Qu’est-ce qu’un moulage d’aluminium sous pression ?
Le moulage d’aluminium sous pression est une méthode de moulage spéciale dans laquelle un alliage d’aluminium ou de zinc est fondu et pressé dans un moule. Le moulage sous pression de l’aluminium se caractérise par sa capacité à produire en série des produits de formes complexes avec une grande précision dimensionnelle et de belles surfaces.
C’est pourquoi le moulage sous pression de l’aluminium est très apprécié parmi les méthodes d’usinage des métaux. Le moulage sous pression de l’aluminium est souvent confondu avec le moulage sous pression de l’aluminium. Le moulage de l’aluminium est une méthode de moulage différente du moulage sous pression de l’aluminium, car il s’agit d’une méthode dans laquelle un métal tel que l’alliage d’aluminium ou le cuivre est transformé en un liquide à une température supérieure à son point de fusion, versé dans un moule et refroidi pour se solidifier.
De plus, le moulage sous pression de l’aluminium utilise des moules en métal, alors que les moules en sable sont généralement utilisés pour le moulage de l’aluminium. Le moulage sous pression de l’aluminium se caractérise par des coûts de production élevés, car le moule doit être conçu et fabriqué à partir d’un morceau de métal.
Utilisations des moulages d’aluminium sous pression
Les moulages d’aluminium sous pression sont principalement utilisés dans les composants automobiles. Parmi ceux-ci, les pièces liées à la direction ont fait l’objet d’une forte demande ces dernières années. En effet, les moulages d’aluminium sous pression permettent de fabriquer des produits de formes complexes et de haute précision en grande quantité et en peu de temps.
Les moulages d’aluminium sous pression ne sont pas seulement utilisés pour les pièces automobiles. Ils sont également utilisées dans une large gamme de produits de la vie quotidienne, tels que les ordinateurs, les téléphones portables, les appareils photo numériques, les réfrigérateurs et les machines à laver. Les moulages d’aluminium sous pression peuvent également être utilisés pour produire de petites pièces, contribuant ainsi à la réduction du poids des produits.
Principe du moulage d’aluminium sous pression
Le moulage d’aluminium sous pression est une méthode de moulage utilisant des moules. Le moulage sous pression signifie le moulage à l’aide d’une matrice (Die). La machine de moulage sous pression se compose d’un dispositif de serrage qui ouvre et ferme la matrice, d’un dispositif d’injection qui éjecte le métal en fusion dans la matrice et d’une extrudeuse qui le pousse hors de la matrice.
Dans le cas du moulage sous pression de l’aluminium, l’alliage d’aluminium est d’abord fondu. À ce stade, d’autres métaux que l’aluminium sont également fondus pour produire un alliage ayant la composition souhaitée, ce qui nécessite un ajustement et un contrôle minutieux de la composition. Après la fusion de l’alliage d’aluminium, le moule est nettoyé et fermé à l’aide d’un dispositif de serrage de la matrice.
Le moule fermé est ensuite rempli de l’alliage d’aluminium fondu par un dispositif d’injection. Les moulages d’aluminium sous pression se caractérisent par une structure de couche superficielle fine car le métal en fusion est injecté dans le moule et refroidi rapidement. Cette structure de surface fine rend la surface des moulages d’aluminium sous pression dure et permet la fabrication de produits résistants.
En revanche, les moulages d’aluminium sous pression présentent l’inconvénient d’être refroidis rapidement, ce qui peut entraîner la formation de cavités de coulée. Ces cavités de coulée se produisent non seulement à la surface, mais aussi au centre, là où elles se solidifient finalement. Si des cavités de coulée apparaissent dans les moulages d’aluminium sous pression, les performances attendues du produit ne peuvent pas être atteintes, par exemple en raison d’une résistance réduite. C’est pourquoi, dans le cas du moulage sous pression de l’aluminium, il est nécessaire de contrôler la température pendant le moulage sous pression et de prendre suffisamment en compte la forme du moule.
Autres informations sur le moulage sous pression de l’aluminium
1. Différences entre le moulage sous pression de l’aluminium et le moulage de l’aluminium
Les moulages d’aluminium sous pression sont formés en faisant fondre un alliage d’aluminium ou de zinc et en le pressant dans un moule. En général, le matériau est chauffé à une température d’environ 500°C à 700°C, fondu, versé dans le moule à faible vitesse, puis refroidi sous haute pression avant d’être formé.
Le moulage en aluminium, quant à lui, consiste à faire fondre un alliage d’aluminium liquide dans un four à haute température et à le verser dans des moules en métal ou en céramique. Le moulage de l’aluminium n’applique pas de force extérieure, mais utilise l’apport du métal liquide en tombant et l’écoulement ultérieur du métal liquide. Le moulage de l’aluminium est parfois appelé moulage par gravité par rapport au moulage sous pression de l’aluminium.
Les avantages du moulage sous pression de l’aluminium sont sa grande précision dimensionnelle et sa capacité à produire même des formes complexes. En effet, l’alliage d’aluminium en fusion est introduit dans le moule sous pression, ce qui signifie que l’alliage d’aluminium est immédiatement disponible dans tous les coins du moule. En revanche, le moulage en aluminium peut ne pas atteindre les dimensions souhaitées ou provoquer des plis à la surface. En effet, l’alliage d’aluminium à haute température est relativement peu fluide et il faut donc du temps pour qu’il atteigne tous les coins du moule par simple alimentation en gouttes.
Par conséquent, les pièces moulées en aluminium se contractent lorsqu’elles se solidifient, ce qui peut entraîner des changements dimensionnels et des défauts tels que des rides causées par l’écoulement. Les moulages d’aluminium sous pression se caractérisent également par une grande précision dimensionnelle et une excellente rugosité de surface. Comme l’alliage d’aluminium est étalé instantanément, les temps de production peuvent être réduits et les produits peuvent être fabriqués en masse.
Une autre caractéristique qui distingue le moulage sous pression de l’aluminium est que la rugosité de la surface reste de grande qualité, ce qui réduit les processus de finition et d’inspection. Le moulage d’aluminium sous pression présente toutefois un inconvénient : les coûts élevés liés à la conception et à la fabrication des moules. C’est pourquoi le moulage sous pression de l’aluminium, qui utilise des moules en sable, peut être plus rentable pour la production de petites séries.
Un autre inconvénient du moulage sous pression de l’aluminium est qu’il ne convient pas aux pièces nécessitant une grande résistance. En raison du processus de fabrication, le moulage sous pression de l’aluminium fait intervenir de l’air et de l’agent de démoulage évaporé pendant le moulage. Cela crée des cavités appelées “nids”, qui réduisent la résistance du produit.
2. Matériaux de moulage de l’aluminium sous pression
Les alliages d’aluminium comprennent les matériaux de moulage et d’allongement, tandis que les matériaux de moulage sous pression sont disponibles dans un certain nombre de séries, l’ADC étant en tête de liste. Les principaux systèmes de composants des matériaux de moulage sous pression de l’aluminium sont Al-Si et Al-Mg, auxquels s’ajoutent des éléments tels que Cu et Mn. Chaque matériau est sélectionné en fonction de la résistance à la corrosion, de la coulabilité et de la résistance aux chocs requises pour le moulage sous pression de l’aluminium.
La structure métallurgique des matériaux moulés sous pression en aluminium est une phase matricielle de solution solide d’Al. La matrice peut être une structure eutectique lamellaire Al-Si ou un renforcement par précipitation au moyen de micro-précipités tels que Mg2Si et Al2Cu, qui donnent lieu à des propriétés différentes.
Habituellement, les alliages d’aluminium sont soumis à un traitement thermique après la coulée ou l’usinage afin de préparer les grains de cristal et de former des micro-précipités. Cependant, les moulages d’aluminium sous pression ne sont souvent pas traités thermiquement afin d’éviter que l’air et les gaz entraînés dans la pièce moulée sous pression ne se dilatent et ne forment des défauts pendant le traitement thermique.
Cependant, les méthodes de moulage sous vide et de moulage sous pression non poreuse, qui ont été récemment de plus en plus utilisées, se caractérisent par le fait que ces défauts sont moins susceptibles de se produire. Par conséquent, dans les moulages d’aluminium sous pression récents, il est devenu possible de faire ressortir les caractéristiques des matériaux moulés sous pression en aluminium en ajoutant des procédés de traitement thermique.