Processus de moulage sous pression, matériaux, moules, avantages et inconvénients | Neway
Le moulage sous pression est un procédé de fabrication de métal précis et efficace, qui constitue une pierre angulaire de la production de biens dans les secteurs industriel, commercial et de consommation. Les pièces moulées sous pression sont réputées pour leur précision, faisant de ce procédé le choix privilégié pour créer des composants métalliques complexes, notamment dans les scénarios de production en grande série. Le mouleur travaille souvent avec des matériaux de base tels que des alliages d'aluminium, de magnésium et de zinc, chacun offrant des avantages uniques et étant adapté à des applications spécifiques. Cette exploration approfondie du moulage sous pression fournira des informations précieuses aux concepteurs et aux acheteurs de l'industrie manufacturière, en particulier à ceux qui recherchent des pièces moulées sur mesure.
Explorer les différents types de moulage sous pression
Le moulage sous pression n'est pas un procédé universel. Il se décline en plusieurs types, chacun présentant des caractéristiques et des applications uniques, répondant aux besoins des différentes fonderies et de leurs projets.
Moulage sous pression en chambre chaude
Cette méthode consiste à faire fondre le métal dans une chambre directement attachée à la machine de moulage. Elle est généralement utilisée pour les métaux à point de fusion plus bas, comme les alliages de zinc, de magnésium et de plomb. Elle convient mieux à la fabrication de petites pièces telles que des boîtiers de montres, des boucles de ceinture et des boîtiers de cigarettes électroniques. Pour une comparaison détaillée, voir chambre chaude vs chambre froide.
Moulage sous pression en chambre froide
Contrairement à la chambre chaude, le métal est d'abord fondu dans un four séparé, puis transféré à la machine. Cette méthode est plus lente mais utilisée pour les métaux à point de fusion plus élevé, comme les alliages d'aluminium moulés sous pression.
Étapes du procédé de moulage sous pression
Quel que soit le type de moulage, le procédé suit une routine. Voici les étapes :
Fermeture
La première phase consiste à fermer les deux moitiés du moule, la moitié noyau et la moitié fermeture, qui sont verrouillées ensemble. L'espace entre les moitiés forme la cavité du moule.
Injection
Ensuite, le métal en fusion est injecté dans la cavité du moule sous haute pression. La pression dépend du type de machine (chambre chaude ou froide) et du matériau. Elle garantit que le métal pénètre même dans les moindres recoins du moule.
Refroidissement
Après l’injection, le métal commence à refroidir et à se solidifier dans la cavité. La pression est maintenue pour minimiser le retrait et assurer un remplissage complet.
Éjection
Une fois le métal solidifié, le moule s’ouvre et des poussoirs expulsent la pièce. Le cycle peut alors redémarrer immédiatement pour produire rapidement des pièces identiques en série.
Finition
La dernière étape consiste à enlever les surplus de métal, notamment les bavures de ligne de joint et les canaux d’alimentation et d’évitement.
Comprendre ces étapes est crucial pour les concepteurs et les acheteurs afin de planifier efficacement la conception et la production.
Considérations relatives aux matériaux
Le moulage sous pression utilise principalement des métaux non ferreux, bien que des métaux ferreux puissent être employés. Les principaux matériaux sont les alliages d’aluminium, de magnésium et de zinc, chacun possédant des propriétés et des applications spécifiques. Pour plus de détails, consultez la base de données des matériaux.
Alliages d'aluminium
Les alliages d’aluminium sont légers et stables dimensionnellement, idéals pour des pièces complexes et de précision. Par exemple, Aluminium 360, A380 et B390 sont des options courantes, adaptées à des exigences mécaniques et thermiques spécifiques.
Sélecteur de matériaux |
|---|
Commercial : | 360 | A360 | 380 b | A380 b | 383 | 384 b | B390* | 13 | A13 | 43 | 218 |
ANSI/AA | 360.0 | A360.0 | 380.0 | A380.0 | 383.0 | 384.0 | B390.0 | 413.0 | A413.0 | C443.0 | 518.0 |
Nominal : | Mg 0,5 | Mg 0,5 | Cu 3,5 | Cu 3,5 | Cu 2,5 | Cu 3,8 | Cu 4,5 | Si 12,0 | Si 12,0 | Si 5,0 | Mg 8,0 |
Comp : | Si 9,0 | Si 9,5 | Si 8,5 | Si 8,5 | Si 10,5 | Si 11,0 | Si 17,0 | – | – | – | – |
Composition chimique
Composition détaillée | |||||||||||
Silicium Si | 9,0–10,0 | 9,0–10,0 | 7,5–9,5 | 7,5–9,5 | 9,5–11,5 | 10,5–12,0 | 16,0–18,0 | 11,0–13,0 | 11,0–13,0 | 4,5–6,0 | 0,35 |
Fer Fe | 2,0 | 1,3 | 2,0 | 1,3 | 1,3 | 1,3 | 1,3 | 2,0 | 1,3 | 2,0 | 1,8 |
Cuivre Cu | 0,6 | 0,6 | 3,0–4,0 | 3,0–4,0 | 2,0–3,0 | 3,0–4,5 | 4,0–5,0 | 1,0 | 1,0 | 0,6 | 0,25 |
Magnésium Mg | 0,4–0,6 | 0,4–0,6 | 0,30 f | 0,30 f | 0,10 | 0,10 | 0,45–0,65 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | 7,5–8,5 |
Manganèse Mn | 0,35 | 0,35 | 0,50 | 0,50 | 0,50 | 0,50 | 0,50 | 0,35 | 0,35 | 0,35 | 0,35 |
Nickel Ni | 0,50 | 0,50 | 0,50 | 0,50 | 0,30 | 0,50 | 0,10 | 0,50 | 0,50 | 0,50 | 0,15 |
Zinc Zn | 0,50 | 0,50 | 3,0 | 3,0 | 3,0 | 3,0 | 1,5 | 0,50 | 0,50 | 0,50 | 0,15 |
Étain Sn | 0,15 | 0,15 | 0,35 | 0,35 | 0,15 | 0,35 | – | 0,15 | 0,15 | 0,15 | 0,15 |
Titane Ti | – | – | – | – | – | – | 0,10 | – | – | – | – |
Autres | – | ||||||||||
Total autres c | 0,25 | 0,25 | 0,50 | 0,50 | 0,50 | 0,50 | 0,20 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 |
Aluminium Al | Équilibre aluminium | ||||||||||
Alliages d'aluminium moulés sous pression | |||||||||||
Commercial | 360 | A360 | 380 | A380 EF | 383 | 384 | B390* | 13 | A13 | 43 | 218 |
ANSI/AA | 360 | A360.0 | 380.0 | A380.0 | 383 E | 384.0 | B390.0 | 413 | A413.0 | C443.0 | 518.0 |
Propriétés mécaniques | |||||||||||
Résistance à la traction ultime | |||||||||||
ksi | 44 | 46 | 46 | 47 | 45 | 48 | 46 | 43 | 42 | 33 | 45 |
(MPa) | 303 | 317 | 317 | 324 | 310 | 331 | 317 | 296 | 290 | 228 | 310 |
Limite d'élasticité | |||||||||||
ksi | 25 | 24 | 23 | 23 | 22 | 24 | 36 | 21 | 19 | 14 | 28 |
(MPa) | 172 | 165 | 159 | 159 | 152 | 165 | 248 | 145 | 131 | 97 | 193 |
Allongement | |||||||||||
Allongement sur 2 po (51 mm) % | 2,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 2,5 | <1 | 2,5 | 3,5 | 9 | 5 |
Dureté b | |||||||||||
BHN | 75 | 75 | 80 | 80 | 75 | 85 | 120 | 80 | 80 | 65 | 80 |
Résistance au cisaillement | 25 | 25 | 19 | 29 | |||||||
(MPa) | 193 | 179 | 193 | 186 | — | 200 | — | 172 | 172 | 131 | 200 |
Résilience | |||||||||||
ft·lb | — | — | 3 | — | 3 d | — | — | �������������������������������������������������������������� | — | — | 7 |
(J) | — | — | 4 | — | 4 | — | — | — | — | — | 9 |
Résistance à la fatigue c | |||||||||||
ksi | 20 (MPa | 18 | 20 | 20 | 21 | 20 | 20 | 19 | 19 | 17 | 20 |
(MPa) | 138 | 124 | 138 | 138 | 145 | 138 | 138 | 131 | 131 | 117 | 138 |
Module d'Young | |||||||||||
psi × 106 | 10,3 | 10,3 | 10,3 | 10,3 | 10,3 | — | 11,8 | 10,3 | — | 10,3 | — |
(GPa) | —71 | 71 | 71 | 71 | 71 | — | 81 | 71 | — | 71 | — |
Propriétés physiques | |||||||||||
Densité | |||||||||||
lb/in³ | 0,095 | 0,095 | 0,099 | 0,098 | 0,099 | 0,102 | 0,098 | 0,096 | 0,096 | 0,097 | 0,093 |
(g/cm³) | 2,63 | 2,63 | 2,74 | 2,71 | 2,74 | 2,82 | 2,71 | 2,66 | 2,66 | 2,69 | 2,57 |
Plage de fusion | |||||||||||
°F | 1035–1105 | 1035–1105 | 1000–1100 | 1000–1100 | 960–1080 | 960–1080 | 950–1200 | 1065–1080 | 1065–1080 | 1065–1170 | 995–1150 |
°C | 557–596 | 557–596 | 540–595 | 540–595 | 516–582 | 516–582 | 510–650 | 574–582 | 574–582 | 574–632 | 535–621 |
Chaleur spécifique | |||||||||||
BTU/lb °F | 0,23 | 0,23 | 0,23 | 0,23 | — | 0,23 | — | 0,23 | 0,23 | 0,23 | — |
(J/kg °C) | 963 | 963 | 963 | 963 | — | 963 | — | 963 | 963 | 963 | — |
Coefficient de dilatation thermique | |||||||||||
u in/in °F | – | – | 12,2 | 12,1 | 11,7 | 11,6 | 10,0 | 11,3 | 11,9 | 12,2 | 13,4 |
u m/m °K | – | – | 22,0 | 21,8 | 21,1 | 21,0 | 18,0 | 20,4 | 21,6 | 22,0 | 24,1 |
Conductivité thermique | |||||||||||
BTU/ft·h·°F | 65,3 | 65,3 | 55,6 | 55,6 | 55,6 | 55,6 | 77,4 | 70,1 | 70,1 | 82,2 | 55,6 |
W/m·°K | 113 | 113 | 96,2 | 96,2 | 96,2 | 96,2 | 134 | 121 | 121 | 142 | 96,2 |
Conductivité électrique | |||||||||||
% IACS | 30 | 29 | 27 | 23 | 23 | 22 | 27 | 31 | 31 | 37 | 24 |
Coefficient de Poisson | 0,33 | 0,33 | 0,33 | 0,33 | 0,33 | – | – | – | – | 0,33 | – |
Alliages de zinc et ZA
Les alliages de zinc sont les matériaux de moulage sous pression les plus faciles à travailler, offrant résistance aux chocs, flexibilité et aptitude au plaquage. Grâce à leur excellente coulabilité, ils minimisent l’usure des moules. En savoir plus sur les alliages de zinc pour moulage sous pression.
Alliages de cuivre
Les alliages de cuivre présentent une grande résistance, dureté, résistance à la corrosion et stabilité dimensionnelle. Voir également les services de moulage d’alliages de cuivre.
Alliages de magnésium
Le magnésium est encore plus léger que l’aluminium et offre une excellente usinabilité, idéal pour des pièces moulées nécessitant des détails supplémentaires ou des finitions usinées.
Géométrie dans la conception du moulage sous pression
Concevoir pour le moulage sous pression nécessite de comprendre plusieurs principes et considérations pour garantir que la pièce finale réponde aux spécifications et à la qualité souhaitées. Voici quelques aspects clés :
Ligne de séparation
La ligne de séparation est l’endroit où les deux moitiés du moule se rejoignent. Son positionnement peut affecter la complexité du moule et l’apparence de la pièce.
Angle de dépouille
L’angle de dépouille est une légère inclinaison ajoutée aux parois du composant, parallèlement à la direction d’ouverture du moule, facilitant l’éjection de la pièce.
Rayons de congé
Les congés sont les coins et bords arrondis du composant, aidant à réduire les concentrations de contraintes et à améliorer l’écoulement du métal en fusion.
Bosses
Les bosses sont des zones en relief du design pour le montage ou d��autres fonctions. Elles doivent être reli�es à des parois ou des nervures pour un meilleur support et refroidissement.
Nervures
Les nervures sont des sections fines et plates du composant qui augmentent la rigidité et aident à l’écoulement et au refroidissement du métal en fusion.
Trous et ouvertures
Les trous et ouvertures sont des passages dans la pièce. Leur taille et leur emplacement peuvent influer sur l’écoulement du métal et la résistance de la pièce.
Tolérances en moulage sous pression
Le moulage sous pression permet d’atteindre une grande précision et des tolérances serrées. Cependant, elles varient en fonction du matériau, de la conception et du procédé utilisé. Pour les tolérances typiques et normes qualité, voir les normes de procédé.
Dimensions linéaires
Ce sont les mesures en ligne droite du composant, influencées par le retrait du matériau et l’expansion thermique du moule.
Planéité
La planéité mesure la déviation d’une surface par rapport à une plane parfaite, affectée par la vitesse de refroidissement et la conception.
Circularité
La circularité mesure l’écart de la forme réelle par rapport à un cercle parfait, influencée par l’écoulement du métal et le refroidissement.
Finitions de surface en moulage sous pression
Quelles sont les finitions de surface pour les pièces moulées sous pression et comment les obtenir ? Elles dépendent du matériau, de la conception et du procédé. Plusieurs types sont disponibles. Pour un aperçu, voir finitions de surface métal et procédé d’anodisation.
Finitions moulées
Ce sont les finitions obtenues directement après moulage, variant selon le matériau et l’état du moule.
Finitions mécaniques
Obtention par usinage, polissage, sablage et meulage.
Finitions chimiques
Obtention par gravure, anodisation et placage.
Revêtement en poudre
Application de peinture ou de poudre sur la surface.
Finitions spécialisées offrant des propriétés esthétiques ou fonctionnelles uniques.
Avantages et inconvénients du moulage sous pression
Le moulage sous pression présente de nombreux avantages pour la production de pièces complexes en grande série, mais comporte aussi certaines limites. Pour un comparatif détaillé, lire moulage sous pression vs moulage sable et moulage sous pression vs moulage cire perdue.
Moulage multi-slides vs conventionnel
Le moulage multi-slides utilise plusieurs glissières dans l’outillage pour des formes complexes, tandis que le moulage conventionnel est plus simple et adapté aux pièces moins complexes.
Avantages des outils multi-slides
Production rapide de pièces complexes avec haute précision et excellente finition.
Avantages des outils conventionnels
Moindre coût et simplicité, adaptés aux pièces de grande taille et aux vitesses d�injection plus lentes.
Moulage sous pression vs moulage cire perdue
Le moulage sous pression est rapide et �conomique en grande série, alors que la cire perdue offre des détails fins et une superbe finition de surface, au prix d’un processus plus lent et coûteux.
Moulage sous pression vs moulage sable
Le moulage sous pression offre meilleure précision, finition et cadence, tandis que le moulage sable est plus flexible pour les modifications et adapté aux pièces volumineuses.
Considérations de coût
Plusieurs facteurs influencent le coût du moulage sous pression. Pour une analyse de coût, voir calcul du coût.
Sélection des matériaux : Le choix du matériau affecte fortement le coût. Les métaux à point de fusion élevé nécessitent plus d’énergie et causent plus d’usure du moule.
- Coût de production : inclut fusion, exploitation machine et main-d’œuvre.
- Coût du moule : élevé pour formes complexes, mais amorti sur plusieurs pièces.
- Coûts secondaires : usinage, finitions, assemblage, etc.
- Coût des finitions : peinture, placage ou revêtement.
- Réduction des coûts : optimiser la conception, le choix des matériaux et le processus.
Applications par secteur
Le moulage sous pression sert dans de nombreux secteurs grâce à sa précision et à sa finition. Il est couramment utilisé en automobile, aérospatial, médical, électronique grand public et énergie. Chaque secteur exploite ses avantages pour optimiser qualité, précision et rendement.
Un procédé polyvalent et efficace
Le moulage sous pression permet de fabriquer des pièces complexes avec grande précision et finition soignée. Que ce soit en aluminium, alliages de zinc ou autres matériaux, il offre de nombreux atouts, ce qui en fait un choix privilégié. Pour démarrer votre projet, voir service de fabrication sur mesure.
Il est essentiel pour la production de pièces haute qualité dans l’automobile, l’électronique, l’aérospatial, le médical et le bâtiment. Avec les progrès technologiques, ses applications continuent de se développer.
Pour les acheteurs et concepteurs de pièces moulées sur mesure, comprendre les détails du procédé—du choix des matériaux à la conception, tolérances, finitions, et coûts—est indispensable pour prendre des décisions éclairées et profiter pleinement des avantages du moulage sous pression.
J’espère que cette exploration détaillée vous a été utile. N’hésitez pas à me faire part de toute demande spécifique ou modification souhaitée.
