Guide de conception et de production de moules de moulage sous pression

Nous avons souvent besoin de pièces métalliques de formes diverses. Nous les utilisons dans nos voitures, nos maisons, nos machines et d'autres infrastructures. Vous êtes-vous déjà demandé comment il est possible de réaliser une forme aussi détaillée ? Moule de moulage sous pression La technologie a révolutionné nos vies. Grâce à cette méthode, vous pouvez créer des formes et des motifs complexes. Les pièces moulées sous pression sont largement répandues dans une large gamme d'applications.

Dans cet article, nous allons découvrir quelques notions de base sur les moules de moulage sous pression. De plus, ce sera un excellent guide pour ceux qui recherchent les meilleurs services de moulage sous pression. Vous apprendrez comment les fonderies fabriquent des moules de moulage sous pression. Alors, restez assis et lisez attentivement cet article.

Présentation du moulage sous pression

Le moulage sous pression est un type célèbre de procédé de moulage de métal. Comme son nom l'indique, cette méthode utilise généralement des matrices spécifiques pour le travail. La forme de la pièce métallique finale dépend de la forme des matrices. Bien qu'il existe différents types de moulage sous pression, la technologie de base est la même pour tous. Le matériau utilisé pour la fabrication de ces moules est de l'acier à outils trempé.

Le moulage sous pression a une longue histoire. Cette technique a été inventée en 1838. Au début, cette application était uniquement destinée à l'impression. Plus tard, à mesure que la technologie s'est développée, les gens ont généralement appris à utiliser cette méthode pour créer diverses pièces métalliques complexes. Le moulage sous pression offre plusieurs avantages.

• Le moulage sous pression offre généralement une efficacité de production élevée. Cette pièce est comparativement plus rapide que les autres procédés de moulage sous pression permanents. Par conséquent, vous pouvez créer des centaines de pièces métalliques en moins de temps.
• Les pièces moulées sous pression présentent généralement une finition de surface lisse. Pour les pièces métalliques HPDC, cela est plus évident. Par conséquent, vous n'aurez peut-être pas besoin de services d'usinage supplémentaires.
• La méthode de moulage sous pression est polyvalente. Elle fonctionne généralement avec de nombreux métaux, notamment l'aluminium, le zinc et le magnésium.
• Cette méthode étant rapide, elle réduit généralement les coûts de production. Bien que la création des matrices puisse être coûteuse, cette méthode est moins coûteuse à long terme.
• Les pièces moulées sous pression sont largement répandues dans de nombreuses industries. Cette méthode permet de fabriquer le moteur, la boîte de vitesses et les pièces structurelles de votre voiture. Vous pouvez également trouver des applications similaires dans d'autres secteurs.

Différents types de moulage sous pression

Le moulage sous pression se décline généralement en six grands types, chacun ayant ses propres avantages. Chaque type est parfaitement adapté à des applications spécifiques. Examinons leur technologie particulière et l'utilisation de leur produit.

Type #1 HPDC (moulage sous pression haute pression)

Comme son nom l'indique, cette méthode de moulage sous pression nécessite une pression élevée pour le travail. moulage sous pression à haute pression pousse techniquement le métal en fusion dans chaque recoin du moule. Vous pouvez ainsi obtenir des pièces métalliques très précises.

Dans l'industrie automobile, les blocs moteurs et les pièces moulées de boîtes de vitesses sont fabriqués à partir de pièces en aluminium HPDC de haute qualité. Divers équipements et pompes à perfusion sont remarquables dans l'industrie médicale. En outre, de nombreux composants d'aéronefs nécessitent également des pièces métalliques moulées HPDC.

Type #2 LPDC (moulage sous pression à basse pression)

Cette méthode de moulage sous pression est tout le contraire de la méthode HPDC. Elle implique une faible pression, généralement comprise entre 2 et 15 psi. Le processus est presque similaire, mais il est généralement plus lent que la méthode HPDC. Comme il est lent, vous pouvez facilement contrôler le mouvement du métal en fusion.

Les pièces métalliques LPDC sont largement répandues pour les roues de voiture, les culasses et les systèmes de suspension.

Coulée sous pression par gravité de type #3

Cette méthode de moulage sous pression utilise la force gravitationnelle pour remplir le moule de métal en fusion. Le procédé consiste généralement à verser le métal en fusion dans le moule par le haut et le liquide s'écoule vers le bas. Il est simple et peu coûteux car il ne nécessite pas de forces supplémentaires.

Les moulage sous pression par gravité Cette méthode est courante dans la fabrication de raccords de tuyauterie et de divers ustensiles de cuisine.

Coulée sous vide de type #4

Comme son nom l'indique, cette méthode de moulage consiste à créer un environnement sous vide. Elle le fait avant d'insérer le métal en fusion. Par conséquent, vous n'obtenez aucun défaut de moulage causé par du gaz emprisonné à l'intérieur.

Le moulage sous vide est adapté à la fabrication de composants délicats. Les pièces moulées électroniques, les pièces d'avion et certaines pièces automobiles en sont des exemples notables.

Moulage sous pression de type #5

Le moulage sous pression combine le moulage et le forgeage. Après avoir injecté le métal en fusion dans le moule, le procédé applique une pression élevée pendant la solidification. La pression de compression réduit principalement les défauts de porosité.

Le moulage sous pression est très populaire en raison de la résistance et de la densité élevées des pièces métalliques. Parmi les exemples courants, on peut citer les pièces de suspension, les supports et certains composants de construction.

Moulage sous pression semi-solide de type #6

Ce procédé combine également le moulage et le forgeage. La seule différence est que ce procédé utilise des métaux semi-solides. Il ressemble à une consistance de boue. Le SMDC est très populaire pour la fabrication de nombreuses pièces automobiles, de boîtiers électroniques et d'appareils médicaux. moulage sous pression en aluminium simi solide page pour en savoir plus.

Qu'est-ce qu'un moule de moulage sous pression ?

L'outil utilisé dans la méthode de moulage sous pression est généralement appelé moule de moulage sous pression. On l'appelle également outil de moulage sous pression. Le processus de fabrication de cet outil est connu sous le nom d'outillage de moulage sous pression.

La définition dit qu'un moule de moulage sous pression est un outil unique utilisé dans le processus de moulage sous pression. Son objectif principal est de façonner le métal en fusion dans les formes souhaitées. Dans la plupart des cas, ils sont généralement livrés avec deux moitiés : la moitié fixe et la moitié mobile du moule.

Lorsque les deux moitiés sont fermées, elles forment une cavité à l'intérieur qui imite la forme de la pièce souhaitée. moule moulé sous pression est essentiel pour garantir la plus grande précision de vos pièces métalliques finies. Cependant, plusieurs éléments entrent en jeu :

Cavité de moule

L'espace creux à l'intérieur d'un moule est généralement la cavité du moule. C'est elle qui donne en fait la forme et la taille de la pièce métallique finale. Le métal en fusion est injecté dans cette cavité et se solidifie pour obtenir la forme souhaitée. Notez que vous devez assurer une grande précision lors de la réalisation de cette cavité.

Moule de moulage sous pression pour broches centrales

Le noyau est un autre élément essentiel d'un moule de moulage sous pression. Il crée des éléments de moulage, tels que des trous ou des évidements. Il crée principalement des géométries complexes au sein de la pièce métallique. Cependant, selon les besoins, vous pouvez le fabriquer en utilisant du sable ou du métal. Notez que ce noyau doit résister à une pression et une température élevées pendant le fonctionnement.

Broches d'éjection

Comme leur nom l'indique, ces broches permettent d'éjecter la moitié mobile du moule moulé sous pression de la moitié fixe. Au cours du processus de conception, les ingénieurs les placent soigneusement à un endroit où ils peuvent appliquer une pression uniforme. Une conception correcte garantit toujours que la pièce ne soit pas endommagée.

Système de coureurs

Le canal de coulée canalise généralement le métal en fusion dans la cavité du moule. Il est constitué de plusieurs pistes qui mènent à différentes parties du moule. Une conception appropriée du système de canaux de coulée est essentielle pour une répartition uniforme du métal en fusion. Dans l'ensemble, un système de canaux de coulée adéquat réduit considérablement les défauts.

Système de débordement

Le système de débordement récupère l'excès de métal fondu pendant le processus d'injection. Le système peut ainsi éviter les défauts causés par l'air emprisonné. Notez que ce système peut ne pas être présent pour certains moules de moulage sous pression.

Autres

Des éléments tels que des boulons et des goupilles maintiennent le système de moulage sous pression ensemble. Ces pièces doivent être solides et soigneusement usinées. La méthode de moulage sous pression nécessite une pression élevée, une pression de gaz et de la chaleur. Le choix des bons matériaux est essentiel pour maintenir ces pièces en bon état.

Matériau du moule de moulage sous pression : acier à outils trempé

L'acier à outils trempé est un type d'acier général. Il existe différentes nuances adaptées à une utilisation spécifique. Vous pouvez obtenir la dureté et la résistance élevées de l'acier grâce à la méthode de traitement thermique. Mais pourquoi ces aciers à outils sont-ils si populaires ?

Premièrement, ils offrent une grande résistance à l'usure. Deuxièmement, leur robustesse les rend généralement idéaux pour de nombreux travaux d'usinage. Troisièmement, ils offrent également des dimensions stables. Enfin, et surtout, ils peuvent résister à une chaleur extrême. Comme vous le savez, cette propriété est cruciale pour les travaux de moulage sous pression.

L'acier à outils trempé est divisé en cinq groupes différents. Chaque groupe est idéal pour des applications spécifiques.

Matériau de moulage sous pression pour le travail à froid

Les quatre qualités suivantes sont largement répandues dans la fabrication de moules de moulage sous pression.

Grade	Carbone	Manganèse	Silicium	Chrome	Nickel	Molybdène	Vanadium
O6	1.45%	1.00%	1.00%	–	–	0.8-1.4%	–
A3	1.25%	0.50%	–	5.00%	0.30%	0.9-1.4%	0.8-1.4%
A6	0.70%	1.8-2.5%	–	0.9-1.2%	0.30%	0.9-1.4%	–
D2	1.50%	0.45%	0.30%	11.0-13.0%	–	0.90%	1.00%

Matériaux de moulage sous pression pour le travail à chaud

Comme leur nom l'indique, ces matériaux sont soumis à des températures élevées lors de la coulée. Ils sont idéaux pour les moules de moulage sous pression HPDC. Il existe différentes qualités : les qualités H1 à H13 sont généralement des alliages à base de chrome. En revanche, les alliages de tungstène vont de H20 à H39 et les alliages à base de molybdène vont de H40 à H59.

Autres types

Il existe également d'autres types d'aciers pour moules de moulage sous pression. Les aciers SKD61, 8407, DIN 1.2343, 2083 et 8418 sont remarquables. Ces aciers offrent des propriétés spécifiques. Comme vous le savez, les méthodes de moulage sous pression ont différents types. Par conséquent, les matériaux varient également en fonction de ces types.

Trois types courants de moules de moulage sous pression

En général, les moules peuvent être divisés en trois types en fonction du nombre de cavités. Cette diversité est principalement due à des besoins spécifiques. Différentes conceptions de cavités permettent aux fabricants de moules moulés sous pression de produire des pièces rapidement.

Matrices à empreinte unique de type #1

Comme leur nom l'indique, ces moules moulés sous pression ont une seule cavité. Grâce à ces matrices, vous pouvez produire une pièce métallique par cycle. Les gens utilisent largement ces moules pour des commandes simples et à faible volume.

L'utilisation de ces matrices facilite la conception, ce qui constitue leur principal avantage. Cependant, la vitesse de production est plus lente qu'avec les matrices multi-empreintes.

Matrices multi-empreintes de type #2

Les matrices multi-empreintes ont plus d'empreintes. Grâce à ces matrices, vous pouvez produire plusieurs pièces métalliques par cycle. Cela signifie que vous pouvez produire plus de produits qu'avec des matrices à empreinte unique. Par conséquent, les matrices multi-empreintes sont idéales pour les commandes à volume élevé.

L'avantage de ces matrices est qu'elles offrent des coûts de production moins élevés. Cependant, elles présentent généralement des conceptions complexes.

Moules de la famille Type #3

Dans les moules multi-empreintes, vous trouverez la même conception d'empreinte mais plusieurs fois. Vous pouvez généralement créer plusieurs pièces métalliques par cycle. Cependant, dans les moules familiaux, ces conceptions sont différentes. Ainsi, dans un sens, tous les moules familiaux sont des moules multi-empreintes, mais tous les moules multi-empreintes ne sont pas des moules familiaux.

Moule en aluminium moulé sous pression : tendances du marché

Le marché des moules en aluminium moulé sous pression connaîtra une croissance significative en 2024. Selon Persistence Market Research, ce marché était évalué à 1301,3 millions de TP6T en 2023. À l'avenir, ce secteur devrait croître régulièrement à raison de 4,81 TP5T par an. Les experts s'attendent à ce que ce marché atteigne jusqu'à 1481,6 millions de TP6T en 2033.

Comment sont fabriqués les moules de moulage sous pression ?

Dans la section précédente, nous avons brièvement évoqué différentes méthodes de moulage sous pression et différents types de moules ou d'outillages. Dans cette section, nous nous concentrerons généralement sur la manière dont ils sont fabriqués. Vous serez familiarisé avec le processus étape par étape dans chaque usine de moulage sous pression. Ainsi, vous connaîtrez chaque étape de la fabrication des moules chaque fois que vous envisagez de fabriquer des pièces métalliques uniques. Ceci est en fait important pour la fabrication de pièces métalliques personnalisées.

Étape #1 Conception du moule

Cette étape est peut-être l'un des aspects les plus importants du processus. C'est ici que vous décidez de l'apparence que vous souhaitez donner à votre pièce métallique et des étapes de sa fabrication. En fonction de la conception de la pièce, le type de méthode de moulage sous pression doit également être correctement sélectionné.

Deux paramètres sont essentiels dans ce cas : une analyse dimensionnelle et une perspective géométrique. La vue dimensionnelle vous informe du nombre de cavités de votre pièce métallique. Quel type de moule est requis, à cavité unique, à cavités multiples ou familiales ? Cette conception vous permet également de déterminer facilement la pression et le volume de la pièce moulée.

Une vue géométrique qui vous informe du niveau de complexité de la pièce métallique et de votre plan sur la façon de l'ouvrir et de l'éjecter. Cependant, il est très important de noter le type de ligne de séparation qui est utilisé ici. Vous devez vous assurer que cette ligne de séparation coïncidera avec la direction d'ouverture du moule.

De même, une entreprise de moulage sous pression prend également en compte d'autres aspects importants au cours de cette étape. Nous en discuterons brièvement dans la section suivante.

Étape #2 Choix du matériau

La méthode de moulage sous pression implique généralement des variations de pression et de température. Vous devez donc sélectionner un matériau hautement compatible avec ces situations. En général, les ingénieurs utilisent ici différents types d'aciers à outils. Dans la section précédente, nous avons discuté en détail de ces aciers à outils.

Étape #3 Usinage du moule

Une fois que votre conception et vos matériaux sont prêts, vous devez planifier la façon de façonner le moule moulé sous pression. Dans ce cas, diverses méthodes d'usinage jouent un rôle crucial. Les ingénieurs préfèrent les machines CNC pour fabriquer des moules moulés sous pression.

Comme vous le savez, l'usinage CNC offre une précision exceptionnelle. Vous pouvez techniquement atteindre une tolérance allant jusqu'à 0,01 mm. Vous avez des options telles que le fraisage CNC, le perçage, le tournage, l'alésage, etc.

Étape #4 Traitement thermique

Différents traitements thermiques sont très importants dans la fabrication de moules de moulage sous pression. Cette étape améliore considérablement la résistance et la durabilité des pièces usinées. De plus, le processus rend le moule plus résistant à l'usure.

Les méthodes de traitement thermique les plus courantes sont la trempe, le revenu, le recuit et le traitement de relaxation des contraintes. Ces méthodes garantissent généralement que le moule moulé sous pression fonctionne bien pendant le moulage sous pression.

Étape #5 Finition

Après le traitement thermique, le nouveau moule moulé sous pression nécessite quelques finitions. Ces étapes sont cruciales pour garantir des surfaces lisses et des dimensions précises.

Les techniques de finition peuvent inclure le polissage, le meulage et le sablage. Le but principal de toutes ces techniques est de donner aux pièces moulées sous pression des textures plus lisses et de meilleure qualité. Par conséquent, elles peuvent atteindre des tolérances élevées.

Étape #6 Assemblage si nécessaire

Il peut arriver que vous ayez besoin de fabriquer des pièces moulées sous pression séparément. Lorsqu'il y a de nombreuses pièces, l'assemblage doit toujours être effectué avec soin. L'usine de moulage sous pression vérifie toujours que l'assemblage est correctement aligné.

Étape 1Test TP7T7

Une fois toutes les étapes ci-dessus effectuées, les fabricants de moules moulés sous pression testent ces moules en laboratoire. Ils effectuent des tests pour s'assurer que le moule est en bon état et fonctionne correctement. Ces tests vous indiquent que les moules sont de haute qualité.

Étapes clés de la conception d'un moule de moulage sous pression

Comme mentionné dans la dernière partie, plusieurs facteurs clés sont pris en compte lors de la conception d'un moule de moulage sous pression. Cette section traitera principalement de ces facteurs et découvrira pourquoi ils sont essentiels dans la fabrication de moules de moulage sous pression.

Conception de la pièce réelle

Avant de fabriquer le moule de moulage sous pression, les ingénieurs créent la pièce elle-même. Pour ce travail, ils utilisent divers programmes de dessin 2D et 3D. Dans la plupart des usines de moulage sous pression, les graphistes utilisent généralement SolidWorks ou AutoCAD.

Lors des tests visuels, vous avez besoin de modèles 2D. Les ingénieurs utilisent ce dessin pour vérifier les dimensions après chaque étape de la production. Une pièce bien conçue donne des résultats de haute qualité. Ainsi, chaque fois que vous travaillez avec un fabricant, assurez-vous qu'il dispose de ces plans avant de commencer à fabriquer le produit.

Type de moulage par injection sous pression

C'est un facteur très important lors de la prise d'une moule de moulage sous pression. Habituellement, cela modifie la qualité, la résistance et la finition de la pièce finie.

Sur la base de cette injection, il existe six types différents : HPDC, LPDC, vide, etc.

Lors de la conception du type d'injection, plusieurs facteurs doivent être pris en compte. Tout d'abord, avec quel type de métal travaillez-vous ? Deuxièmement, avez-vous pris en compte les lignes de séparation, les vues géométriques et les détails de conception ? Troisièmement, quelle est votre vitesse de production prévue ?

En utilisant le bon type d'injection, le moule se remplira toujours correctement et les défauts de moulage seront moins fréquents. De plus, le bon choix réduit considérablement le temps de cycle. En général, vous pouvez obtenir un très bon rendement.

Conception de portail et de glissière

La porte et le canal de coulée acheminent le métal en fusion vers le moule de coulée sous pression et contrôlent généralement le débit du liquide. Une conception appropriée garantit un remplissage fluide et efficace et réduit divers types de défauts de coulée.

Tenez compte de la taille, de l'emplacement et de la forme lors de la conception d'une porte et d'un rail. La porte doit être placée au bon endroit pour minimiser les turbulences.

Conception de la base du moule de moulage sous pression

La base du moule soutient et aligne généralement toutes les pièces du moule. Lors de la conception, assurez-vous d'avoir créé une conception robuste. Elle assure la stabilité globale du système.

Vous devez ici tenir compte du matériau et de la température. La base du moule doit résister à une pression et à une température élevées. Vous devez également vérifier l'alignement et l'ajustement corrects.

Circuit de refroidissement

Le système de refroidissement aide le moule à solidifier le métal en fusion. Un système de refroidissement approprié améliore généralement la vitesse de production et la qualité des pièces. Cependant, un refroidissement inapproprié peut entraîner divers défauts de moulage. Par conséquent, assurez-vous d'un système de refroidissement approprié lors de la conception d'un moule.

Il existe différents types de systèmes de refroidissement. Les gens utilisent souvent des conduites d'eau et des inserts de refroidissement. Les bouchons de refroidissement sont parfaits pour les endroits qui doivent refroidir rapidement. Lorsque vous concevez un système de refroidissement de moule, essayez d'équilibrer la chaleur dans le moule.

Système de ventilation et d'éjection

Le système de ventilation et d'éjection élimine principalement l'air emprisonné dans le moule. L'air emprisonné peut être créé par le moule ou être présent avant l'injection.

Lors de la conception d'un moule, placez les évents aux points hauts. Dans ce cas, vous pouvez utiliser des évents fins pour éviter les bavures. Placez également les broches d'éjection au bon endroit pour éviter tout dommage.

Notez que des systèmes efficaces de ventilation et d'éjection améliorent généralement la qualité des pièces. Globalement, ils réduisent les temps de cycle et l'efficacité de la production.

Simulation

Une fois que vous avez pris en compte tous les facteurs ci-dessus, la simulation vous montre précisément ce que vous avez conçu. Les simulations peuvent vous aider à trouver des défauts et des problèmes liés au flux de métal. Les fabricants de moules sous pression utilisent généralement des logiciels tels que MAGMASOFT, ProCAST et Flow-3D.

Questions fréquemment posées

Quels métaux sont utilisés dans le moulage sous pression ?

Dans le moulage sous pression, les métaux les plus courants sont l'aluminium, le zinc, le magnésium, le plomb, l'étain et le cuivre. Ces métaux sont populaires en raison de leur faible point de fusion. En outre, ils offrent également d'excellentes propriétés de moulage, de résistance et de durabilité. Parmi tous ces métaux, l'aluminium est le plus populaire. Il est léger et présente un excellent rapport résistance/poids.

Le 4140 est-il un acier à outils ?

Oui, l'acier LSS 4140 est un type d'acier à outils. Cet alliage offre une excellente dureté, une excellente résistance et une excellente résistance à l'usure. C'est un excellent acier à outils pour la plupart des travaux d'usinage. Plus précisément, vous pouvez le trouver utilisé dans divers composants rotatifs. Par exemple, les essieux, les arbres de transmission, les engrenages et les broches sont remarquables.

Quel type d’acier est utilisé pour le moulage sous pression ?

Le type d'acier varie principalement en fonction du type de méthode de moulage sous pression. Pour les moules de moulage sous pression HPDC, les aciers à outils de la série H sont largement répandus. En revanche, pour les travaux de moulage sous pression LPDC ou de travail à froid, les aciers à outils des séries O, A et D sont réputés. Certaines nuances spéciales sont également présentes, comme le SKD61, le 8407 et le 8418.

Résumé

Le moulage sous pression est essentiel pour la fabrication de nombreuses pièces métalliques complexes. Vous pouvez créer des pièces moulées sous pression grâce à différentes méthodes. HPDC et LPDC sont les deux méthodes les plus courantes que vous utiliserez dans une entreprise de moulage sous pression.

Il existe trois types de moules de moulage sous pression : les moules à empreinte unique, les moules à empreintes multiples et les moules familiaux. Chaque type est adapté à des exigences de production spécifiques.

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