Qu’est-ce que le moulage sous pression haute pression ?
Comment ça marche
Le moulage sous pression haute pression (HPDC) est un processus de fabrication dans lequel le métal en fusion est forcé dans une cavité de moule sous une pression hydraulique importante. Le métal remplit la matrice à grande vitesse et y est retenu par une presse robuste-jusqu'à ce que la solidification soit complète. Une fois la pièce refroidie, la matrice s'ouvre et la pièce est éjectée. La filière se referme ensuite pour le cycle suivant. L'outillage lui-même est constitué de deux blocs en acier trempé qui forment la géométrie de la cavité lorsqu'ils sont serrés ensemble.
Origines du processus
Le moulage sous pression est apparu pour la première fois au milieu des années 1800 dans l'industrie de l'imprimerie. Les imprimeurs versaient un alliage de plomb -étain fondu dans des moules en acier pour produire des caractères destinés aux presses à imprimer. À partir de là, la technologie s’est répandue assez rapidement dans d’autres secteurs manufacturiers. En 1914, le processus a commencé à incorporer des alliages de zinc et d’aluminium, des matériaux qui dominent encore aujourd’hui l’industrie. Il est intéressant de noter que la plupart des alliages que nous utilisons aujourd’hui avaient déjà été développés au milieu des années 1930.
Répartition du processus
Un cycle HPDC typique comprend quatre étapes principales : préparation de la matrice, injection, éjection et détourage. En fonction de ce que vous fabriquez, il existe des variantes telles que le moulage sous vide, les techniques de remplissage lent-ou le traitement des métaux semi-solides. Voici comment se déroule le processus standard :
Préparation des matrices
Avant chaque cycle, les opérateurs nettoient la matrice et la pulvérisent avec un agent de démoulage. L'agent de démoulage a une double fonction :-il aide à contrôler la température de la matrice et empêche le moulage de coller au moment de l'éjection.
Injection de métal
Il existe deux manières d’introduire du métal en fusion dans la matrice :
Machines à chambre chaudefonctionnent bien pour les métaux à point de fusion inférieur comme le zinc, le magnésium et le plomb. Le mécanisme d'injection reste immergé dans le bain de métal en fusion. Un piston pousse le métal à travers un col de cygne et dans la matrice-tout le système chauffe.
Machines à chambre froidemanipuler des matériaux à point de fusion plus élevé comme l’aluminium et le laiton. Le métal est versé à la louche ou versé dans un manchon à grenaille séparé, puis un vérin hydraulique l'entraîne dans la matrice. Vous pouvez les installer horizontalement ou verticalement. Le magnésium peut aller dans les deux sens, bien que la chambre chaude ait tendance à mieux fonctionner pour les pièces plus petites et complexes, car les machines à chambre froide ont des contraintes de taille.
Les pressions d'injection varient généralement entre 1 500 et 25 000 PSI, et le remplissage s'effectue en une fraction de seconde. La matrice doit rester verrouillée sous pression pendant la solidification-cela comprime tous les gaz piégés et compense le retrait lorsque le métal refroidit. Les machines modernes peuvent fournir jusqu’à 4 000 tonnes de force de serrage pour maintenir le tout ensemble.
Éjection et rognage
Une fois le métal complètement solidifié, les éjecteurs poussent la pièce moulée hors de la cavité. Ces broches sont généralement intégrées à la moitié mobile de la matrice et positionnées de manière à éviter d'endommager la pièce. La dernière étape consiste à couper les portes, les coureurs et tout flash. Cela se fait avec des matrices ou des scies. Les déchets retournent généralement directement dans le four pour le lot suivant.
Pourquoi HPDC est utilisé
Par rapport aux autres méthodes de coulée, la coulée sous pression haute pression apporte de réels avantages :
Les taux de production dépassent le moulage à basse pression ou par gravité. L'injection à grande vitesse-vous permet de produire des pièces rapidement, c'est pourquoi HPDC domine la fabrication en grand volume-.
La précision dimensionnelle et la finition de surface sont excellentes. De nombreuses pièces sont directement assemblées sans usinage secondaire, ce qui permet d'économiser du temps et de l'argent. La surface lisse supporte également bien le placage. De plus, vous obtenez une microstructure cohérente et des propriétés mécaniques solides dans toute la pièce.
Les sections de mur peuvent devenir incroyablement fines-jusqu'à 0,40 mm ou moins dans certains cas. C'est plus fin que ce qui est pratique avec d'autres processus de moulage. Les parois minces réduisent le poids et vous permettent de couler des inserts filetés, des bagues et d'autres matériels pendant le coulage, réduisant ainsi les opérations d'assemblage en aval.
La flexibilité des outils signifie que vous pouvez couler des géométries complexes en une seule fois. Et les matrices de moulage sous pression durent longtemps, de sorte que le coût de l'outillage est amorti sur un grand nombre de pièces, ce qui réduit les coûts unitaires.
Où il est appliqué
Automobile
Il s’agit de loin du plus grand marché pour HPDC. Les blocs moteurs, les carters de transmission, les carters d'huile, les supports et les composants structurels tels que les sous-châssis sont tous moulés sous pression dans des alliages d'aluminium ou de magnésium.
Dispositifs médicaux
Les instruments chirurgicaux, les pompes à perfusion et les boîtiers d'équipements d'imagerie exploitent le moulage sous pression pour une production légère-en grand volume.
Aérospatial
L'industrie aérospatiale a besoin de composants complexes et précis, et les capacités d'automatisation et les tolérances serrées de HPDC conviennent parfaitement. Les composants de moteur en alliage d’aluminium et de magnésium proviennent généralement d’opérations de moulage sous pression.