Chez Yonglihao Machinery, nous proposons des services de fonderie sous pression pour les composants métalliques de précision. Ce guide explique en détail le fonctionnement du procédé de fonderie sous pression, étape par étape, afin que vous puissiez comprendre le lien entre chaque étape et la qualité des pièces, les défauts et la reproductibilité.
Qu'est-ce que le moulage sous pression des métaux ?
Le moulage sous pression consiste à injecter du métal en fusion dans un moule en acier sous haute pression. Ce procédé permet de fabriquer des pièces précises et reproductibles. La “ haute pression ” est essentielle : c’est la force qui assure un remplissage rapide et le compactage du métal lors de son refroidissement, garantissant ainsi des tolérances serrées.
La plupart des pièces moulées sous pression sont fabriquées en alliages non ferreux, tels que l'aluminium, le zinc et le magnésium. On obtient ainsi une pièce quasi-définitive, présentant un bon état de surface et une grande homogénéité.
Éléments clés d'une installation de moulage sous pression
Un système de moulage sous pression comporte plusieurs caractéristiques “ cachées ” à l'intérieur l'outil. Ces caractéristiques guident le flux de métal et contrôlent les gaz emprisonnés. Se contenter d'examiner les demi-moules extérieurs ne permet pas de déterminer la qualité.
- Cavité de matrice et ligne de séparation : Cela définit la forme de la pièce. La ligne de joint doit empêcher toute fuite de métal.
- Canal de coulée / porte / carotte : Ce système achemine le métal dans la cavité à une vitesse contrôlée.
- Trop-plein et évents (ou ports d'aspiration) : Ces éléments permettent à l'air et aux oxydes de s'évacuer.
- Canaux de refroidissement : Ils évacuent la chaleur. Cela permet de contrôler la solidification et la durée du cycle.
- Broches d'éjection + glissières/noyaux : Ces dispositifs permettent de libérer la pièce sans l'endommager une fois qu'elle s'est solidifiée.
En pratique, le système de vannes, de ventilation et de refroidissement fonctionne comme un seul et même système. Il détermine le remplissage de la cavité, l'évacuation de l'air et l'alimentation du retrait.
Étape par étape : Comment fonctionne le cycle de moulage sous pression
Le cycle de moulage sous pression consiste à fermer et à serrer le moule, puis à remplir rapidement la cavité. La pression augmente à mesure que le métal se solidifie. Après refroidissement, le moule s'ouvre, éjecte la pièce et effectue les ébarbages. Chaque étape a un but précis. Les défauts apparaissent lorsque le contrôle est négligé à ce stade.
Préparation de la matrice
La préparation de la matrice comprend le nettoyage, le préchauffage et l'application d'un lubrifiant. Ceci facilite le démoulage et assure la stabilité thermique de la matrice. Une température stable de la matrice prévient les problèmes de collage à froid et de soudure. Elle contribue également à l'obtention de dimensions constantes.
Le lubrifiant protège également la surface de la matrice. Il assure une éjection régulière. Cependant, une quantité excessive de lubrifiant peut augmenter la production de gaz et engendrer de la porosité.
Serrage
Le serrage assure l'étanchéité des deux moitiés de la matrice pendant l'injection du métal. Si la force de serrage est insuffisante, des bavures peuvent apparaître lors du passage du métal en fusion. Un mauvais alignement de la matrice peut également en être la cause.
C’est pourquoi l’ajustement de la matrice et l’état des tirants sont primordiaux. Ils comptent autant que la pression d’injection.
Remplissage (injection)
Le remplissage consiste à injecter du métal en fusion par le système d'injection. Il s'écoule dans les canaux d'alimentation et les points d'injection, puis dans la cavité. L'objectif est de remplir complètement la cavité avant que le métal ne se solidifie. Cette opération doit se dérouler sans trop de turbulence, afin d'éviter l'emprisonnement d'air.
De nombreuses machines utilisent un profil de vitesse. Cela implique un démarrage contrôlé, puis un remplissage rapide près de la vanne. Cette approche permet d'équilibrer le remplissage complet et le risque de présence de gaz emprisonné.
Intensification et maintien
Une fois la cavité remplie, la pression est augmentée et maintenue. Cela permet de “ tasser ” le métal. Cette phase d'intensification compense le retrait dû au durcissement du métal et améliore également sa densité.
Si l'intensification est trop faible ou trop courte, des problèmes peuvent survenir. On peut observer une porosité de retrait ou des zones de faiblesse dans les sections épaisses.
Refroidissement
Le refroidissement évacue la chaleur par la matrice et ses canaux de refroidissement. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que la pièce soit suffisamment résistante pour être éjectée. Un refroidissement uniforme réduit les déformations et les variations dimensionnelles. Les points chauds peuvent engendrer des défauts de retrait dans les zones plus épaisses.
Le temps de refroidissement dépend de l'alliage et de l'épaisseur de la paroi. Il est également lié à l'équilibre thermique de la matrice. Un refroidissement excessif diminue le rendement et peut entraîner le collage des pièces.
Ouverture et éjection de la matrice
Une fois la pièce solidifiée, la matrice s'ouvre. Les éjecteurs la propulsent hors de la matrice. Les angles de dépouille, les congés et la conception des éjecteurs influent sur l'éjection. Ils déterminent si celle-ci est fluide ou non.
Les glissières et les noyaux se rétractent pour libérer les contre-dépouilles. Un mauvais calage ou un tirage insuffisant peuvent provoquer des marques de frottement et des dommages.
Découpe et finitions de base
L'ébavurage élimine les canaux d'alimentation, les points d'injection et les bavures. Cette étape fait partie intégrante du processus. Les chutes sont souvent refondues et réutilisées, ce qui influe sur la qualité de la fusion et sa propreté.
La pièce peut nécessiter un usinage ultérieur pour la réalisation de trous ou de filetages. Cependant, de nombreuses pièces moulées sous pression ne nécessitent qu'un ébavurage léger.
Chambre chaude contre chambre froide
Moulage sous pression à chambre chaude et à chambre froide Elles diffèrent. Elles diffèrent par le lieu de fusion du métal. Elles diffèrent également par la manière dont il pénètre dans le système d'injection. Cela modifie le temps de cycle et les alliages utilisables.
Chambre chaude
moulage sous pression en chambre chaude Le métal en fusion est contenu dans la machine. Il est injecté par un col de cygne immergé dans le bain. Cette conception permet des cycles de production rapides et une alimentation stable.
Il est particulièrement efficace pour les alliages à bas point de fusion, comme le zinc. Il est déconseillé pour de nombreux alliages d'aluminium en raison de problèmes de chaleur et de corrosion.
Chambre froide
Le procédé de moulage sous pression à chambre froide consiste à fondre le métal dans un four séparé. Le métal est ensuite transféré dans un manchon d'injection à l'aide d'une louche. Un piston injecte le métal dans le moule sous haute pression.
Ce procédé convient aux alliages d'aluminium et aux matériaux résistant aux hautes températures. L'étape de transfert ralentit généralement les cycles. Il est souvent utilisé pour les pièces de grande taille et les boîtiers en aluminium.
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Article |
Chambre chaude |
Chambre froide |
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Là où le métal fond |
Machine intérieure |
Dans un four séparé |
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Chargement métallique |
Automatique à travers le col de cygne |
Verser dans le manchon à shot |
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alliages typiques |
Zinc, un peu de Mg |
Aluminium, alliages de cuivre, certains magnésiums |
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Temps de cycle |
Plus rapide |
Plus lent (étape de transfert) |
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Meilleure adaptation |
petites et moyennes pièces, volume élevé |
Pièces en aluminium, gamme d'alliages plus étendue |
Les quelques variables de processus qui déterminent la qualité des pièces
La qualité des pièces dépend de quelques facteurs clés : la maîtrise de la température, le comportement du remplissage et la pression de maintien. L’équilibre entre la ventilation et le refroidissement est également essentiel. La compréhension de ces cinq facteurs permet d’expliquer la plupart des résultats de fonderie sous pression.
Température du métal et température de la matrice
Le métal chaud coule mieux. Cependant, une température trop élevée peut accentuer les problèmes de soudure et d'oxydation. La température de la puce doit être stable : trop basse, elle provoque des défauts d'alimentation ; trop élevée, elle augmente les bavures et les risques d'adhérence.
Les bonnes pratiques visent à obtenir une “ fenêtre thermique ”. C'est dans cette zone que le métal remplit complètement l'espace et se solidifie de manière prévisible.
Profil de vitesse de tir
La vitesse d'injection influe sur le remplissage de la cavité avant la congélation. Elle influe également sur la quantité d'air emprisonnée. Une turbulence excessive augmente l'emprisonnement de gaz et la porosité, surtout en cas de mauvaise ventilation. Un profil de vitesse contrôlé est souvent préférable à une vitesse maximale.“
Intensification de la pression et durée de maintien
Une intensification plus élevée peut améliorer la densité. Cependant, elle augmente également le risque de bavures si le serrage n'est pas parfait. Le temps de maintien doit correspondre au temps de solidification à l'entrée du bain. Dans le cas contraire, la pression ne peut pas compenser le retrait. C'est une raison fréquente pour laquelle deux ateliers obtiennent des résultats différents avec le même alliage.
Ventilation / Vide
L'air doit s'échapper de la cavité avant que le métal ne scelle les orifices de ventilation. Si ces orifices sont trop petits, obstrués ou mal placés, du gaz reste emprisonné, créant ainsi de la porosité.
Le moulage sous vide peut contribuer à réduire les gaz emprisonnés. Mais il nécessite toujours des conduits d'évacuation propres et un calage précis.
Équilibre de refroidissement
Un refroidissement inégal engendre des différences thermiques, provoquant des déformations et des variations dimensionnelles. Les points chauds augmentent également le risque de formation de retassures dans les zones plus épaisses.
Si vous rencontrez des problèmes de répétabilité, commencez par vérifier l'équilibre du refroidissement. Il s'agit souvent d'une cause “ silencieuse ” de problèmes.
Liste de contrôle qualité rapide :
- La température de la matrice est-elle stable d'un tir à l'autre ?
- Les conduits d'aération et les trop-pleins sont-ils propres et dégagés ?
- Le profil de tir est-il contrôlé, et non pas simplement “ rapide ” ?
- L'intensification dure-t-elle jusqu'à ce que la porte gèle ?
- Le refroidissement est-il homogène, sans points chauds persistants ?
Dépannage rapide
La plupart des défauts de fonderie sous pression ne sont pas un mystère. Ils résultent de la gestion de l'air, de l'étanchéité, du retrait d'alimentation et du contrôle de la température.
Porosité
Porosité Ce phénomène a deux causes principales : soit du gaz se retrouve piégé lors du remplissage, soit le retrait n'est pas compensé par une alimentation adéquate pendant le durcissement du métal. La porosité due au gaz est souvent liée à la turbulence et à une ventilation insuffisante. La porosité due au retrait est liée à une faible pression de remplissage ou à des circuits d'alimentation défectueux.
Direction fixe : Améliorer la ventilation ou le vide. Atténuer les turbulences grâce au profil d'injection. S'assurer que l'intensification et le temps de maintien correspondent au temps de gel de la buse.
Éclair
Un phénomène de bavure se produit lorsque du métal en fusion s'échappe. Il fuit par la ligne de joint ou autour des inserts sous pression. Il s'agit généralement d'un problème d'étanchéité initial, puis d'un problème de pression.
Direction fixe : Vérifier l'ajustement et l'alignement de la matrice. Contrôler la force de serrage et le support de la ligne de joint. Enfin, régler les pressions d'injection et d'intensification.
Arrêt à froid / Dysfonctionnement
Un blocage à froid ou un défaut d'alimentation se produit lorsque les faces métalliques se rejoignent après une solidification partielle. Cela se produit également si la cavité ne se remplit jamais complètement. Ce problème est souvent dû à une température trop basse du métal ou de la matrice. Il peut aussi résulter d'un remplissage lent ou d'une entrée d'air trop restrictive.
Direction fixe : Stabiliser la température de la filière. Ajuster la température du métal. Améliorer le système d'injection et le flux de matière. Optimiser le profil de vitesse d'injection.
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Symptôme |
Mécanisme probable |
Premiers points de contrôle |
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Porosité |
gaz piégé / rétrécissement non alimenté |
purge/vide, profil de tir, intensification et maintien |
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Éclair |
matrice ne se scelle pas sous pression |
Ajustement de la matrice, serrage, support de la ligne de joint, niveaux de pression |
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Défaillance/arrêt à froid |
congélation avant remplissage complet |
Température de la matrice, température du métal, restriction d'injection, vitesse de remplissage |
Conclusion
L'industrie manufacturière évolue, tout comme la technologie du moulage sous pression. Les innovations en matière de fabrication intelligente et d'automatisation ouvrent de nouvelles perspectives à l'industrie du moulage sous pression. Les machines de moulage sous pression modernes intègrent de plus en plus de capteurs intelligents et de systèmes de contrôle pilotés par l'IA pour surveiller et ajuster les paramètres de production en temps réel, améliorant ainsi la précision et l'efficacité. De plus, le développement de nouveaux matériaux, tels que les alliages et composites à haute résistance, élargit les applications du moulage sous pression, leur permettant de répondre à des exigences de performance plus élevées.
À Yonglihao Machinery, Nous sommes déterminés à faire progresser la technologie de fonderie sous pression. Nous investissons activement dans des équipements et des technologies de pointe afin de garantir notre moulage sous pression Nos processus demeurent à la pointe du secteur. Parallèlement, nous développons constamment l'expertise de notre équipe afin de garantir à nos clients un service de la plus haute qualité.
FAQ
Quel est le principe de fonctionnement de base du moulage sous pression des métaux ?
Ce procédé consiste à injecter du métal en fusion dans une matrice à grande vitesse et sous haute pression. Le métal se compacte ensuite en se solidifiant. Ce remplissage par pression permet d'obtenir des parois fines, une grande précision et une excellente répétabilité.
Pourquoi la haute pression améliore-t-elle la régularité dimensionnelle ?
La haute pression contribue à réduire le remplissage incomplet. Elle compense également le retrait lors de la solidification. Grâce à une température de matrice stable et un temps de maintien approprié, la pièce se solidifie de manière plus contrôlée et reproductible.
Quand faut-il utiliser le moulage sous pression à chambre chaude plutôt qu'à chambre froide ?
Utilisez une chambre chaude pour les alliages à bas point de fusion comme le zinc lorsque des cycles rapides sont nécessaires. Utilisez une chambre froide pour l'aluminium et les alliages à haute température. Cette solution est optimale lorsque le choix du matériau et la taille des pièces sont prioritaires.
Quelles sont les causes les plus fréquentes de porosité dans les pièces moulées sous pression ?
La porosité est généralement due à des gaz emprisonnés ou à une alimentation insuffisante lors du retrait. Commencez par vérifier la propreté des évents, la turbulence du jet et le temps d'intensification.
Quels paramètres de processus permettent généralement l'amélioration de la qualité la plus rapide ?
La stabilisation de la température de la matrice et le nettoyage des évents permettent d'obtenir des résultats rapides. Ensuite, il convient d'optimiser le profil de vitesse d'injection et le timing d'intensification pour correspondre au gel de la buse.
