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Qu’est-ce que le moulage sous pression ? Processus, matériaux, applications, coûts

Moulage sous pression : des pièces métalliques haute pression abordables pour de nombreuses utilisations. Apprenez le processus, les matériaux, les facteurs de coût et plus encore !
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Moulage sous pression est un procédé qui promet des pièces métalliques performantes. En utilisant cette méthode, vous pouvez fabriquer des composants robustes pour différentes industries à un coût abordable. Le meilleur, c’est que ce n’est pas aussi complexe que les autres procédures de moulage et que les résultats sont permanents. Pour vous aider à comprendre le processus, continuez à lire pendant que nous découvrons ce qu'est le moulage sous pression, les différents processus impliqués, les matériaux, les applications et combien il faut pour les fabriquer.

Qu’est-ce que le moulage sous pression ?

Un schéma détaillé d'un système de moulage sous pression montrant les composants tels que le poinçon, le moulage, le canal et le portail, mettant en évidence l'ingénierie complexe.

C'est un processus par lequel vous pouvez fabriquer des objets de formes différentes en poussant du métal en fusion à l'aide de haute pression. Les culasses en alliage d'aluminium en sont un exemple. 

Le moulage sous pression peut être utilisé pour produire des biens commerciaux, industriels et de consommation. 

Les processus de moulage sous pression

Moulage sous pression utilise deux types de machines pour produire des pièces moulées en métal de deux manières différentes :

  • Chambre chaude
  • Chambre froide

Chambre chaude

le processus de moulage sous pression en chambre chaude, où le métal en fusion est forcé dans une cavité de moule par un piston à travers un passage en col de cygne

Également connu sous le nom de coulée en col de cygne ou coulée à chaud, le métal est chauffé dans un four qui est en outre connecté à une machine de coulée. Le métal en fusion est ensuite introduit dans le moule en utilisant une pression hydraulique élevée.  

Avec l’aide de ce processus, on peut tenter de créer des formes complexes. Les matériaux de haute qualité ayant de faibles points de fusion sont idéaux pour une chambre chaude.

Alliages adaptés à la chambre chaude : zinc, plomb, étain et magnésium.

Avantages du moulage sous pression en chambre chaude

  • Des produits de haute qualité sont fabriqués avec des exigences de post-traitement minimes ou nulles. Cela permet également de gagner du temps.
  • C'est un processus efficace. 
  • Le processus est plus rapide. Environ 18 000 clichés peuvent être produits chaque heure pour des composants plus petits.
  • Processus polyvalent. Différentes formes, ainsi que géométries, pour une grande variété de composants et de pièces peuvent être produites.
  • Peu de gaspillage. 
  • La filière dure longtemps puisque le point de fusion est bas.

Inconvénients du moulage sous pression en chambre chaude

  • Cela peut s’avérer coûteux car l’investissement initial en outils est élevé. Cela fonctionne donc davantage pour la production à grande échelle.
  • Le choix des matériaux est limité puisque la machine ne nécessite que des matériaux à bas point de fusion.
  • Il existe une limitation sur la taille et la complexité des pièces en raison de la faible fluidité du métal. 

Chambre froide 

une machine de coulée sous pression à chambre chaude, qui comprend un col de cygne, une buse, un piston et une chambre

Un autre type de procédé de moulage sous pression se déroule en chambre froide. Dans ce cas, le métal en fusion est ajouté au manchon de grenaille à l'aide d'une louche, soit à la main, soit automatiquement. Ceci est suivi par la propulsion du métal dans le moule. Il y a un contact minimal entre les composants de l'injecteur et le métal chaud, ce qui contribue à prolonger la durée de vie du métal. 

Avantages du processus de chambre froide

  • Les pièces sont robustes et plus légères. Ils ne nécessitent pas de processus supplémentaires tels que la fixation ou le soudage.
  • Ils sont durables, stables et résistants à la chaleur.
  • Le taux de production est élevé avec l'usinage impliqué. 
  • Des formes complexes peuvent être produites sans outils supplémentaires.
  • Il facilite plusieurs techniques de finition, telles que lisse ou texturée. Chaque finition nécessite peu ou pas de préparation. 

Inconvénients du procédé en chambre froide

  • Le temps de cycle est inférieur à celui de la chambre chaude.
  • C'est cher car le coût de moulage du dé est élevé
  • Il occupe plus d'espace
  • La machine doit être actionnée manuellement 

Matériaux utilisés dans le moulage sous pression

Le processus de moulage sous pression utilise des métaux ferreux et non ferreux. Cependant, cela ne signifie pas que vous pouvez utiliser n’importe quel matériau. En fait, vous ne pouvez choisir que des matériaux tels que le cuivre, le fer, le magnésium, le zinc, l’aluminium, le plomb, le silicium et l’étain. Ceux-ci peuvent être chauffés jusqu’à un certain point de fusion, puis pressés dans des moules de formes différentes. 

Différents types de matériaux utilisés dans le moulage sous pression

Aluminium

Différents types de matériaux utilisés dans le moulage sous pression

L'aluminium est l'un des matériaux les plus utilisés pour le processus de moulage sous pression. Premièrement, il est très peu coûteux et deuxièmement, il est léger et également bon pour l’environnement. Les alliages d'aluminium comprennent du cuivre, du magnésium et du silicium et conviennent mieux au processus de moulage sous pression en chambre froide. 

D'autres propriétés qui les distinguent incluent une conductivité thermique élevée et une résistance à la corrosion. Les fabricants peuvent expérimenter différentes géométries car le matériau possède une stabilité dimensionnelle élevée et est mince.

Certains des alliages d'aluminium les plus couramment utilisés sont les 380, 390, 413, 443 et 518. 

Magnésium

diverses pièces moulées sous pression en magnésium

Un autre matériau de moulage sous pression populaire est le magnésium. C’est le huitième élément le plus abondant trouvé au cœur de la Terre. Ce qui le rend si utilisable, c'est qu'il pèse encore moins que l'aluminium. En dehors de cela, un autre avantage du magnésium est qu’il est facile à usiner. 

Cette capacité d'usinage le rend hautement fonctionnel pour les industries qui ont besoin de pièces moulées avec des détails supplémentaires ou d'une finition de surface avec des machines. Le magnésium est donc plus activement utilisé dans le moulage sous pression en chambre chaude. Certains des éléments présents dans les alliages de magnésium comprennent le zinc, l'aluminium, le silicium et le manganèse. 

Quelques alliages de magnésium utilisés dans le moulage sous pression sont l'AZ91D, l'AM60 et certains alliages de terres rares tels que l'AS41B et l'AE42.

Zinc

Certains des alliages les plus faciles à couler entrent dans la catégorie du zinc. Bien qu’utilisé dans le processus de moulage sous pression en chambre chaude, il reste un favori parmi les fabricants qui l’admirent en raison de ses nombreux avantages. Ceux-ci incluent la ductilité, la haute résistance et l’adéquation. De plus, les alliages de zinc ne subissent pas beaucoup d’usure.

Le zinc, comme nous le savons, est utilisé à la place du fer et du laiton en raison de sa capacité à être transformé en pièces décoratives et pratiques. N’oubliez pas qu’il n’est pas aussi léger que l’aluminium ou le magnésium et qu’il contient du cuivre, du magnésium et de l’aluminium. 

Les alliages de zinc incluent des noms tels que Zamak 3, Zamak 2 et Zamak 5. 

Autres alliages utilisés pour le moulage sous pression

Étain

Un matériau non toxique qui peut être facilement combiné avec d’autres matériaux est votre alliage d’étain. Le matériau a un point de fusion bas avec une excellente fluidité fondue. Il forme facilement des alliages avec d'autres matériaux, ce qui en fait l'un des matériaux les plus recherchés. moulage sous pression.

Il est utilisé comme l’un des matériaux de soudure et peut également être utilisé pour la fonte. De plus, la stabilité dimensionnelle est élevée. Même s'il rétrécit pendant la fabrication, il n'y a aucun dommage car le retrait se produit pendant la solidification.

Plomb

Ce métal résiste à la corrosion comme aucun autre alliage. C’est cette propriété qui le rend utile pour fabriquer des roulements, des objets ornementaux et des équipements de sécurité incendie. Cependant, le plomb est déconseillé pour les pièces pouvant entrer en contact avec les aliments. 

Applications des matériaux moulés sous pression

Alliage d'aluminium 

  • Automobile : plus léger, l’aluminium est une alternative au fer et à l’acier, plus lourds. Son utilisation a entraîné une diminution de la consommation de carburant et une optimisation coque de boîte de vitesses
  • Aérospatiale : Sa légèreté est la raison pour laquelle l’aluminium est utilisé pour produire des pièces aérospatiales.
  • Boîtiers et connecteurs électriques : les produits de cette industrie exploitent les propriétés électriques et de blindage hautes performances de l'aluminium.
  • Appareils portables : les propriétés de blindage de l'aluminium le rendent adapté aux appareils, ainsi que sa longue durée de conservation et son blindage EMI/RFI.
  • Construction : Les cadres de fenêtres, les balustrades de rideaux, les cloisons, les ferrures et les revêtements utilisent des produits de moulage sous pression en aluminium.

Alliage de magnésium

  • Automobile : Le magnésium léger garantit que le produit est finalement plus léger. Ceci, à son tour, augmente la vitesse et l’efficacité du véhicule. Cette propriété rend le magnésium idéal pour la fabrication de voitures hautes performances. Un exemple est une voiture de sport.
  • Aérospatiale : cette industrie est toujours à la recherche de matériaux à la fois légers et qui durent très longtemps. Le zinc répond parfaitement à ces exigences. 
  • Boîtiers et boîtiers électroniques : Grâce à ses capacités conductrices élevées, le magnésium protège contre les interférences électromagnétiques. Pour la même raison, ils sont employés au développement de produits de haute qualité tels que des tablettes, des smartphones et des téléviseurs.

Zinc

  • Automobile : C'est un métal dur et résistant. Par conséquent, on le voit fréquemment dans les systèmes de climatisation, les systèmes de freinage et les systèmes de carburant. Les systèmes moteurs et les systèmes de direction assistée utilisent également du zinc. 
  • Électricité et électronique : les parois fines augmentent les propriétés de blindage du zinc et améliorent les performances électriques.
  • Produits compliqués : Pour toute industrie ayant besoin de produits complexes, le zinc est tout simplement idéal car il peut être coulé facilement.
  • Pièces grand public et électriques : les produits de consommation tels que les robinets d'évier, les pistons de compresseur, les tiges de connexion, les dissipateurs thermiques, etc., peuvent être fabriqués à partir de pièces grand public et électriques de haute qualité. 
  • Industrie du meuble : le moulage sous pression est souvent utilisé pour préparer des composants de meubles tels que des boutons et des poignées de tiroir.

Étain 

Généralement, l’étain est utilisé pour préparer des bijoux et des objets de décoration, mais il peut également être utilisé pour fabriquer des appareils électroménagers. De plus, comme il est non toxique, il fonctionne bien pour les équipements utilisés pour stocker des aliments.

Bronze

Il ressemble à un alliage d’or blanc et d’acier inoxydable, et l’industrie de la bijouterie l’utilise comme matériau moulé sous pression en raison de son faible point de fusion.

En dehors de cela, de nombreuses industries utilisent des matériaux de moulage sous pression pour fabriquer des produits de haute qualité qui sont également durables. 

Coût du moulage sous pression

Généralement, le moulage sous pression fonctionne pour une production à grande échelle et le coût peut varier entre $50000 et $60000. Ce coût élevé peut être attribué à de nombreux facteurs. Discutons-en un par un. 

Facteurs affectant le coût du moulage sous pression

Pendant la production

Matériel

Le coût du matériau est un facteur clé pour déterminer le coût global du moulage sous pression. Premièrement, le prix du métal peut varier en fonction de la facilité avec laquelle il est obtenu et de son apparence physique. D'autres déterminants incluent sa recyclabilité et la finition requise après la coulée. Bien que 90 à 951 TP3T de déchets soient utilisés, les déchets de matériaux sont également comptabilisés.

Machine

Comme nous l'avons déjà évoqué, il existe deux types de machines utilisées pour fabriquer moules moulés sous pression: chambre chaude et chambre froide. Parmi les deux, la chambre chaude est moins chère que la machine de moulage sous pression de la chambre froide. Cependant, le premier présente quelques limites et votre choix doit dépendre de vos besoins finaux. 

Complexité dans la conception

Plus vous avez besoin de subtilités, plus le coût du moulage sous pression est élevé. Quelques exemples de ces exigences de conception incluent les contre-dépouilles, les tolérances élevées et les parois minces. 

Volume de production

En termes simples, plus le volume est élevé, plus le coût est élevé. La production à grande échelle nécessitera davantage de matériaux et d’outils et son coût sera donc élevé.

Outillage et moulage

Vous auriez besoin d’outils pour faire du moulage sous pression et devrez également dépenser de l’argent pour les faire fonctionner. Non seulement cela, mais leur entretien a un prix. Ces coûts supplémentaires augmentent le coût de moulage sous pression sur un métal.

Coût du travail

Outre ce qui précède, l'assurance qualité (un processus qui permet d'établir la qualité du produit après la production), l'emballage et l'expédition nécessitent de la main d'œuvre. Parfois, des procédures de post-traitement comme le tapotement, Usinage CNC, l'anodisation et le perçage sont également nécessaires, ce qui augmente le coût brut.

Post-production

En plus de ce qui précède, les éléments suivants sont également pris en compte lors du choix du coût d'un moule moulé sous pression :

Frais de conception

Il s'agit généralement de 2 à 3 % du montant total. Cela comprend les dessins 2D ou 3D, les structures CNC, la programmation CAM et l'analyse du flux de moule CAE.

Coût matériel

Les principaux facteurs qui affectent les coûts des matériaux dans la fabrication de moules sont les coûts du noyau et du cadre. Les cadres sont soit standards, soit sur mesure. Généralement, les fabricants achètent le matériau de base à l’extérieur. Notez que la taille du corps de moule dépend de son tonnage. Par conséquent, le matériau du cadre est choisi en fonction de la durée de vie prévue du moule. Un exemple en est le moule en aluminium, dont la durée de conservation est de 80 000 à 100 000 fois.

Coût de l'inspection

Parfois, l’inspection du moule peut coûter plus cher car cela dépend des années d’expérience et d’expertise du technicien impliqué. 

Coût de l'essai

Certains alliages nécessitent des mesures de sécurité supplémentaires pendant cette phase. Un exemple est le magnésium. 

Coût de transport

Le coût de moulage sous pression d'un produit dépend également de l'emplacement du client. Les frais de transport varient en raison du poids du moule. Plus le lieu de livraison est éloigné, plus le coût est élevé.  

Pensées d'adieu 

Fabriquer des produits par moulage sous pression n’est pas facile. Cela nécessite de la précision, surtout lorsque la demande est forte dans tous les secteurs. Mais il est important de connaître le type de métal à utiliser. Il faut également considérer la forme du produit final, y compris sa fonction. Par conséquent, assurez-vous d’être du côté Conception de moules industriels HiTop pour votre besoins en moulage sous pression. Ils utilisent des machines de moulage sous pression de pointe pour vous fournir des produits moulés sous pression de première qualité. 

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