Introduction
Le moulage sous pression consiste à chauffer les métaux sous forme fondue avant de les remodeler dans les formes et structures souhaitées dans un moule. Cette technique de fabrication a été utilisée dès le début des années 1800, ce qui, grâce à plusieurs progrès, a permis de garantir la production de pièces avec une précision dimensionnelle.
Cet article est un aperçu complet du moulage sous pression, y compris le type, les étapes de fabrication des pièces, les options de matériaux, la finition de surface et d'autres aspects complexes.
Qu'est-ce que le moulage sous pression?
Le moulage sous pression est un processus de fabrication de pièces qui consiste à faire fondre des métaux et des alliages avant de les injecter dans un moule préfabriqué. Dans les moules moulés sous pression, généralement en aluminium ou en acier, le métal liquéfié refroidit et se solidifie pour prendre la forme prévue de la pièce.
Ces moules sont généralement fabriqués à l’aide d’un autre procédé comme l’usinage CNC et sont souvent à usage unique. Cette caractéristique fait du moulage sous pression un processus de fabrication de haute précision, garantissant la répétabilité et le respect des exigences de tolérance strictes.
Classification du processus de moulage sous pression
Bien qu'il existe plusieurs procédés de moulage sous pression, deux procédés courants sont utilisés dans les industries manufacturières. Il s’agit des procédés de moulage sous pression en chambre froide et en chambre froide. En fait, il s’agit fondamentalement du même processus, avec des distinctions spécifiques.
Sans plus tarder, examinons les deux processus de moulage sous pression.
Chambre chaude coulée sous pression
Le moulage sous pression en chambre chaude est le processus le plus rapide et le plus courant. Cependant, il convient mieux aux métaux et alliages à bas point de fusion comme le zinc, le plomb et l’étain. Le procédé consiste à injecter le métal déjà chauffé et fondu directement dans la filière sous haute pression, régulée par un système hydraulique. Au fur et à mesure que le métal refroidit et se solidifie dans la forme souhaitée dans la matrice, le cycle de coulée est plus rapide.
Chambre froide coulée sous pression
Puisque la chambre chaude est plus courante et plus rapide, l’inverse est le cas du moulage sous pression en chambre froide. C’est également le choix le plus avantageux pour les métaux à point de fusion élevé, comme les alliages d’aluminium. Le procédé consiste d’abord à canaliser le métal en fusion dans la chambre froide avant de l’injecter dans la filière à pression extrême.
Le système hydraulique utilisé pour maintenir la haute pression est similaire pour les deux méthodes. Cependant, le moulage sous pression en chambre froide nécessite une pression nettement plus élevée que le boîtier en chambre chaude. Le moulage sous pression en chambre froide est la meilleure méthode, étant donné qu'elle est compatible avec davantage d'options métalliques. De plus, cela réduit la corrosion des machines et le risque d’endommager le système de pompage.
Les étapes du moulage sous pression
Quel que soit le type de chambre de moulage sous pression avec lequel vous travaillez, l'opération suit des étapes similaires. Vous trouverez ci-dessous un aperçu rapide de toutes les étapes du processus de moulage sous pression.
Préparation du moule et serrage
La première étape consiste à préparer le moule pour le moulage sous pression. Cette étape est effectivement cruciale, car elle joue un rôle crucial dans le résultat du processus. La réparation du moule consiste à nettoyer la matrice pour éliminer toutes les impuretés et à la lubrifier pour une meilleure injection et éjection de l'éventuel moulage sous pression. Après la préparation du moule, serrez et fixez la matrice pour maintenir une pression élevée.
Fusion et injection
Bien que cette étape signifie que vous faites fondre le métal et que vous le versez dans la chambre de tir, il existe une distinction infime. Après avoir fondu le métal à haute température et pression, il est passé dans une chambre chaude ou froide, selon votre utilisation. Le métal est ensuite injecté dans le système hydraulique, toujours sous haute pression.
Refroidissement et solidification
Après injection, le moule de coulée sous pression subit généralement une phase de refroidissement et une éventuelle solidification de son contenu. Cette phase est cruciale pour la durabilité du moulage sous pression, d'où la nécessité d'un refroidissement et d'une solidification optimaux dans la forme du moule conçu avant éjection.
Éjection
Une fois solidifié, le fabricant desserre le moule, suivi du mécanisme d'éjection, qui pousse la pièce solide hors de la matrice.
Découpage et autres post-traitements
A ce stade, vous disposez déjà de votre pièce moulée sous pression. Le fabricant élimine donc les excédents d’épicéa et de stolons, y compris ceux du produit fini. Utilisez une scie à découper ou une matrice pour assurer une coupe optimale. Ensuite, vous pouvez effectuer d'autres opérations de post-traitement telles que l'anodisation ou la galvanoplastie pour améliorer encore les caractéristiques générales du produit.
Matériaux courants pour la technique de moulage sous pression
Bien que le moulage sous pression convienne à diverses options de métaux, il est préféré pour les métaux à faible point de fusion. Cette caractéristique le rend plus couramment utilisé pour les métaux non ferreux. Vous trouverez ci-dessous un aperçu des alliages métalliques standards compatibles avec les techniques de fabrication par moulage sous pression.
Acier inoxydable
Des exemples d'alliages d'aluminium pour le moulage sous pression comprennent ADC12, ADC1, A360, A380, A413, B390, EN AC 43500 et A356. Comme l’aluminium standard, ces alliages sont connus pour leur excellent rapport résistance/poids, ce qui en fait un bon choix pour la fabrication de pièces légères nécessitant une résistance considérable.
De plus, ils sont résistants à la corrosion et ont une conductivité thermique de premier ordre, ce qui rend les alliages d'aluminium excellents pour le moulage sous pression. De plus, les pièces moulées sous pression en aluminium peuvent maintenir une stabilité dimensionnelle même après avoir été soumises à des conditions difficiles.
Alliage De Zinc
Les alliages de zinc typiques pour les pièces moulées sous pression comprennent le ZDC3 et le ZDC5. Ces alliages de zinc sont connus pour leur point de fusion, inférieur à 800 degrés Fahrenheit. Cette propriété en fait un excellent choix pour le moulage sous pression. De plus, les pièces moulées sous pression en zinc sont très ductiles, ayant une bonne conductivité thermique et une bonne stabilité dimensionnelle, ce qui les rend adaptées à la fabrication de conceptions complexes.
Alliage de magnésium
L'alliage de magnésium standard pour les pièces moulées sous pression est l'AZ91D. Sa principale propriété est sa légèreté, ce qui en fait un choix populaire pour créer des composants pour l'industrie aérospatiale, où la faible densité est un critère essentiel. Cependant, le magnésium est généralement utilisé dans l’industrie manufacturière en raison de son inflammabilité.
Alliage de cuivre
Des exemples d'alliages de cuivre pour le moulage sous pression comprennent H58, H59, H62, H65 et H68. Les alliages de cuivre sont connus pour leurs excellentes propriétés conductrices. De plus, ils sont relativement résistants à la corrosion. Ces deux caractéristiques en font un bon choix pour la fabrication de moulages sous pression.
Options de finition de surface et de post-traitement pour les pièces moulées sous pression
Les pièces moulées sous pression sont compatibles avec diverses options de finition de surface et de post-traitement. Vous trouverez ci-dessous un bref aperçu des différentes finitions qui conviennent produit de moulage sous pression.
Sablage
Le sablage, parfois appelé sablage abrasif, consiste à propulser un matériau abrasif sur la surface des pièces sous haute pression. Selon son utilisation, il peut lisser une surface rugueuse, rendre rugueuse une surface lisse ou simplement aider à masquer les imperfections et les défauts du moulage sous pression. C'est assez similaire au sablage aux billes.
Cependant, le sablage est plus agressif et crée des revêtements plus denses. Par conséquent, c'est un meilleur choix pour éliminer les contaminants des surfaces métalliques moulées sous pression. Pourtant, les deux servent des applications similaires pour améliorer la propriété globale de la surface d’une pièce, y compris l’esthétique et la résistance aux chocs, aux rayures et à la corrosion.
Revêtement poudre
Le revêtement en poudre est une opération de finition typique pour les pièces moulées sous pression. Cela implique l’application de particules de poudre chargées sur la surface d’un matériau. Cependant, il assure le masquage des défauts et imperfections de fabrication tout en améliorant l’épaisseur, l’apparence et les propriétés mécaniques.
Par conséquent, le produit fini est plus durable et résistant aux rayures, aux chocs et à la corrosion. De plus, le revêtement en poudre est respectueux de l’environnement, car il n’utilise ni ne génère aucun matériau toxique ou nocif.
Peinture
La peinture est sans doute la finition de surface la plus utilisée en raison de sa simplicité. Il s'agit de pulvériser des peintures ou parfois de l'émail ou de la laque sur la surface de la pièce finie. Le résultat final de cette finition de surface est une pièce plus brillante et plus esthétique.
Anodisation
L'anodisation est un autre processus qui améliore la qualité de surface d'une surface métallique moulée sous pression. Le processus consiste à créer un film d'oxyde anodique à la surface du métal, fournissant une couche supplémentaire d'épaisseur et améliorant l'esthétique. Contrairement aux finitions précédentes évoquées, elle est relativement coûteuse.
En outre, il s'agit d'une finition plus standard pour les pièces en aluminium, bien que d'autres métaux non ferreux comme le zinc soient également compatibles avec cette finition. Après cette finition, la pièce moulée sous pression résultante présente un aspect amélioré et une résistance mécanique et chimique, augmentant ainsi sa durabilité.
Placage
Le placage implique la galvanoplastie standard ou le processus autocatalytique. L’un ou l’autre processus consiste à revêtir les pièces moulées sous pression avec un autre métal présentant des propriétés mécaniques et chimiques améliorées, telles que la résistance à la corrosion. La principale différence est que si le courant électrique catalyse le processus de galvanoplastie, les minéraux catalysent le placage autocatalytique des pièces moulées sous pression.
Revêtement en téflon
Le revêtement en téflon est un processus de revêtement chimique qui implique l'utilisation de téflon, un matériau plastique chimiquement connu sous le nom de polytétrafluoroéthylène (PTFE). Le procédé consiste à pulvériser la surface métallique avec ce plastique imperméable, ce qui améliore la pièce. La surface obtenue est non corrosive et moins réactive, constituant une barrière mécanique protégeant la pièce, garantissant une durabilité accrue.
Imprégnation
L'imprégnation est un autre procédé de revêtement, appelé revêtement par saturation ou scellement de porosité car il utilise des substrats poreux avec une structure contenant des pores qui pénètrent dans la totalité du substrat. Le processus résultant assure le remplissage des pores avec des thermodurcissables et des résines polymères, renforçant ainsi davantage le matériau. Par conséquent, le matériau moulé sous pression résultant est amélioré avec de meilleures propriétés mécaniques, chimiques et de surface globales.
Les machinistes et les équipementiers doivent nettoyer leurs pièces moulées avant de se lancer dans toute opération de finition. Bien que la finition de surface aide à masquer les impuretés, il est préférable de réduire ou d'éliminer certaines d'entre elles, comme l'huile et le lubrifiant, avant la finition afin d'améliorer encore la qualité de la finition.
Applications des pièces moulées sous pression
Le moulage sous pression est très polyvalent et convient à la création de différentes structures, y compris de pièces complexes. Cette caractéristique en fait une technique de fabrication courante dans diverses industries. Vous trouverez ci-dessous un bref aperçu de son utilisation dans certaines des industries les plus populaires au monde.
Industrie automobile
Le moulage sous pression est un procédé typique de fabrication de pièces pour l’industrie automobile. Il est utilisé pour créer des pièces simples à complexes, telles que des engrenages, des blocs moteurs et des culasses, des leviers, des connecteurs et des composants de transmission, entre autres pièces.
Industrie aérospaciale
En raison de sa précision, de sa polyvalence et de sa rentabilité relativement élevées, il convient à la création de pièces pour l’industrie aérospatiale. Elle produit des pièces qui répondent à des normes de qualité et de sécurité spécifiées. Ces pièces peuvent résister à des conditions difficiles, garantissant ainsi une durabilité et des spécifications de tolérance strictes.
Industrie de l'électronique et des biens de consommation
L'industrie électrique est un autre secteur important qui utilise produits de moulage sous pression pour la fabrication de divers appareils électroménagers. Le processus de fabrication est utilisé pour créer des composants électriques et domestiques tels que des appareillages de commutation, des disjoncteurs, des tiges de connexion, des pistons de compresseur, des panneaux de distribution, etc.
Industrie médicale
Le moulage sous pression est capable de créer des pièces conformes aux normes et réglementations de sécurité de la FDA, ce qui en fait un processus approprié pour la fabrication de dispositifs et d'outillages médicaux. Le processus est utilisé pour créer des instruments et équipements médicaux durables.
Autres applications
Outre toutes les applications évoquées ci-dessus, le moulage sous pression offre toujours des applications dans diverses industries, telles que la fabrication de pièces pour meubles ou d'autres composants ménagers. Par exemple, il est utilisé dans la fabrication de matériel tel que des robinets d’évier, des poignées et boutons de tiroir, des poignées de porte, des jouets, des boîtiers d’outils électriques, des dissipateurs thermiques, etc.
Avantages et inconvénients du moulage sous pression
Cette section abordera les avantages et les inconvénients du moulage sous pression dans la fabrication de pièces et de structures.
Avantages du moulage sous pression
Le moulage sous pression est un procédé de fabrication courant en raison de son faible coût de production et de sa facilité de fabrication. Vous trouverez ci-dessous des avantages plus spécifiques en matière de moulage sous pression.
- Permet la création de pièces simples à complexes
- Moins de coûts de main-d'œuvre et d'outillage par rapport à d'autres processus comme l'usinage
- Offre une fabrication de haute précision et maintient des spécifications de tolérance strictes
- Taux de production rapides avec une efficacité élevée
- Il s'agit d'un processus très polyvalent adapté à différents types de métaux, notamment l'aluminium, le zinc, le cuivre et le magnésium.
- Respectueux de l'environnement, car la plupart des matériaux utilisés dans ce processus sont recyclables
Inconvénients du moulage sous pression
Voici quelques-uns des inconvénients de ce processus
- Inadapté aux grandes structures en tôle
- En fonction de la complexité de la pièce, le moulage sous pression peut avoir des temps de cycle de production plus longs.
- Ne convient pas aux métaux à points de fusion élevés
Facteurs qui ont un impact sur les coûts de moulage sous pression
Le moulage sous pression est relativement rentable par rapport à d’autres procédés de fabrication comme l’usinage et l’impression 3D. Cependant, certains critères spécifiques peuvent augmenter les coûts de fabrication du moulage sous pression. \
Vous trouverez ci-dessous un aperçu de certains de ces facteurs.
Coûts d’outillage et de moule
Quel que soit le processus de fabrication, le coût du moule et de l’ensemble de l’outillage joue un rôle crucial dans le coût de production qui en résulte. En ce qui concerne le moulage sous pression, les fabricants doivent souvent d'abord fabriquer le moule avant de procéder au moulage sous pression de la pièce. Par conséquent, le processus de fabrication pour créer le moule moulé sous pression déterminera le coût.
Choix du matériel
Le matériau sélectionné pour le moulage sous pression influe également sur le coût de fabrication. Généralement, certains matériaux sont plus chers ; par exemple, l’aluminium est plus cher que l’acier au carbone, et le titane est encore plus cher que l’aluminium. Par conséquent, en utilisant un matériau coûteux, vous vous attendez à une augmentation globale du coût total de production. De plus, certains matériaux peuvent nécessiter plus de chaleur et de pression pour être moulés sous pression. Dans ce cas, ils augmentent les coûts de production du fait de la transformation.
Options de finition de surface
Les opérations de post-traitement nécessaires au moulage sous pression influencent également le coût de production. Cela va de la finition de base, comme le détourage, à des finitions plus étendues, comme la peinture et la galvanoplastie. Le coût réel de cette opération aura donc une incidence sur le prix.
Alors que le parage est surtout attendu pour tous produits de moulage sous pression, les fabricants peuvent améliorer l'apparence grâce à une finition plus poussée, améliorant ainsi la durabilité de la pièce et le coût total. Par exemple, vous vous attendez à ce que la peinture coûte moins cher que le placage ou toute autre finition secondaire sophistiquée.
Exigences de tolérance et de qualité
Des normes de tolérance et de qualité strictes influencent les coûts de fabrication. Les fabricants ont souvent besoin d'un outillage et d'une finition de surface spécialisés pour garantir que les pièces respectent des tolérances strictes et des exigences de qualité élevées. La fabrication de ces pièces nécessite un soin supplémentaire, un contrôle de précision accru et une analyse de la qualité, qui entraînent davantage de dépenses.
Taille, poids et volume des pièces
La taille, le poids et la quantité requis de pièces moulées sous pression affectent également les coûts. Par exemple, la taille et le poids déterminent l’utilisation des matériaux, le temps de fabrication et la consommation d’énergie. Par conséquent, des composants plus volumineux et plus lourds coûteront plus cher. Cependant, la fabrication en gros volume peut réduire les coûts par pièce, car elle nécessite les mêmes outils et spécifications tout en répartissant les coûts de production entre les composants individuels.
Services experts en moulage sous pression de Zintilon
Bien que le moulage sous pression soit relativement simple, obtenir les résultats souhaités nécessite une expertise. Par conséquent, vous devez vous associer à un service réputé pour garantir que votre fabrication répond à toutes les spécifications de conception nécessaires.
Zintilon est un fournisseur expert de services de moulage sous pression. Nous disposons de professionnels hautement compétents possédant les compétences appropriées pour vous aider à garantir votre produits de moulage sous pression convient à votre utilisation prévue. Nous offrons même des conseils d'experts sur la meilleure façon de créer votre pièce si vous avez besoin de précisions.
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Pour aller plus loin
Le moulage sous pression est un processus vital de fabrication de pièces métalliques. Il est très polyvalent, rentable et efficace pour créer des pièces de formes, de structures et de normes de précision variées. Ces propriétés en font une technique de fabrication précieuse pour la fabrication industrielle. Cet article fournit un examen détaillé de tout ce que vous devez comprendre sur le processus avant de le sélectionner pour votre fabrication.
FAQs
Qu'est-ce qu'un moulage sous pression ?
Un moulage sous pression fait référence au résultat du processus de fabrication du moulage sous pression. Il s'agit d'une pièce métallique fabriquée par moulage sous pression.
Qu'est-ce que l'outil de moulage sous pression ?
L'outil de moulage sous pression fait explicitement référence au moule en matrice ou en acier, qui fait partie intégrante du processus de coulée. Le moule est généralement préfabriqué à l'aide d'un processus de fabrication approprié, qui définit la forme, la conception, la structure et d'autres spécifications du produit prévu.
En quoi le moulage sous pression diffère-t-il du moulage par injection ?
Bien que les deux procédés partagent certaines similitudes, et que certains puissent même les confondre avec la même méthode, le moulage sous pression et le moulage par injection sont distincts. La principale distinction est que le moulage sous pression fabrique des pièces métalliques et que le moulage par injection est préféré pour créer des pièces en plastique.
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