Les applications du procédé de moulage sous pression à haute pression sont censées créer des formes complexes de composants métalliques. Il garantit une grande précision dans le développement de conceptions élaborées. Par rapport à d'autres techniques, la méthode est rapide et efficace car elle minimise l'utilisation de matériaux. De plus, elle est moins chère à long terme et constitue donc une option abordable pour les fabricants.
Avant d'entrer dans les détails des applications du procédé de moulage sous pression haute pression, il est nécessaire de comprendre : qu'est-ce que le HPDC ? Cet article répondra à toutes ces questions, ne vous inquiétez pas. Alors, allons-y.
Coulée sous haute pression : une brève explication de la technique
Nom de l'image : Coulée sous haute pression
Le procédé de moulage sous pression comprend généralement trois types principaux, dont le moulage sous haute pression (HPDC). Ce procédé consiste à forcer un métal en fusion dans un moule à haute pression. La pression pousse le métal en fusion dans tous les coins aveugles. Ensuite, le métal se solidifie et doit être retiré du moule dans lequel il a été placé. Le cycle suivant se poursuit pour que la production soit continue.
HPDC ne doit pas être confondu avec coulée sous basse pression (LPDC). Chacun d'entre eux a ses particularités et ses applications. Voici une comparaison :
- En raison du besoin de haute précision, HPDC utilise une machine orientée horizontalement.
- HPDC utilise des pressions comprises entre 1000 25,000 et XNUMX XNUMX PSI.
- En revanche, le LPDC utilise une configuration de machines verticales et fonctionne à des pressions plus basses.
- Le LPDC nécessite généralement un processus plus long et utilise des moules différents.
Comment fonctionne le processus de moulage sous pression à haute pression ?
Nom de l'image : Pièces moulées sous pression en grande quantité
Le moulage sous haute pression (HPDC) comprend généralement 4 étapes principales : la préparation du moule, l'injection, l'éjection et le traitement post-moulage. Cependant, ils peuvent inclure le moulage sous vide et le traitement des métaux semi-solides. Cependant, l'approche générale reste la même.
- Préparation du moule
Nettoyage Moule de moulage sous pression Il est indispensable de procéder à une vérification avant le début du processus. Il faut donc s'assurer qu'il n'y a pas d'impuretés pendant le processus de moulage qui pourraient faire une différence dans la coulée. Appliquer des revêtements externes sur les parois internes du moule pour réguler la température et faciliter le retrait du produit.
- Injection
Le métal en fusion est ensuite transféré dans la chambre de moulage. Là, il est introduit dans le moule par la méthode de la chambre chaude ou de la chambre froide.
- Injection en chambre chaude : dans ce procédé, le système d'injection est immergé dans le four de fusion. Le piston de grenaillage alimente la buse en métal fondu, puis la matrice. Le procédé est optimal pour les métaux tels que le zinc, le magnésium et le plomb.
- Injection en chambre froide : le métal liquide est ensuite injecté dans un manchon de chambre froide. En général, cela se fait par un piston hydraulique qui force le métal à entrer dans la matrice. Cette méthode convient aux métaux à point de fusion élevé tels que l'aluminium et le laiton ou même le cuivre ou l'acier. Elle peut également utiliser une injection horizontale ou verticale.
Cependant, les deux procédés d'injection peuvent être utilisés avec le magnésium. Les petits composants fins sont fabriqués par des machines à chambre chaude en raison des dimensions limitées. Les moulages sous pression en zinc sont généralement plus rigides que les moulages à haute pression moulage sous pression en aluminium.
Le procédé d'injection est réalisé sous des pressions de 1,500 25,000 à 4000 XNUMX PSI. La pression est maintenue pendant une durée ne dépassant pas quelques centaines de microsecondes. Lors du refroidissement, la pression hydraulique provoque l'expulsion de gaz qui est emprisonné dans le moule. La pression permet de compenser l'oubli de contraction lors de la solidification du métal. Une telle capacité de XNUMX XNUMX tonnes peut cependant être atteinte par des matrices.
Retrait de pièces
Une fois le métal solidifié, des broches d'éjection permettent simplement de forcer la pièce à sortir du moule. Ces broches sont placées aux extrémités mobiles du moule pour faciliter le démoulage.
Garniture
Après la coulée, l'épaisseur de la section transversale ou toute partie saillante est découpée du produit. À cette fin, des équipements tels que des matrices de découpe et des scies sont utilisés. La découpe peut donner lieu à des déchets métalliques qui peuvent, dans les cycles de production ultérieurs, être utilisés pour fabriquer davantage de produits. (Lire la suite sur les défauts de moulage sous pression à haute pression dans notre guide complet)
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Matériaux compatibles avec le moulage sous pression à haute pression
La technologie HPDC est idéale pour la fabrication de composants ou de pièces métalliques. Les alliages d'aluminium, de zinc et de magnésium les plus utilisés sont les plus répandus. Examinons ces matériaux pour déterminer s'il est préférable d'utiliser la technologie HPDC ou une autre méthode.
- Aluminium
Nom de l'image : Pièces moulées sous pression en aluminium
L'aluminium est le matériau le plus utilisé dans le moulage par injection directe à haute pression. Ses propriétés le rendent adapté à une utilisation dans des industries telles que l'automobile et l'aéronautique. L'aluminium a une bonne fluidité, en particulier lorsqu'il est fondu sous pression. Cependant, pour une coulée de haute qualité, il nécessite un système de chambre froide. Certains des alliages d'aluminium les plus couramment utilisés sont les 380, 390, 412, 443 et 518.
Par ailleurs, pièces en aluminium sont préférés en raison de leur poids relativement léger. Ils confèrent également une meilleure stabilité dimensionnelle, une meilleure conductivité électrique, une meilleure résistance à l'érosion et une meilleure résistance thermique à l'article final.
- Magnésium
Nom de l'image : Magnésium moulé sous pression Produit
Comme l'aluminium, le magnésium est un autre matériau privilégié utilisé dans le HPDC. Il est plus léger que l'aluminium et est réputé pour sa grande usinabilité. De tous les alliages, le magnésium est le plus adapté à moulage sous pression à chambre chaude en raison de son point de fusion bas. Les alliages les plus populaires sont AZ91D, AM60, AS41B et AE42.
- Zinc
Nom de l'image : Pièces moulées sous pression en zinc en vrac
Parmi les matériaux HPDC, le zinc est le plus convivial pour les utilisateurs. Il est tout à fait adapté à une utilisation avec des systèmes à chambre chaude et à chambre froide. Zamak 2, Zamak 3 et Zamak 5 sont les trois principaux alliages de zinc utilisés dans les applications de moulage sous pression haute pression. Les pièces en zinc sont mécaniquement solides, résistantes à l'usure et peuvent être facilement traitées.
D'autres matériaux peuvent également être utilisés, comme le cuivre, le plomb, l'étain, etc. Chaque matériau présente des propriétés distinctes. Le premier critère de choix d'un matériau est la fonction recherchée et les conditions dans lesquelles l'équipement fonctionnera. Vous devez demander à un prestataire de services de moulage sous pression quel est le matériau le plus approprié.
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Applications du procédé de moulage sous haute pression : types de produits qu'il fabrique ?
Le moulage sous pression à haute pression peut être utilisé dans tous les secteurs industriels en raison des avantages qu'il offre. Voici les avantages de cette méthode.
Des taux de production plus élevés
Nom de l'image : Composants moulés sous pression de précision
Haute pression processus de moulage sous pression permet une production à des cadences plus rapides par rapport aux autres méthodes. Étant donné que le processus d'injection à grande vitesse de métal en fusion contribue à une production plus rapide, ce processus est adapté aux organisations de production à volume élevé.
Pièces de bonne qualité
Nom de l'image : Outils moulés sous pression
La coulée sous haute pression garantit une forme presque parfaite et produit dans la plupart des cas une finition de surface soignée. En effet, les pièces de précision peuvent être découpées selon une tolérance très étroite et ne nécessitent pas de découpe supplémentaire. Un autre avantage d'une bonne finition de surface est qu'elle permet d'obtenir un placage plus facile. De plus, la coulée sous haute pression offre une uniformité et une stabilité mécanique aux pièces produites.
Produits à parois minces
Nom de l'image : Pièces moulées à parois minces
Les pressions élevées utilisées dans le processus permettent d'obtenir des sections de paroi plus fines. L'épaisseur de paroi minimale disponible est de 0.40 mm, conformément aux exigences. Les constructions à parois minces peuvent créer des produits légers et contribuer à la réduction du poids. En outre, elles permettent l'incorporation de pièces telles que des vis lors de la coulée et réduisent le nombre d'étapes nécessaires à l'assemblage.
Réalisez des conceptions complexes
Nom de l'image : Pièce moulée sous pression compliquée
La forme de matrice utilisée dans l'impression 3D offre une grande flexibilité et permet aux concepteurs de développer des conceptions de pièces plus complexes. Cette caractéristique est précieuse pour la formation d'assemblages complexes utilisant un nombre limité de composants.
Matrices durables
Les matrices utilisées dans la fabrication par HPDC sont résistantes à l'usure et ont une longue durée de vie. Cela leur permet d'être utilisées dans de nombreux cycles de production, réduisant ainsi le coût par unité.
Applications du procédé de moulage sous pression à haute pression
De nombreuses industries utilisent le moulage sous pression à haute pression en raison de ses avantages pour le produit final. Les secteurs les plus courants sont les suivants.
Nom de l'image : Coulée sous pression automobile Système de suspension
Les fabricants utilisent le moulage sous pression d'aluminium et de magnésium pour les composants automobiles et les pièces structurelles. Il s'agit d'éléments du quotidien tels que les blocs moteurs, les carters de boîte de vitesses et les carters d'huile. De plus, il produit des berceaux de moteur et d'autres pièces de renforcement de carrosserie telles que les traverses de carrosserie.
Industrie médicale
Nom de l'image : Instruments chirurgicaux moulés sous pression
Ce procédé est utilisé efficacement pour développer des instruments chirurgicaux légers. Il est également utilisé pour fabriquer des dispositifs médicaux et des équipements d'imagerie. Il permet la fabrication de pompes à perfusion et d'autres instruments médicaux connexes.
Industrie aérospaciale
Nom de l'image : Moulage sous pression pour l'aérospatiale
Par conséquent, la technologie HPDC est privilégiée dans l'aérospatiale en raison de sa capacité à fabriquer des pièces détaillées et élaborées. Elle est utile pour la production de pièces de moteur hautes performances. Les matériaux couramment utilisés pour les applications aérospatiales comprennent les alliages d'aluminium, de zinc et de magnésium.
Composants d'une machine de moulage sous pression à haute pression
Les machines de moulage sous pression à haute pression sont constituées de deux systèmes : une chambre froide et une chambre chaude. Bien qu'elles aient les mêmes pièces, leurs rôles sont différents. Voici une brève description des composants et de leur fonctionnement.
- Moule moulé sous pression
Le moule moulé sous pression est un élément important généralement construit en acier. Ceux-ci sont construits à travers Usinage CNC. Le moule est constitué de deux moitiés métalliques. Ces moitiés s'ouvrent et se ferment par action hydraulique lorsque le métal en fusion est versé à l'intérieur.
- Broches d'éjection
Broches d'éjection sont des broches utilisées pour pousser la pièce moulée sous pression vers l'extérieur après sa solidification. Elles sont généralement situées sur la partie navette de la matrice ou de la forme de découpe.
- Piston
Le piston crée une pression de métal en fusion et l'injecte ensuite dans le moule. Ce processus est dans la plupart des cas automatisé en fonction de la machine utilisée.
- Composants de chauffage
Les composants de chauffage comprennent l'élément chauffant, le thermocouple et la chambre de soufflage. Ces pièces aident à maintenir la température du métal en fusion dans un processus appelé coulée. Les systèmes à chambre froide n'intègrent pas ces pièces de chauffage.
- Tube montant
Le tube montant est utilisé pour faire passer le métal en fusion. Il guide le métal pendant l'injection dans le moule moulé sous pression tout au long du processus d'injection.
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Les Questions
Q1. Quels types de matériaux peuvent être utilisés dans le moulage sous pression à haute pression ?
Les métaux les plus utilisés dans le domaine du moulage par injection directe sont les alliages d'aluminium, de zinc, de magnésium et de cuivre. Ces matériaux présentent certaines caractéristiques (solidité, résistance à la corrosion et usinabilité) qui sont bien adaptées à diverses utilisations.
Q2. Quelles sont les différences entre le moulage sous pression à haute pression et le moulage sous pression à basse pression ?
Le HPDC utilise une pression d'injection plus élevée (1,500 25,000 à XNUMX XNUMX PSI) pour un tir plus rapide et plus précis. Le LPDC fonctionne à des pressions plus basses, est utilisé pour les composants volumineux et épais et offre un contrôle dimensionnel inférieur au HPDC.
Q3. Quel est le temps de cycle habituel pour le moulage sous pression de type haute pression ?
Le temps de cycle de la HPDC est généralement compris entre 15 et 60 secondes pour les pièces les plus complexes et dépend du matériau et de la conception du moule. Des temps de cycle réduits signifient également une productivité ou une efficacité accrue du processus de production.
Q4. Quels sont les avantages du moulage sous haute pression par rapport aux autres procédés de fabrication ?
Certains des avantages qui rendent le HPDC préférable aux autres méthodes de moulage sont les suivants : le HPDC présente une bonne précision dimensionnelle, une bonne finition de surface et peut produire des formes à parois minces et complexes. Il est également adapté à la production de grandes quantités en une seule fois, il est moins cher à long terme.
Q5. Citez quelques applications du procédé de moulage sous pression à haute pression.
Le HPDC est utilisé dans de nombreux secteurs, notamment l'automobile, l'aérospatiale, la médecine et l'électronique, pour fabriquer des pièces telles que des blocs moteurs, des carters de boîtes de vitesses, des outils chirurgicaux et des boîtiers pour l'électronique.
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