Quels matériaux sont utilisés pour le moule de coulée sous pression d'aluminium?

Quels matériaux sont utilisés pour les moules de coulée sous pression d'aluminium?

La coulée sous pression d'aluminium les moules sont généralement fabriqués en aciers à outils pour travail à chaud pour la cavité, le noyau, le coulisseau et les zones d'insert qui entrent en contact avec l'aluminium en fusion. Le choix du matériau du moule de coulée sous pression d'aluminium doit correspondre à la température de l'aluminium en fusion, à la pression d'injection, à la géométrie de la pièce, à la quantité de production attendue, au risque de fatigue thermique et aux exigences de maintenance. Le problème pratique de RFQ est de choisir l'acier de matrice, le matériau d'insert, le traitement thermique, le traitement de surface et la surépaisseur d'usinage avant la construction du moule.

Les familles de matériaux de matrice courantes incluent H13, H11, SKD61 et les aciers à outils pour travail à chaud équivalents, sous réserve d'examen de l'outillage et de disponibilité du matériau. Des aciers spécialisés, des aciers maraging, des alliages de nickel ou des alliages de cobalt peuvent être envisagés pour certains inserts ou zones d'usure sévère, mais ces matériaux ne doivent pas être traités comme des choix par défaut sans raison de conception du moule.

Pourquoi les aciers à outils pour travail à chaud sont-ils courants pour les matrices de coulée sous pression d'aluminium?

Les aciers à outils pour travail à chaud sont utilisés car un moule de coulée sous pression d'aluminium doit résister aux cycles thermiques, à l'érosion due au flux d'aluminium en fusion, à la charge de pression, au collage, à la fissuration thermique et au stress d'éjection répété. Le matériau de la matrice doit également supporter l'usinage, l'EDM, le polissage, le traitement thermique, le soudage de réparation et la maintenance pendant la durée de vie de l'outil.

Les aciers de type H13 et H11 sont courants car ces aciers à outils peuvent combiner dureté à chaud, ténacité, résistance à la fatigue thermique et usinabilité lorsqu'ils sont correctement traités thermiquement. Le grade exact, la plage de dureté et l'état de traitement thermique doivent être sélectionnés par l'ingénieur d'outillage en fonction du dessin de la pièce et des hypothèses de production.

Quels composants de la matrice peuvent nécessiter des matériaux différents?

Le bloc de matrice principal, l'insert de cavité, la broche de noyau, le coulisseau, la broche d'éjection, la buse de coulée, la zone de contact du manchon de coulée et l'insert remplaçable peuvent ne pas nécessiter le même matériau. Une zone de porte à forte usure peut nécessiter une stratégie d'insert différente d'une large surface de cavité cosmétique. Une petite broche de noyau exposée à une chaleur élevée et à une éjection difficile peut nécessiter un matériau et un traitement thermique différents d'une grande plaque de support.

Les inserts remplaçables peuvent aider lorsqu'une zone locale est confrontée à l'érosion, au collage, à la fissuration ou à l'usure dimensionnelle. Les acheteurs doivent identifier les caractéristiques critiques, les nervures minces, les bossages profonds, les filetages, les zones d'étanchéité et les surfaces cosmétiques élevées afin que le concepteur de matrice puisse décider si un insert séparé ou un traitement de surface est justifié.

Comment le traitement thermique et le traitement de surface affectent-ils les performances de la matrice?

Le traitement thermique contrôle la dureté, la ténacité, la stabilité dimensionnelle et le comportement à la fatigue thermique. Un mauvais traitement thermique peut rendre une matrice trop fragile, trop molle ou dimensionnellement instable après usinage. Un détensionnement peut également être nécessaire lors de l'ébauche, du traitement thermique, de l'EDM et de la finition pour réduire le risque de déformation.

Le traitement de surface peut être utilisé pour réduire le collage, l'érosion, l'usure ou la fissuration thermique dans certaines zones de la matrice. La nitruration, le revêtement PVD, le polissage et la finition de surface localisée peuvent être envisagés lorsque l'alliage d'aluminium, l'agent de démoulage, l'emplacement de la porte et la quantité de production justifient le processus supplémentaire. Le plan de traitement de surface doit être compatible avec les besoins de réparation et de maintenance de la matrice.

Comment le matériau du moule doit-il correspondre aux exigences de la pièce en aluminium?

Le matériau du moule doit être sélectionné en fonction des exigences de la pièce moulée. Un boîtier en aluminium étanche à la pression, un couvercle cosmétique, un dissipateur de chaleur et un support structurel peuvent exposer la matrice à différentes contraintes thermiques, d'écoulement et de finition. L'alliage, l'épaisseur de paroi, l'emplacement de la porte, la ligne de joint, le système d'éjection et la surépaisseur d'usinage affectent tous la contrainte du matériau de la matrice.

La conception de la pièce affecte également le choix du matériau de la matrice. Les parois minces et les longs chemins d'écoulement peuvent augmenter les contraintes thermiques et d'érosion près des portes. Les sections épaisses peuvent augmenter la charge thermique et la demande de refroidissement. Les nervures profondes, les coins pointus et les petites broches de noyau peuvent créer un risque de fissuration ou d'usure. Ces zones doivent être examinées avant de finaliser l'acier de matrice et la disposition des inserts.

Quelles sont les étapes d'usinage et d'inspection utilisées pour les composants de la matrice?

Les composants de la matrice nécessitent généralement un usinage CNC, EDM, EDM par fil, perçage, meulage, polissage, traitement thermique, détensionnement, ajustage, pointage et assemblage. Les zones critiques incluent les surfaces de cavité, la géométrie de la porte et du canal, les canaux de refroidissement, les trous d'éjection, les ajustements de coulisseau, les surfaces d'arrêt et les surfaces de ligne de joint.

Les preuves d'inspection pour les composants de la matrice peuvent inclure l'inspection dimensionnelle, le rapport CMM, le test de dureté, l'enregistrement du traitement thermique, le contrôle de rugosité de surface, l'inspection d'ajustement et l'examen d'essai. Lors de l'échantillonnage, les défauts de moulage tels que les bavures, le collage, l'érosion, la fissuration thermique, la porosité, les fermetures à froid ou le retrait peuvent indiquer si le matériau de la matrice, la conception de l'insert, le refroidissement ou les réglages de processus nécessitent un ajustement.

Que doivent fournir les acheteurs pour un examen du matériau du moule de coulée sous pression d'aluminium?

Un RFQ utile doit inclure le dessin 2D, le modèle 3D, l'alliage d'aluminium, la quantité prévue, l'étape de production, les dimensions critiques, les surfaces cosmétiques, les exigences de pression ou d'étanchéité, la surépaisseur d'usinage, les préférences de ligne de joint, les restrictions de porte, les limites d'éjection, la finition de surface et les exigences d'inspection.

La décision sur le matériau du moule doit être prise en tenant compte de la conception de la matrice, de la disposition du refroidissement, de la stratégie d'insert, du traitement thermique et du plan de maintenance. L'acier à outils seul ne résout pas tous les problèmes de coulée sous pression; le système complet de la matrice contrôle la façon dont la pièce en aluminium se remplit, se refroidit, s'éjecte et se répète pendant la production.

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