Bobines de moulage sous pression, un défaut interne critique dans le processus de moulage sous pression, compromet gravement les performances mécaniques et la fiabilité des pièces moulées. Contrairement aux défauts de surface comme les rayures ou les bavures, ce défaut se cache à l'intérieur des pièces moulées, souvent détectable uniquement par des tests non destructifs (comme les rayons X). Son noyau est le entraînement d'air ou de gaz dans le métal en fusion lors du remplissage à grande vitesse, qui se solidifie en pores ou en structures lâches. Pour les industries nécessitant des pièces de haute précision, telles que les groupes motopropulseurs automobiles ou les composants hydrauliques, les bobines de moulage sous pression peuvent entraîner des fuites., échec de la fatigue, ou même des accidents de sécurité. Cet article analyse systématiquement les causes des bobines de moulage sous pression et propose des solutions concrètes pour aider les fabricants à résoudre ce problème..
1. Comprendre les bobines de moulage sous pression: Mécanisme, Caractéristiques, et risques
Pour traiter efficacement les bobines de moulage sous pression, il faut d'abord clarifier comment ils se forment et quels dommages ils causent. Cette section utilise un mécanisme + caractéristiques + risques structure pour une compréhension claire.
1.1 Mécanisme de formation
Les bobines de moulage sous pression proviennent du comportement hydrodynamique du métal en fusion lors d'une injection à grande vitesse. Lorsque le poinçon d'injection pousse le métal en fusion dans la cavité du moule à grande vitesse (souvent 3-8 MS), l'inertie du métal provoque de violentes turbulences et des éclaboussures. Cet écoulement chaotique crée des zones de basse pression localisées dans la cavité, qui aspire rapidement l’air ambiant. Pendant que le métal en fusion refroidit et se solidifie, le gaz piégé ne peut pas s'échapper et devient encapsulé à l'intérieur du moulage, formant soit un minuscule, pores dispersés (comme des trous d'épingle) ou plus grand, bulles concentrées.
1.2 Caractéristiques clés
Vous pouvez identifier les bobines de moulage sous pression grâce aux trois signes typiques suivants:
- Indices de surface: Des renflements denses ressemblant à des trous d'épingle peuvent apparaître sur la surface de coulée, surtout dans les zones avec des murs épais ou des structures complexes.
- Observation de coupe: Une fois ouvert, le moulage présente une structure lâche en forme de nid d'abeille au lieu d'une texture métallique dense.
- Inspection aux rayons X: Irrégulier, des ombres semblables à des nuages sont visibles à l'intérieur du casting, indiquant la répartition et la taille du gaz piégé.
1.3 Risques potentiels
L’impact des bobines de moulage sous pression s’étend bien au-delà du gaspillage de matériaux:
- Propriétés mécaniques réduites: Les pores affaiblissent la compacité du moulage, réduisant la résistance à la traction de 10-30% et une durée de vie en fatigue jusqu'à 50% (en fonction de la gravité du défaut).
- Défaillance fonctionnelle: Pour pièces sous pression (Par exemple, vannes hydrauliques), les pores peuvent provoquer des fuites, rendant le composant incapable de maintenir une pression stable.
- Increased production costs: Defective castings require rework or scrapping. En production de masse, même un 5% defect rate can raise overall costs by 15-20%.
2. Principales causes des bobines de moulage sous pression: Quatre groupes de facteurs clés
Die casting coils are not caused by a single error but by the combination of hydrodynamic issues, défauts de conception du moule, material quality problems, and improper process parameters. The table below sorts out these causes and their defect-forming mechanisms for easy troubleshooting.
| Factor Group | Causes spécifiques | Mécanisme de formation de défauts |
| Hydrodynamic Factors | 1. Excessively high injection velocity2. Conception déraisonnable du système de contrôle (Par exemple, changements transversaux soudains dans la carotte, virages serrés dans le coureur) | 1. Une vitesse élevée fait éclabousser le métal en fusion contre la paroi de la cavité, formant des anneaux de vortex qui emprisonnent l’air.2. Des changements brusques de carottes/cannes perturbent le débit, créant des turbulences et augmentant l'entraînement de l'air. |
| Limites d’échappement des moules | 1. Dépendance excessive à l’égard des interstices des surfaces de séparation ou de simples rainures d’échappement2. Canaux d'échappement bloqués (par un métal solidifié prématurément) dans les pièces à parois minces et à cavité profonde | 1. Les méthodes d'échappement traditionnelles ne peuvent pas gérer la surpression d'air instantanée provoquée par un remplissage à grande vitesse., forcer l'air dans le métal en fusion.2. Dans des cavités profondes, le métal en fusion se solidifie tôt, obstruer les chemins d’échappement et piéger les gaz à l’intérieur. |
| Mauvaise qualité de fusion | 1. Teneur excessive en gaz dans le métal en fusion (en particulier les alliages aluminium-magnésium)2. Utilisation de matières premières humides ou d'agents de raffinage avec de l'eau cristalline | 1. Les alliages comme l'aluminium-magnésium absorbent facilement l'hydrogène lors de la fusion. La matière fondue non dégazée libère de l'hydrogène lors de l'injection, combining with entrained air to form a “double gas source.”2. Damp materials decompose into gas when heated, increasing the melt’s gas content. |
| Improper Process Parameters | 1. Wrong timing for switching from fast to slow injection (too early or too late)2. Insufficient holding time3. Too low mold temperature | 1. Early switching causes incomplete filling; late switching intensifies turbulence.2. Short holding time fails to compensate for shrinkage, expanding tiny pores into visible defects.3. La basse température du moule accélère la solidification de la surface, empêchant le gaz interne de flotter et de s'échapper. |
3. Mesures d'amélioration ciblées pour les bobines de moulage sous pression
Le traitement des bobines de moulage sous pression nécessite une approche à multiples facettes, couvrant l'optimisation des processus, refonte du moule, contrôle des matériaux, et adoption de technologies avancées. Les solutions suivantes ont fait leurs preuves dans la pratique industrielle.
3.1 Affiner les paramètres du processus d'injection
Le processus d'injection contrôle directement le flux de métal en fusion : l'optimisation des paramètres constitue la première ligne de défense contre les bobines de moulage sous pression..
- Courbe d'injection en trois étapes: Adopter un “lent-vite-lent” profil de vitesse.
- Initial stage: Faible vitesse (1-2 MS) to avoid splashing when metal enters the cavity.
- Middle stage: Grande vitesse (4-6 MS) for efficient filling of the main cavity.
- Final stage: Decelerate to 1-3 m/s to transition smoothly to pressurization, suppressing turbulence.
- Segmented speed thresholds: Adjust speed based on casting geometry. Utiliser une vitesse inférieure (3-4 MS) pour les zones à parois minces (pour éviter les éclaboussures) and slightly higher speed (5-6 MS) for thick parts—equipped with buffer devices to reduce impact.
- Extend pressurization and holding time: Après avoir rempli, apply high pressure (1.5 times the working pressure) and hold for 2-5 secondes. Cela comprime les bulles existantes et pousse le métal en fusion dans les espaces de retrait., réduire la formation de pores.
3.2 Optimiser la structure du moule pour un meilleur échappement
Un système d'échappement de moule bien conçu peut éliminer jusqu'à 80% d'air piégé. Les principales améliorations incluent:
- Réseau d'échappement efficace: Ajouter des rainures d'échappement en serpentin (profondeur ≥ 0,1 mm) aux positions de dernier remplissage de la cavité. Combinez-les avec des blocs d'échappement intégrés pour former un canal d'échappement gradué, guider l'évacuation du gaz étape par étape.
- Échappement sous vide pour cavités profondes: Pour pièces complexes à parois minces (Par exemple, cadres moyens de téléphone portable), installer un système de vide forcé. Extraire l'air de la cavité jusqu'à -90 kPa avant injection, réduisant la teneur initiale en gaz de plus 90%.
- Améliorer le système de contrôle: Utilisez des carottes d'injection inclinées ou des entrées tangentielles pour tirer parti de la force centrifuge, séparer le gaz du métal en fusion. Ajoutez des rainures tampons ou des déflecteurs pour guider un écoulement fluide et éviter les turbulences.
- Éliminer les zones mortes: Polir les transitions de la cavité vers les coins arrondis (rayon ≥ 1mm) pour empêcher la formation de vortex dans les zones mortes. Ajoutez des rainures de trop-plein dans les zones sujettes aux gaz pour agir comme “collecteurs de gaz.”
3.3 Contrôler strictement la qualité de la fonte
High-purity melt with low gas content is the foundation for avoiding die casting coils.
- Enhanced degassing: Use online rotary degassing (Par exemple, argon gas curtain purification) éliminer l'hydrogène. Control the melt’s gas content below 0.15ml/100g Al—test regularly with a gas analyzer.
- Standardize raw material management:
- Dry furnace charge (especially return scrap) at 120-200°C for 4-6 heures pour éliminer l'humidité.
- Select low-gas alloy ingots as the base material, avoiding ingots with surface oxidation or oil contamination.
- Clean the furnace regularly: Remove oxide residues and dross from the furnace every 8-12 hours to prevent secondary gas entrainment during melting.
3.4 Adoptez des technologies avancées de moulage sous pression
For high-reliability parts, advanced technologies can fundamentally eliminate die casting coils:
- Moulage à vide: After mold clamping, extract cavity air to a high vacuum (-90 to -95kPa) before injection. This is ideal for automotive powertrain parts—reducing internal porosity by over 90%.
- Moulage sous pression semi-solide: Inject partially solidified slurry (avec 30-50% solid phase) instead of fully liquid metal. The slurry’s spherical primary phase reduces turbulence, blocking gas entrainment. This technology combines the density of forging with the near-net shaping of die casting.
4. Études de cas pratiques: Vérification des effets d'amélioration
Real-world applications prove that the above measures effectively eliminate die casting coils. Here are two typical cases:
Cas 1: Boîtier de boîte de vitesses automobile
A major auto parts manufacturer faced severe die casting coils in its aluminum alloy gearbox housings, conduisant à un 12% defect rate and frequent pressure leakage failures. The solution included:
- Changing the single straight sprue to a spiral buffer sprue to reduce turbulence.
- Adding three-stage serpentine exhaust grooves and a vacuum assistance system.
- Lowering the injection speed from 6 m/s to 4.5 m/s and extending the holding time by 3 secondes.
Résultats: Internal porosity decreased by 82%, tensile strength increased by 15%, and the housings passed the ISO 16012 pressure seal test (no leakage at 1.2MPa for 5 minutes). The defect rate dropped to 0.8%.
Cas 2: Cadre central de téléphone portable
A consumer electronics factory struggled with surface pinholes (caused by die casting coils) in its magnesium alloy phone middle frames, with a yield rate of only 85%. The fix involved:
- Using local pressurized pin technology to compress pores in thin-walled areas.
- Adopting argon-protected die casting to reduce air contact with the melt.
- Optimizing the mold’s cooling system to slow surface solidification (allowing gas to escape).
Résultats: Surface pinholes were completely eliminated, and the yield rate rose to 98%.
5. Le point de vue de Yigu Technology sur les bobines de moulage sous pression
À la technologie Yigu, we believe solving die casting coils requires a “prevention-first, data-driven” strategy—not just post-repair. Many manufacturers focus on reworking defective parts but ignore root causes like mold exhaust dead zones or unstable melt degassing. In reality, die casting coils are a “symptom” des problèmes systémiques: ils peuvent signaler une conception de moule obsolète, paramètres d'injection non calibrés, ou inspection inadéquate des matières premières.
Nous recommandons aux fabricants de combiner Simulation IAO avec Surveillance en temps réel: Utilisez CAE pour prédire les zones à risque d’entraînement de gaz avant la production du moule, et installer des capteurs pour suivre la vitesse d'injection, température du moule, et pression dans la cavité pendant la production. En ajustant dynamiquement les paramètres en fonction des données, les défauts peuvent être évités à temps. Pour les pièces haut de gamme, L'intégration du moulage sous vide avec la technologie semi-solide est l'avenir : cette combinaison équilibre efficacité et qualité., aidant à atteindre un défaut interne proche de zéro.
6. FAQ: Questions courantes sur les bobines de moulage sous pression
T1: Les bobines de moulage sous pression peuvent-elles être détectées sans tests destructifs?
Oui. Les méthodes de contrôle non destructives telles que l'inspection aux rayons X et les tests par ultrasons sont efficaces. Les rayons X révèlent l'emplacement et la taille des pores internes, tandis que les tests par ultrasons détectent les structures lâches en analysant les réflexions des ondes sonores.. Pour la production de masse, les lignes automatisées de balayage à rayons X peuvent rapidement détecter les bobines de moulage sous pression avec une précision de détection supérieure à 95%.
T2: La réduction de la vitesse d'injection éliminera-t-elle définitivement les bobines de moulage sous pression?
Pas entièrement. While excessively high speed is a main cause, too low a speed (ci-dessous 2 MS) can lead to incomplete filling or premature solidification of the molten metal. The key is to match the speed to the casting’s geometry: use lower speed for thin walls and moderate speed for thick parts, combined with a three-stage curve to avoid turbulence.
T3: Le moulage sous pression sous vide convient-il à toutes les pièces moulées sous pression?
Non. Vacuum die casting is most suitable for high-reliability parts (Par exemple, blocs de moteur automobile) that require minimal internal defects. It is less cost-effective for low-value, parties simples (Par exemple, supports décoratifs) due to higher equipment investment and production costs. For such parts, optimizing exhaust grooves and degassing processes is a more practical choice.