelée fonte GS à haut silicium) et une fonte GS classique, type 500-7.

 

 

 

 

 

 

 

Figure 1 : (gauche) FGS à matrice ferritique renforcée ; (droite) FGS classique ferrito-perlitique

Une matrice monophasée de propriété constantes dans l’épaisseur

Réalisation

Les fontes GS à haut silicium sont utilisées aussi bien dans l’industrie automobile que dans l’industrie lourde où Ferry Capitain intervient.

La figure 2 montre des exemples de réalisation de pièces dans ces nuances. Ces pièces sont utilisées dans l’industrie lourde, et subissent des contraintes mécaniques élevées sur des centaines de millions de cycles. La tenue en fatigue est un paramètre primordial et plusieurs de ces pièces sont en service depuis plus de 10 ans sans jamais avoir rencontré de problème de fissuration ou d’usure prématurée.

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 2 : (gauche) couronne de 6m de diamètre ; (droite) Fond de broyeur de 3.2 m de diamètre

Avantages

De par leurs propriétés mécaniques élevées, les fontes GS à matrice ferritique renforcée sont un matériau intéressant pour le remplacement d’acier type GE240 à GE320, sans qu’il soit nécessaire de modifier le design.

Ce type de fontes présente en effet des propriétés statiques (Rp0.2, Rm) au moins aussi bonnes que ces aciers, et des propriétés dynamiques supérieures (fatigue, résistance à la fissuration).

La fonte GS à haut silicium permet en outre de réduire prix et délais notablement par rapport à la même pièce en acier.

La fonte GS à matrice ferritique renforcée peut remplacer l’acier, sans modification de design.