Qu’est-ce que le moulage de métal ?
Je dirige une cellule de moulage sous pression chez ABIS à Shenzhen. Nous faisons cela depuis 2007. Nous fabriquons des carters de transmission et des carters de moteur EV, principalement en aluminium A380.
Le moulage du métal consiste à verser du métal liquide dans un moule et à le laisser geler. Le moulage sous pression est une façon de procéder. Nous utilisons des moules en acier et insérons le métal avec beaucoup de pression. Les pièces sortent presque prêtes à être expédiées.
Meurt
La matrice est constituée de deux blocs d'acier boulonnés à la machine. Un côté reste en place. L'autre côté se déplace d'avant en arrière sur des barres de liaison. Lorsqu'ils se referment, il y a une cavité à l'intérieur en forme de pièce.
Nos matrices proviennent de notre propre atelier d'outillage ici à Shenzhen. Une nouvelle matrice de boîtier de transmission coûte environ 180 000 $. La construction prend quatre mois. L'acier est du H13, traité thermiquement à environ 44 Rockwell. Nous obtenons 150 000 tirs d'une matrice de boîtier avant que la ligne de séparation ne commence à s'effacer et que nous devions l'envoyer en réparation.
Machines
Nous exploitons des machines de 80T à 1600T. Chambre froide. Le manchon de grenaille se trouve à l'extérieur du four car l'aluminium mange l'acier si vous le laissez immergé. Un robot verse le métal dans le manchon, le piston l'enfonce dans la matrice. L'ensemble du plan prend peut-être 40 millisecondes.
La chambre chaude est différente. Le col de cygne reste dans le pot. Fonctionne pour le zinc car le zinc n’attaque pas l’acier comme le fait l’aluminium. J'ai travaillé dans un atelier de zinc à Dongguan en 2004. Les machines étaient plus petites, le cycle était plus rapide, mais les pièces étaient de minuscules poignées de porte et des tirettes de fermeture éclair. Pas comme ce que nous faisons maintenant.
Le tir
Tout le monde parle de trois phases. Tir lent, tir rapide, intensification. En réalité, vous passez la plupart de votre temps à jouer avec le point de transition. Déplacez-le trop tôt, vous aurez des fermetures à froid. Trop tard, le métal commence déjà à s'écailler dans le canal.
Notre machine 1 600 T fonctionne à 1 850 psi en intensification pour le carter moteur. L'ingénieur des procédés a mis cela en place lorsque nous avons lancé le travail. Je n'y ai jamais touché. Le tir lent est de 0,15 m/s, le tir rapide atteint 4,2 m/s. Ces numéros sont verrouillés dans la recette.
Pulvérisation
Entre chaque tir, un robot asperge la matrice de lubrifiant. Trucs à base d'eau, blanc laiteux. Les buses frappent toutes les poches profondes et tous les noyaux. Le spray refroidit la matrice et laisse un film pour que le moulage soit propre.
Si les têtes de pulvérisation se bouchent, vous le saurez au prochain coup. La pièce colle. Ensuite, vous le creusez avec un levier et broyez la soudure de la face de la matrice. Je l'ai fait plus de fois que je ne voudrais le compter.
Garniture
La pièce sort avec un biscuit, des patins et des débordements attachés. Nous le faisons passer dans une presse à garniture de 200 tonnes. La matrice de découpe coupe tout d'un seul coup. Les déchets partent dans une poubelle et retournent au four.
Certaines usines utilisent des scies. Nous avons essayé cela sur un prototype. Plus lent, mais vous n'avez pas besoin de construire une matrice de découpe. Pour le volume de production, la presse à découper est le seul moyen.
Ce qui vient après
La plupart de nos pièces vont au CNC. Nous laissons du stock sur les faces de montage et les emplacements des alésages. La cellule d'usinage s'en charge.
Les tests d'étanchéité ont lieu après l'usinage. Le boîtier est bouché et mis sous pression. S'il tient 3 bars pendant 30 secondes, ça passe. La porosité est la tueuse. Même un trou d'épingle à travers le mur échoue au test. Nous imprégnons environ 8% de nos pièces moulées pour sceller la microporosité.
Défauts
Les fermetures à froid ressemblent à des lignes sur la surface où deux façades métalliques se sont rencontrées et n'ont pas fusionné. Cela signifie généralement que la matrice est trop froide ou que le temps de remplissage est trop lent.
La porosité apparaît aux rayons X-sous forme de petites taches sombres. L'hydrogène dans la fusion en provoque un type. Le retrait des sections épaisses en provoque un autre. Nous dégazons avec de l'argon et maintenons le métal à environ 1 280 degrés F. Nous obtenons toujours une certaine porosité. Faites toujours.
Le brasage sous pression consiste à souder l'aluminium à l'acier. Cela se produit dans les points chauds où le lubrifiant brûle. Vous le verrez sur les noyaux qui collent dans la cavité. La seule solution consiste à retirer la matrice et à la polir.
Pourquoi le moulage sous pression
Nous expédions 1 400 carters de moteur par jour à partir de deux cellules. Le temps de cycle est de 72 secondes porte à porte. Les pièces pèsent 14 livres chacune. Essayez de créer autant de pièces de cette taille avec n'importe quel autre processus. Le forgeage ne peut pas faire la géométrie interne. Le moulage au sable est trop lent et la surface est rugueuse. L'usinage à partir de billettes gaspillerait 80 % du métal.
Le moulage sous pression est judicieux lorsque vous avez besoin de nombreuses pièces complexes en aluminium. L'outillage coûte de l'argent réel. Les machines coûtent de l'argent réel. Mais une fois lancé, le prix à la pièce est difficile à battre.