Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Lors du refroidissement dans un moule métallique, les échanges thermiques entre le métal et le moule sont directement influencés par certains paramètres: la température du moule au moment de la coulée, le type de revêtement de surface et son épaisseur. L'objectif de cette étude est l'analyse du rôle de ces facteurs sur le coefficient transitoire de transfert de chaleur à l'interface moule/métal pour de l'aluminium pur et pour des alliages aluminium-silicium. Des expériences de solidification radiale sont réalisées. Les courbes de refroidissement dans le métal et dans le moule sont traitées à l'aide d'une méthode numérique afin de calculer le coefficient de transfert de chaleur. Pour le cas de l'alliage aluminium/silicium hypoeutectique, une méthode particulière de détermination de la fraction liquide lors de la discrétisation et de la résolution du système a été développée. Les différents revêtements sont étudiés, conducteur et isolant à différentes épaisseurs, avec deux températures de préchauffage du moule (200°C et 350°C). Les calculs numériques sont complétés d'observations des états de surface des revêtements et d'analyses macrographiques des échantillons tirés des éprouvettes.

Les résultats obtenus permettent de caractériser les conditions de refroidissement à l'interface suivant les conditions expérimentales retenues. L'influence du revêtement se constate surtout sur la première partie de la courbe du coefficient transitoire de transfert à l'interface (hint en fonction du temps), un revêtement conducteur donne une montée de hint plus forte qu'un revêtement isolant. La température de préchauffage du moule avant l'expérience a une action visible sur la valeur maximale du coefficient de transfert de chaleur (hmax). Lors du refroidissement et de la solidification de l'alliage coulé, si le taux de refroidissement est très fort, le métal a tendance à se contracter plus vite et l'interstice d'air ainsi créé tend à ralentir les échanges thermiques.