Coulée sous pression La fabrication par moulage sous pression est la formation des différents composants d'une machine, généralement par fusion d'un matériau métallique, puis par passage sous haute pression dans un moule moulé sous pression. C'est l'une des techniques les plus utilisées dans l'industrie manufacturière.
Mais avec l'avancée constante du paysage technologique, cette technique semble manquer dans certains domaines de ses fonctionnalités, ce qui a conduit à l'adoption du moulage sous vide. Cet article est un examen approfondi du moulage sous vide, de son fonctionnement et de la manière d'en tirer le meilleur parti. Continuez à lire.
Qu'est-ce que le moulage sous vide ?
Coulée sous vide, également appelé moulage sous pression sans gaz, est une méthode de moulage sous pression classique. Elle comprend toutes les techniques de moulage sous pression qui consistent simplement à remplir un moulage sous pression ou un moule avec du métal en fusion en utilisant la pression pour former une pièce ou un composant structuré.
La principale différence entre cette technique et le moulage sous pression traditionnel réside dans l'ajout d'un système de mise sous vide. Ce système élimine l'air et les gaz du moule en préparation et pendant l'injection du métal en fusion.
Cette étape préalable contribue grandement à réduire la porosité, empêchant ainsi le passage de substances liquides indésirables comme l'eau pendant la production. Elle contribue également à augmenter l'intégrité structurelle des pièces et offre une finition de surface plus lisse.
Procédés de moulage sous vide
Si vous êtes familier avec le Procédés de moulage sous pression personnalisés, alors les étapes suivantes ne devraient pas vous être étrangères. En effet, les deux processus sont très similaires, à l'exception de l'introduction d'un système de vide, que nous avons mentionné plus tôt. Entrons dans le vif du sujet tout de suite !
Préparation du moule
Le moulage est la première étape du processus de moulage sous vide. Il consiste à créer une réplique, c'est-à-dire un modèle ou un prototype de la pièce finale souhaitée, qui sert ensuite à fabriquer un moule.
La pièce moulée est généralement fabriquée en acier en raison de sa malléabilité et de sa grande résistance. À ce stade, il est important d'ajouter un agent de retrait dans la cavité du moule pour assurer un retrait en douceur de la pièce moulée après la production.
Faire fondre le métal
L'étape suivante consiste à obtenir le résultat souhaité matériau métallique qui peut être soit des alliages d'aluminium, de zinc, de cuivre ou de magnésium et utiliser un four ou une autre technique de chauffage pour le soumettre à la température requise pour amener le métal à son état fondu.
Créer un vide
C'est cette procédure particulière qui différencie entièrement le moulage sous vide du moulage sous pression traditionnel. Un système de vide est utilisé pour aspirer l'air et le gaz emprisonnés dans la pièce moulée sous pression, réduisant ainsi la porosité.
Injection de métal en fusion
Le métal chaud à l'état liquide ou semi-liquide est ensuite transféré dans la cavité du moule en utilisant la haute pression requise. L'injection est effectuée sous surveillance étroite afin de minimiser les défauts tels que les fermetures à froid, les retraits et les soufflures qui pourraient survenir à ce stade.
Solidification et éjection
Après l'injection, la cavité du moule est mise de côté pour le refroidissement et le durcissement. Ce processus doit être réalisé sous un système de refroidissement régulé afin d'éviter les retraits ou les fissures qui sont des défauts possibles lors de la solidification.
Lorsque le métal fondu est complètement transformé en composant solidifié, il est éjecté du moule. Grâce à l'agent d'élimination appliqué lors de la préparation du moule et à l'opération de mise sous vide effectuée, le processus d'éjection est facilité.
Maintenant que le plâtre a été éjecté avec succès, il n'est peut-être pas dans un état parfait et pourrait nécessiter quelques coupes et finitions.
Métaux utilisés dans la coulée sous vide
Acier inoxydable
Le plus utilisé alliage d'aluminium pour le moulage sous pression Les deux modèles les plus populaires sont l'A356 et l'A380. L'A356 est utilisé dans l'industrie aérospatiale pour la fabrication de turbines, d'avions et de boîtiers de pompes, en raison de sa grande résistance, de sa légèreté et de ses bonnes propriétés de moulage et d'usinage.
La nuance d'aluminium A380 identique à l'ADC 10 est reconnue pour sa résistance à l'usure et ses propriétés de moulage et mécaniques exceptionnelles. Utilisé dans la fabrication de carters d'engrenages, de coques de moteurs et de pièces d'outillage.
Alliage de magnésium
alliage de magnésium Il est particulièrement adapté à la coulée de composants structurels qui nécessitent un rapport résistance/poids élevé, en particulier dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile et de l'électronique. Son point de fusion est inférieur à celui de l'alliage d'aluminium, ce qui le rend plus performant en termes de consommation d'énergie pendant le processus de chauffage.
Alliage De Zinc
Alliage Zamak 3 également appelé Alliage de zinc 3 est couramment utilisé aux États-Unis pour le moulage sous pression en raison de ses excellentes propriétés physiques et mécaniques. Il offre une stabilité dimensionnelle à long terme et une bonne finition de surface qui rend la peinture, le placage et le revêtement très faciles à appliquer sur les produits finis.
Alliage de cuivre
L'alliage cuivre-étain, également appelé bronze, en est un exemple. Il présente une résistance élevée à la corrosion, à l'usure et à l'eau salée, ainsi qu'une capacité de charge qui le rend adapté à une utilisation dans l'industrie maritime pour la fabrication d'arbres de pompe, de corps de vanne et d'accessoires de navire.
Le bronze étant un alliage de cuivre et ne contenant pas beaucoup de zinc, il n'est pas sujet à la rouille dans les environnements difficiles. En revanche, les taches et les décolorations de surface peuvent être nettoyées et éliminées par des méthodes de nettoyage ordinaires.
Avantages du moulage sous vide
Le moulage sous vide à haute pression présente de nombreux avantages par rapport au moulage sous pression traditionnel. Ils comprennent :
Porosité réduite
La coulée sous vide implique l'extraction de l'air et du gaz d'un moule avant l'injection. Cela permet un flux constant du métal en fusion dans tous les recoins de la pièce moulée sous vide, garantissant qu'aucune pièce ne reste vide ou trouée.
Grâce à la réduction des pores lors du moulage sous pression, le produit final présente toujours une finition de surface lisse. De plus, cela permet d'effectuer le traitement thermique plus efficacement sans risque d'intrusion d'air emprisonné.
Pièces de qualité améliorée
Les composants moulés sous vide ont tendance à présenter très peu de défauts et ne nécessitent pas nécessairement de post-traitement. Ils sont généralement connus pour présenter des propriétés mécaniques et physiques compatibles, telles qu'une densité et une intégrité structurelle améliorées sur toutes les parties du corps.
Haute précision et exactitude
C'est l'un des nombreux avantages du moulage sous vide par rapport au moulage sous pression traditionnel. Il permet de former des géométries complexes et élaborées, en remplissant avec précision la cavité du moule avec le métal en fusion, tout en réduisant les incohérences et les défauts.
Il est recommandé pour les applications qui nécessitent des composants hautes performances, une tolérance serrée et des spécifications précises.
Résistance et ténacité accrues
La réduction de la porosité et de l'emprisonnement d'air pendant le processus de moulage sous pression compense l'augmentation de la résistance des composants. Les pièces moulées sous vide peuvent facilement subir un traitement thermique tel que le soudage et l'usinage sans aucun défaut de surface.
Applications du moulage sous vide
Automobile
A moulage sous vide poussé Le système est utilisé dans la fabrication de composants automobiles qui nécessitent une précision dimensionnelle, une haute précision et d'excellentes caractéristiques mécaniques. Certains de ces composants comprennent les carters de transmission, les culasses, les composants de suspension, les tableaux de bord et d'autres pièces structurelles de la carrosserie.
Ce procédé est largement utilisé dans l’industrie automobile en raison de sa capacité à produire des composants identiques de haute qualité de manière constante et en grandes quantités.
Industrie aerospatiale
Le moulage sous vide à haute pression de l'aluminium anodisé peut être utilisé dans la production de composants aéronautiques. En raison de sa grande précision et de sa capacité à créer des conceptions complexes, les pièces formées à l'aide de ce procédé sont connues pour présenter une excellente durabilité et une résistance élevée.
Certaines pièces d'avion formées à l'aide du moulage sous vide comprennent les systèmes de carburant, les aubes de turbine, les conduits d'air et les systèmes à parois minces.
Équipement médical
Lors de la fabrication de pièces métalliques biocompatibles comme le titane, alliages d'acier inoxydable, et le platine, qui sont tous utilisés dans la production d'implants et de dispositifs médicaux, le processus de moulage sous vide peut être appliqué.
Biens de consommation
L'un des principaux avantages de cette technique, qui ne peut être surestimé, est la possibilité de créer des conceptions complexes et élaborées avec une grande précision. Elle garantit que, quelle que soit la forme de votre prototype, le matériau fondu est réparti uniformément tout en réduisant la porosité et les interférences d'air.
Ce procédé est utilisé dans la fabrication de jouets, d'équipements sportifs, d'appareils de cuisine et de composants de quincaillerie grand public.
Défauts courants pouvant être éliminés par moulage sous vide
Porosité
La porosité est un défaut majeur qui se produit lors de la coulée sous pression. Il s'agit de l'emprisonnement de bulles d'air dans une pièce moulée et, si elle n'est pas détectée à temps, elle peut entraîner l'apparition d'autres défauts. La coulée sous vide est utilisée pour éliminer le gaz et l'air emprisonnés dans un moule avant l'injection du métal en fusion.
Il réduit considérablement les vides internes et les poches de gaz dans la pièce finale formée. Ce procédé permet également d'augmenter la résistance et la durabilité du composant, tout en offrant une finition de surface lisse.
Fermetures froides
Les arrêts à froid sont causés par la fusion incorrecte de deux flux de métal en fusion, ce qui entraîne des fissures ou des points faibles et la formation de lignes visibles sur le matériau. Ce défaut peut être associé à une température de fusion basse, à une vitesse d'injection lente ou à un système de distribution de gaz défectueux.
Il existe plusieurs moyens de contrôler et d'éviter les arrêts à froid, notamment en augmentant la température de fusion et la vitesse d'injection. De plus, la pression contrôlée dans la coulée sous vide améliore la fluidité du métal et réduit les turbulences pendant l'injection.
Défauts de retrait
Ce défaut est dû à un écoulement irrégulier du métal en fusion dans la pièce moulée. Un rétrécissement se produit également si les précautions appropriées ne sont pas prises pendant le processus de solidification, car les métaux sont connus pour contraster après refroidissement.
Pour éviter ces défauts de contraction et de retrait, il est important de garantir un réglage adéquat du point d'injection avant l'injection. De plus, la réalisation d'un moulage sous vide permet de garantir un écoulement uniforme dans chaque partie complexe de la pièce moulée, réduisant ainsi le retrait.
Il existe de nombreux autres défauts qui peuvent être rencontrés lors du moulage sous pression. Il s'agit notamment des inclusions, des coulures, des ratés, des déformations, des scories, des cloques, etc. Il est essentiel de connaître tous ces défauts et leurs causes afin de garantir un processus de moulage sous pression efficace et d'obtenir également d'excellents produits finaux.
Limitations du moulage sous vide
Malgré ses avantages par rapport aux procédés traditionnels de moulage sous pression, le moulage sous vide n'est pas sans limites. En voici quelques-unes :
Incompatibilité avec tous les métaux
Tout comme le moulage traditionnel, le moulage sous vide ne peut pas être réalisé avec tous les métaux. Certains alliages métalliques sont adaptés à ce procédé, notamment l'alliage de zinc, l'alliage d'aluminium et l'alliage de magnésium.
Les métaux ferreux comme l'acier ont tendance à réagir avec le matériau de la matrice, ce qui les rend moins adaptés. De plus, la coulée sous vide ne peut pas être utilisée dans les applications qui nécessitent des températures très élevées.
Coût élevé de l'équipement
La production de moules de moulage sous pression et le coût d'installation initial peuvent être très élevés en raison du système de vide supplémentaire composé de plusieurs nouvelles vannes et pompes.
Long
Le moulage sous vide est un procédé un peu lent et technique. Il nécessite une surveillance et une supervision constantes pour terminer une pièce d'un produit. Par conséquent, il n'offre pas une efficacité suffisante pour la production de grandes quantités de pièces.
Conclusion
Le moulage sous vide est une technique de fabrication innovante qui améliore la pièce métallique et offre une finition de surface lisse en diminuant le taux de porosité pendant la coulée et en augmentant les propriétés mécaniques des conceptions complexes.
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