Moulage sous pression des métaux : principes de base complets et conseils de conception pour commencer
Avant de connaître le moulage sous pression des métaux, il est préférable que vous vous familiarisiez d'abord avec le moulage sous pression. Le moulage sous pression est le processus par lequel le métal en fusion est versé dans un moule en acier à haute pression et le refroidissement du métal en fusion se solidifie pour former une pièce moulée solide.
Qu'est-ce que le moulage sous pression ?
Le moulage sous pression est un processus de production courant qui vous permet de fabriquer divers composants matériels constitués de divers alliages métalliques pour un processus d'assemblage ultérieur du produit. Ce processus vous permet de produire divers produits de moulage sous pression en métal avec une grande précision, ce qui est nécessaire pour l'assemblage de divers produits, tels que l'électronique grand public, les pièces automobiles, les équipements de fabrication, etc.
Pendant ce temps, le métal moulé sous pression désigne le métal utilisé pour le processus de moulage sous pressionDe nombreux matériaux peuvent être utilisés dans le moulage sous pression, comme l'étain, le plomb, le zinc, l'aluminium, le magnésium, les alliages de cuivre et même les alliages de fer et l'acier inoxydable. Ces métaux doivent être non ferreux et ils devront d’abord être fondus avant de les mettre dans les moules pour le processus de moulage sous pression.
Comment fonctionne le moulage sous pression ?
Le moulage sous pression implique l'injection de métaux en fusion ayant des points de fusion plus bas, comme le zinc et l'aluminium, dans un moule spécialisé, suivi d'un refroidissement. Cette méthode fonctionne à travers deux mécanismes distincts, le moulage en chambre chaude et froide, permettant la production de pièces de tôlerie simples et complexes en fonction du point de fusion du matériau.
Ce procédé se distingue par son approche distinctive, servant de technique centrale dans la fabrication de nombreux composants métalliques essentiels aux produits de consommation et industriels. Pourtant, avant de se lancer dans l’utilisation de ce processus ou d’engager des entreprises proposant de tels services, il est crucial de parvenir à une compréhension globale de son fonctionnement. Par conséquent, cet article vise à fournir un aperçu du moulage sous pression, à démêler son contexte historique, à élucider ses mécanismes et à peser ses avantages et ses inconvénients.
Comprendre le moulage sous pression
Le moulage sous pression est un processus impliquant la fusion de métaux à bas points de fusion, puis leur injection dans un moule préexistant appelé moule de moulage sous pression. Ces moules, fabriqués en acier grâce à des méthodes de fabrication telles que Usinage CNC, sont spécialement adaptés à des projets individuels. Par conséquent, les pièces en tôle produites par moulage sous pression offrent une exactitude, une précision et une répétabilité remarquables.
Évolution historique du moulage sous pression dans la fabrication
Les racines du moulage sous pression remontent à 1800, ce qui marque son importance dans l'industrie de l'imprimerie. En 1849, Sturges a conçu une machine de moulage sous pression à commande manuelle à des fins d'impression, améliorant sa précision, sa créativité et sa polyvalence dans la création de formes complexes. Par la suite, en 1855, Otto Mergenthaler a introduit la machine linotype, réputée pour son efficacité accrue, révolutionnant le secteur de l'édition.
Le 19ème siècle a été témoin d'une augmentation de la demande de machines de moulage sous pression dans diverses industries, motivée par leurs avantages inhérents. Cette époque a également été témoin de progrès technologiques ; L'aluminium a remplacé l'étain et le plomb en raison de sa qualité supérieure. En outre, le processus original de moulage sous pression par injection à basse pression a évolué vers des méthodes de moulage à haute pression, marquant un changement significatif.
Citant Grand View Research, l’industrie du moulage sous pression détenait une part substantielle de 49.7 % du marché mondial en 2016, attribuée à sa rentabilité et à ses taux de production constants.
Variétés de procédés de moulage sous pression
Diverses méthodes de moulage sous pression partagent un objectif commun : fabriquer des moules à partir de métal en fusion injecté. En fonction du type de métal fondu, de la géométrie de la pièce et de sa taille, ces méthodes offrent des résultats supérieurs à ceux des techniques alternatives. Les principaux procédés de moulage sous pression sont le moulage sous pression en chambre chaude et en chambre froide.
· Processus de moulage sous pression en chambre chaude (Coulage à chaud)
Appelée coulée en col de cygne ou coulée à chaud, cette méthode s'impose comme le processus de moulage sous pression le plus répandu. Ici, la chambre du cylindre du mécanisme d’injection est entièrement immergée dans le bain de métal en fusion. Un système d'alimentation en métal à col de cygne aspire le métal en fusion dans la cavité de la matrice, ce qui entraîne des taux de production de pièces plus rapides que le processus en chambre froide.
Bien que l’immersion directe accélère l’injection du moule, elle augmente la sensibilité à la corrosion. Par conséquent, cette méthode convient mieux aux applications utilisant des métaux présentant un point de fusion bas et une fluidité élevée, tels que le plomb, le magnésium, le zinc et le cuivre.
· Processus de moulage sous pression en chambre froide
Ressemblant beaucoup au moulage sous pression en chambre chaude, ce processus donne la priorité à l'atténuation de la corrosion de la machine plutôt qu'à l'efficacité de la production. Le métal fondu est versé automatiquement ou manuellement dans le système d'injection, éliminant ainsi la nécessité d'immerger le mécanisme d'injection dans le bain de métal en fusion.
Pour les applications qui ne conviennent pas à la conception par immersion du moulage sous pression en chambre chaude, le procédé en chambre froide apparaît comme une excellente alternative, en particulier pour le moulage de métaux ayant des températures de fusion élevées comme l'aluminium et ses alliages.
Autres variantes de moulage sous pression
Au-delà des méthodes principales de moulage sous pression, plusieurs variantes existent :
· Coulée sous pression à basse pression
Idéal pour les composants en aluminium de forme symétrique comme les roues de véhicules, implique un moule vertical au-dessus du bain de métal en fusion relié via un tube montant. La pressurisation de la chambre (généralement entre 20 et 100 kPa) tire le métal vers le haut dans le moule, ce qui donne des rendements de coulée élevés sans alimentateur.
· Coulée sous vide
Semblable au moulage sous pression à basse pression mais avec des emplacements inversés du moule et du bain de métal en fusion, le moulage sous pression sous vide utilise un vide dans la chambre pour forcer le métal en fusion dans la cavité du moule. Il minimise les turbulences et les inclusions de gaz, ce qui s'avère bénéfique pour les applications nécessitant un traitement thermique après coulée.
· Coulée par compression
Il cible les métaux et alliages à faible fluidité, produisant des produits très denses, souvent associés à l'aluminium fondu pour les applications de renforcement des fibres.
· Coulée sous pression semi-solide ou formage Thixo
Il en résulte une porosité minimale et une densité maximale en faisant passer le métal entre les phases solide et liquide, ce qui permet d'obtenir une précision améliorée. Les métaux non ferreux comme les alliages de magnésium et d'aluminium sont couramment utilisés dans ce processus.
Qu'est-ce que le métal moulé sous pression ? Moulage d'acier inoxydable ? Types de métaux moulés sous pression que vous pouvez utiliser dans le processus de moulage sous pression.
Il existe différents types de métaux que vous pouvez utiliser pour le moulage sous pression. La seule caractéristique importante du métal moulé sous pression est qu’il doit être non ferreux, ce qui signifie qu’il ne doit contenir aucun matériau ferreux dans les alliages métalliques. Ceci est important car vous ne voulez pas que le produit final soit exposé à la corrosion plus tard. Voici les métaux moulés sous pression que vous pouvez utiliser pour le moulage sous pression des métaux :
● Aluminium – Le métal le plus populaire utilisé dans la fabrication de moulage sous pression.
L'aluminium est l'alliage métallique préféré utilisé pour le moulage sous pression de divers produits liés à l'automobile. Moulage sous pression d'aluminium est léger et possède diverses propriétés bénéfiques, telles que l'absence de corrosion, un excellent rapport résistance/poids et une résistance aux températures élevées.
● Magnésium - Le métal léger de coulée sous pression avec d'excellentes propriétés.
Le magnésium est l'alliage métallique qui a une excellente conductivité thermique et électrique, et c'est un alliage métallique très léger et durable que vous pouvez utiliser dans votre processus de moulage sous pression. C'est aussi l'alliage métallique que vous pouvez facilement recycler.
● Laiton – Il est bon d'avoir des pièces en laiton à conductivité grâce au processus de moulage.
Le laiton est le mélange de cuivre et de zinc. Il a une excellente conductivité électrique avec une résistance aux étincelles. Vous pouvez également appliquer diverses options de finition lors du moulage sous pression du laiton, telles que l'application de la finition mécanique et du chromage.
● Zinc - Les pièces moulées en métal largement utilisées dans les serrures de sécurité
Un grand nombre de zinc moulé sous pression les alliages métalliques sont utilisés dans divers produits de composants électroniques, tels que les produits de télécommunications et informatiques. Il a une finition de surface lisse et résiste à la corrosion avec une bonne résistance aux chocs. L'alliage métallique de zinc est également très facile à couler sous pression.
● Acier inoxydable coulé - par moulage à modèle perdu.
Moulage d'acier inoxydable, également appelé moulage de précision en acier inoxydable. Il faut construire un modèle original en cire et l'image avec du plâtre et des couches successives jusqu'à ce qu'une coque solide entoure le modèle. Lorsque la cire est fondue, l’acier inoxydable fondu est versé dans le moule pour créer une réplique du motif de cire original. L'acier inoxydable moulé est économique. Il offre une haute résolution, des détails sophistiqués et une finition de surface lisse. L'acier moulé sous pression offre de nombreux avantages. La taille du moulage varie généralement de 1 à 14 pouces. Le poids varie de quelques grammes à 50 livres. Les pièces moulées sous pression en acier inoxydable ont une finition très lisse. Il offre des tolérances serrées de ± 01'' par pouce. L’ensemble du processus est fiable et reproductible. Il permet une polyvalence de conception et de moulage. Dans l’ensemble, le moulage d’acier inoxydable est un processus de production efficace et abordable. Il existe de nombreux types d’acier inoxydable qui peuvent être utilisés en moulage sous pression. SS304 a une norme de propreté et une bonne propriété de résistance à la corrosion, il est couramment utilisé dans les domaines médical, de la plomberie et de l'arrosage. Le SS316 est une option idéale pour l’industrie automobile, alimentaire et laitière en raison de sa propriété supérieure de résistance à la corrosion. Les 304L et 316L sont plus doux et les 410 et 416 sont très résistants et très usinables. 7-4 Très solide qui peut être utilisé dans l'armée.
Fabrication de moulage sous pression chez TEAM Rapid
Chez TEAM Rapid, en tant que professionnel Outillage Chine et usine de moulage sous pression de mouleurs de métaux, nous avons plus de 10 ans d'expérience dans le moulage sous pression et le moulage d'acier inoxydable. Notre forte capacité nous permet de produire des pièces moulées en acier inoxydable et en métal moulé sous pression pour un large éventail d'industries telles que l'automobile, les machines, le médical, les produits de base, l'aérospatiale, l'électricité, etc. Nous travaillons avec nos clients pour garantir que nous proposons des pièces moulées sous pression en métal de haute qualité qui répondent exactement à leurs spécifications et à un prix raisonnable. Vous voulez en savoir plus ou avoir une demande de renseignements sur le moulage sous pression ? Contactez-nous ou envoyez-nous un email à [email protected] dès aujourd’hui.
Options de finition de surface pour les pièces moulées sous pression
L'obtention de finitions de surface optimales s'avère cruciale pour les surfaces moulées sous pression, augmentant ainsi leur attrait visuel et leur durabilité. Les procédés de finition de surface offrent plusieurs avantages :
·Esthétique améliorée
Sla finition de la surface corrige les défauts de fabrication, donnant une apparence propre et visuellement attrayante. Certains matériaux de finition introduisent de superbes designs et couleurs, améliorant encore davantage la valeur esthétique.
·Élimination des défauts
Diverses méthodes de finition, notamment l'arrondi des arêtes vives et l'élimination des résidus en excès, éliminent efficacement les imperfections de surface survenues lors de la fabrication, en utilisant souvent des abrasifs pour éliminer les défauts.
·Faciliter l'adhérence du revêtement
Le lissage des surfaces grâce à la finition améliore leur capacité à absorber les peintures et les revêtements, ce qui donne lieu à des couches plus robustes et à une adhérence améliorée.
·Résistance accrue à la corrosion
L'application de couches non corrosives lors de la finition atténue les risques de corrosion, améliorant ainsi la durabilité des métaux sujets à la réactivité avec l'humidité. Les surfaces en acier inoxydable, par exemple, présentent une résistance élevée à la corrosion.
·Résistance chimique et amélioration de la conductivité
Les revêtements résistants appliqués lors de la finition de surface renforcent les surfaces contre les produits chimiques et améliorent la conductivité électrique, ce qui a un impact sur les propriétés telles que la soudabilité et la résistance de contact, cruciales pour des applications spécifiques. La sélection de finitions de surface appropriées garantit des valeurs de conductivité appropriées pour des applications spécifiques nécessitant une conductivité améliorée.
Différents types de finitions de surface disponibles pour les pièces moulées
Une myriade de finitions de surface répondent à divers besoins. Voici quelques options couramment utilisées :
1. E-Coat
Connu sous le nom de dépôt de peinture, l’E-coat utilise l’électricité pour attirer les produits de peinture sur les surfaces métalliques. Bien qu'il soit principalement utilisé à des fins fonctionnelles comme la protection, il peut servir de sous-couche pour d'autres revêtements comme les peintures en poudre. Les E-coats transparents sont utilisés sur divers biens de consommation, notamment les bijoux, la quincaillerie, les articles cadeaux et les montures de lunettes.
2. Oxyde noir
Produit par une réaction chimique en plongeant des pièces dans une solution saline chauffée, l'oxyde noir agit comme un revêtement de conversion. Il offre une résistance à la corrosion, absorbe l’huile et la cire et offre une résilience contre le pelage et l’écaillage. Cette finition est choisie pour les instruments chirurgicaux, les engrenages, les fixations et le matériel nécessitant une résistance à la corrosion, ainsi que pour les composants des assemblages militaires, architecturaux et de mobilier.
3. Revêtement en poudre
Cette méthode de revêtement à sec, répandue dans la finition des équipements industriels, offre solidité et résistance aux coups et aux rayures. Disponible en différents niveaux de brillance, textures et couleurs, il adhère à diverses surfaces comme le plastique, l'acier et le béton. Largement utilisé dans l'industrie automobile pour des composants tels que des enjoliveurs, des amortisseurs, des châssis de véhicules et des articles de transport public.
4. Anodisation
Économique et résistante à la corrosion, l'anodisation scelle les pièces de différentes couleurs comme le rouge, le bleu et le noir. Il s'agit d'un revêtement protecteur durable et non conducteur et d'un processus respectueux de l'environnement grâce à une production minimale de déchets dangereux. Particulièrement appliqué dans l'industrie aéronautique pour le traitement de l'aluminium dans les pièces et les châssis d'avions anodisation de l'aluminium composants.
5. Chromer
Classé comme finition de conversion, le chromate offre une résistance à la corrosion sous diverses formes comme le chromage et le chromate avec et sans zinc. Ce revêtement économique se trouve sur la quincaillerie, les outils électriques et les composants nécessitant une protection contre la corrosion.
Chacune de ces finitions de surface répond à des besoins spécifiques, garantissant protection, attrait esthétique et fonctionnalité dans un large éventail d’industries et d’applications.
Avantages des métaux moulés sous pression dans les industries
La méthode de moulage sous haute pression existe depuis le 18ème siècle, lorsque la première méthode de moulage sous pression a été brevetée. Au fil des siècles, la méthode de moulage sous pression a connu des améliorations massives jusqu'à aujourd'hui. De nos jours, nous pouvons utiliser des méthodes de moulage sous pression beaucoup plus efficaces en utilisant divers alliages métalliques tels que l'acier inoxydable coulé. Voici les avantages du métal moulé sous pression :
● Créer des conceptions de formes métalliques simples et complexes.
Vous pouvez utiliser le processus de moulage sous pression de métal pour créer divers articles ou objets métalliques simples et complexes pour vos besoins de production. Le moulage sous pression peut être utile pour créer des composants matériels, depuis les composants plus petits que vous pouvez utiliser pour les petits appareils électroniques jusqu'aux composants plus gros que vous pouvez utiliser dans les industries automobile et aérospatiale.
● Produire divers composants matériels à des cadences de production élevées.
Le moulage sous pression peut également vous fournir un volume élevé de processus de production, il est donc idéal pour produire de gros volumes de composants matériels dans les plus brefs délais. Il y aura également peu ou pas d'usinage requis pour produire les composants que vous voulez avec le moulage sous pression.
● Diverses options d'alliages métalliques pour vos assemblages de produits.
Il existe différents alliages métalliques de moulage sous pression que vous pouvez utiliser pour le moulage sous pression, tels que le moulage de l'acier inoxydable, en fonction de vos besoins. Par exemple, vous pouvez utiliser des alliages métalliques de zinc pour produire des composants matériels pour divers produits électroniques grand public, car ils possèdent une excellente conductivité électrique.
● Le métallisation est possible pour certains métaux moulés sous pression.
Avec le processus de moulage sous pression, vous pouvez également appliquer le processus de métallisation par la suite. Ceci est possible pour certains alliages métalliques, comme le laiton. Vous pouvez également choisir différentes options de métallisation en fonction de vos besoins.
Applications des pièces moulées sous pression
Le moulage sous pression trouve sa place dans la production et fabrication rapide pièces de taille moyenne qui présentent des détails complexes. Cette technique s'applique principalement aux métaux non ferreux comme le magnésium et l'aluminium. En tant que l'une des méthodes de moulage les plus utilisées, le moulage sous pression trouve son utilité dans divers secteurs, contribuant à la production de produits de consommation, commerciaux et industriels. Ceux-ci vont des automobiles aux jouets et englobent des pièces de salle de bain robinets d'évier, boîtiers de connecteurs, engrenages et bien plus encore. Le procédé de moulage sous pression se distingue par sa capacité à fabriquer des pièces et composants distinctifs et hautement fonctionnels. Voici quelques applications notables de ce procédé :
·Fabrication de produits de consommation et industriels
Les robinets d'évier, les pistons de compresseur, les bielles, les dissipateurs thermiques, etc. font partie du large éventail de produits de consommation fabriqués à l'aide de cette méthode.
·Fabrication de produits automobiles
Les composants automobiles essentiels tels que les engrenages, les cylindres, les petits moteurs, les mains heureuses et les pièces spécifiques trouvent leur origine grâce au processus de moulage sous pression.
·Fabrication de pièces aérospatiales
Pour l'industrie aérospatiale, le moulage sous pression constitue une voie rentable pour créer des composants métalliques légers mais de qualité supérieure, respectant des normes de qualité strictes.
Conseils pour créer les meilleurs produits à partir de métaux moulés sous pression
Le moulage sous pression est aujourd'hui une partie importante du processus de fabrication des produits. Avec la méthode de moulage sous pression en métal ou la méthode en acier moulé sous pression, vous pouvez créer divers éléments métalliques, composants matériels ou objets fabriqués à partir de métaux moulés sous pression. Cependant, pour obtenir le meilleur résultat du processus de moulage sous pression, vous devez suivre les meilleures pratiques d'exécution de la méthode de moulage sous pression. Voici quelques conseils pour créer les meilleurs produits à partir de métaux moulés sous pression :
● Créez une conception précise pour votre composant.
La conception du moule pour le processus de moulage sous pression doit être précise et précise, d'autant plus si vous créez des composants de moulage sous pression complexes. Vérifiez la conception de votre moule avant de commencer le processus de moulage sous pression pour éviter toute erreur pendant la phase de production.
● Utilisez des moules métalliques durables.
Il est préférable pour vous d'éviter d'utiliser des moules en métal faible, comme ceux en aluminium. Vous devez utiliser des moules en métal durables si vous souhaitez produire en gros volumes. Les moules en acier sont la meilleure recommandation pour vous, vous devez également disposer d'une usine de moulage sous pression fiable qui peut vous aider pour les moules en métal.
● Testez d'abord les alliages métalliques.
Les alliages métalliques en fusion que vous utilisez pour le processus de moulage sous pression affecteront le résultat de votre phase de production. Il est préférable que vous vérifiiez d'abord les alliages métalliques pour confirmer s'ils sont adaptés aux productions à grande échelle.
● Evitez les contre-dépouilles.
Il est également préférable pour vous d'éviter d'utiliser des contre-dépouilles dans votre conception, car cela augmentera les coûts du processus global de moulage sous pression. La raison en est que les contre-dépouilles nécessiteront un processus de moulage spécial pour s'adapter aux conceptions de contre-dépouille, ce qui peut devenir très coûteux pour la construction d'outils et fabrication rapide.
Facteurs de coût dans le moulage sous pression
Le coût du moulage sous pression varie en fonction de plusieurs facteurs :
· Comparaison avec d'autres méthodes de fabrication (par exemple, usinage CNC).
· Le volume de pièces requis.
· Étapes de moulage sous pression et les coûts d'installation pour la production de masse (par exemple, gabarits CNC par rapport à l'outillage moulé sous pression).
Coûts de moulage sous pression
Les coûts initiaux d’établissement du moulage sous pression sont élevés, principalement en raison d’un outillage complexe et coûteux conçu pour la robustesse. Par conséquent, le moulage sous pression n'est peut-être pas adapté au prototypage rapide, mais peut être disponible pour la fabrication en faible volume par une méthode d'outillage rapide. Pour une production en volume modéré à élevé, le moulage sous pression peut offrir une rentabilité, atteignant un « point idéal » où l'amortissement des outils s'aligne sur les coûts de production.
Selon les projets que vous devez réaliser, vous pouvez utiliser divers métaux moulés sous pression dans le processus de moulage sous pression. Chaque alliage de métal moulé sous pression vous offrira ses propres avantages, vous devez donc utiliser le bon métal pour le bon usage et l'usine de moulage sous pression du mouleur de métal. Pour obtenir les meilleurs résultats de moulage sous pression, il est préférable que vous vous assuriez que la conception du moule et les alliages métalliques que vous utilisez pour le processus de moulage sous pression répondent aux meilleures normes de production.
Services de moulage sous pression haute pression chez TEAM Rapid
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Investir dans des machines et des technologies de pointe témoigne de notre quête de cohérence, de précision et de réduction du travail. Nos experts fusionnent les processus automatisés avec leurs connaissances approfondies pour garantir aux clients un travail de la plus haute qualité.
Nous excellons dans la fabrication de pièces moulées sous pression durables, précises et de haute qualité constante, destinées à diverses applications industrielles. Les industries bénéficiant de nos services couvrent la fabrication automobile, l'électronique, l'architecture, la construction, le blindage EMI, le CVC, les luminaires, la plomberie, le mobilier et la fabrication industrielle.
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FAQ sur le moulage sous pression
1. Pourquoi s’appelle-t-on le moulage sous pression ?
Le moulage sous pression tire son nom de l'utilisation de matrices. Ces matrices, fabriquées à partir de moules en acier principalement par usinage CNC, facilitent la moulage par injection de métal liquide. Ils se composent de deux moitiés : la moitié fixe, fixe et reliée à la machine de coulée, et la moitié éjectrice, mobile pour le processus de coulée.
2. Quelle est la différence entre le moulage au sable et le moulage sous pression ?
Le moulage au sable et le moulage sous pression jouent un rôle essentiel dans la fabrication des métaux, se différenciant principalement par la formation des moules. Le moulage sous pression utilise des moules métalliques, tandis que le moulage au sable utilise des moules fabriqués à partir de sable. De plus, le moulage sous pression se concentre sur les métaux non ferreux à bas point de fusion, tandis que le moulage au sable prend en charge une plus large gamme de matériaux.
3. Quelle est la différence entre le moulage par injection et le moulage ?
Alors que le moulage sous pression et moulage en plastique impliquent d’injecter du matériau fondu dans une filière pour le refroidir, ils diffèrent par les matériaux utilisés. Le moulage par injection utilise des matériaux tels que l'ABS, le polypropylène, le TPU et le polyéthylène, tandis que le moulage sous pression est conçu pour les métaux à bas point de fusion.
Ces distinctions mettent en évidence les différences nuancées entre le moulage sous pression, le moulage au sable et le moulage par injection, décrivant leurs matériaux de moule respectifs et les types de matériaux pris en charge pour la fabrication.
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