Les broches d'éjection moulées sous pression sont les “héros méconnus” de moules de coulée sous pression : des composants petits mais critiques qui garantissent un démoulage en douceur des pièces moulées formées. Une broche d'éjection mal conçue ou mal entretenue peut provoquer une déformation de la pièce moulée, dommage à la moisissure, ou des arrêts de production, ce qui coûte aux fabricants des milliers de dollars en temps d'arrêt et en rebuts. Pour des secteurs comme l'automobile et l'électronique grand public, où un volume élevé, high-quality production is non-negotiable, mastering ejector pin design, sélection, and maintenance is essential. Cet article décompose systématiquement leurs fonctions principales, structural variants, design principles, failure solutions, and practical applications to help you maximize their reliability and efficiency.
1. Définition de base & Essential Functions of Die-Casting Ejector Pins
Avant de plonger dans l’optimisation, il est essentiel de comprendre ce que sont les broches d'éjection moulées sous pression et pourquoi elles sont importantes. Cette section utilise un Structure du score total avec les termes clés mis en évidence pour plus de clarté.
1.1 Définition fondamentale
Die-casting ejector pins are cylindrical or specialized-shaped components installed in the moving half of a die casting mold. After the molten metal solidifies into a casting, these pins apply controlled mechanical force to push the casting away from the mold cavity, enabling separation between the casting and the mold. They act as the final link in the die casting cycle—without reliable ejector pins, even perfectly formed castings cannot be safely removed, halting production.
1.2 Quatre fonctions non négociables
Ejector pins do more than just “push”—they protect both the casting and the mold while ensuring production continuity:
- Controlled Release Force Transmission: Applies uniform thrust across the casting’s surface to avoid local overstress. Par exemple, un cadre de téléphone en aluminium à paroi mince (1mm d'épaisseur) requires 50-80N of ejector force—too little causes sticking, too much leads to bending.
- Mold Cavity Protection: Prevents forced dragging of the casting, which would scratch or chip the mold’s precision cavity (coût du coût $10,000+ to repair). By separating the casting gently, ejector pins extend mold life by 20-30%.
- Casting Integrity Preservation: Distributes force via multiple pins to eliminate deformation. A study by the Die Casting Association found that properly spaced ejector pins reduce casting deformation rates from 8% à <1%.
- Automated Production Synchronization: Integrates with the mold’s opening/closing cycle (typiquement 60-120 secondes par cycle) to match automated production lines. Smart ejector pins with sensors can adjust force in real time, reducing cycle time by 5-10%.
2. Typical Structures & Specialized Variants of Ejector Pins
Ejector pins are not “taille unique”—their design varies based on casting complexity, matériel, and demolding challenges. The table below breaks down common structures and their use cases, with specific design details:
Structure Type | Composants clés | Caractéristiques de conception | Applications idéales |
Standard Cylindrical Pin | – Needle body (main contact part)- Fixed seat (mounts to ejector plate)- Guide bushing (prevents deflection) | – Diamètre: 3-20MM (le plus commun: 5-10MM)- Rapport longueur/diamètre: ≤8:1 (avoids bending)- Tip shape: Plat (90% des candidatures) | Simple castings: pièces de jouets en alliage de zinc, small aluminum brackets (no complex undercuts) |
Segmented Ejector Pin | – Main pin body- Telescoping secondary segments (1-3 sections)- Spring-loaded connectors | – Segments extend sequentially (0.5-2s delay between sections)- Total stroke: 20-50MM (adjustable via spring tension) | Deep-cavity castings: Carters de moteur EV (300profondeur mm), magnesium alloy camera shells |
Flat Section Ejector Pin | – Large, flat tip (10-30Largeur MM)- Reinforced base (prevents tip bending) | – Tip surface: Polished to Ra 0.8 µm (réduit la friction)- Force distribution: 2-3x wider contact area than cylindrical pins | Large flat castings: aluminum laptop palm rests, automotive door panels (avoids indentations) |
Air-Blowing Ejector Pin | – Hollow needle body (0.5-1canal d'air mm)- Built-in check valve (prevents metal backflow)- Compressed air inlet (0.5-0.8Pression MPA) | – Air is released at the moment of ejection (breaks vacuum adsorption)- Tip has 2-4 small air holes (even pressure distribution) | Thin-walled or porous castings: aluminum heat sinks (0.8murs mm), foam aluminum components |
Inductive Smart Ejector Pin | – Integrated strain gauge (measures real-time force)- Temperature sensor (monitors tip heat)- Wireless data transmitter | – Force monitoring range: 0-500N (accuracy ±2N)- Alerts for abnormal force (>10% deviation from setpoint) | High-value castings: supports en aluminium aérospatial, composants de dispositifs médicaux (prevents defects) |
3. Critical Design Elements: Ensuring Reliability & Efficacité
Poorly designed ejector pins are the leading cause of die casting defects. This section covers three non-negotiable design elements—geometric parameters, layout principles, and material selection—with actionable formulas and standards.
3.1 Calculs de paramètres géométriques
Every dimension of an ejector pin must be calculated to avoid failure. Key formulas and limits:
- Diameter Selection: Determined by required ejector force, using the formula:
D = √[(F × K) / (σ_allowed)]
Où:
- D = Ejector pin diameter (MM)
- F = Force d'éjection requise (N) → Calculé comme F = A × μ × P (A = surface de projection de coulée en mm²; μ = friction coefficient: 0.15-0.2 pour l'aluminium; P = pression de serrage du moule en MPa)
- K = facteur de sécurité (1.5-2.0, plus élevé pour les pièces à paroi mince)
- σ_allowed = Contrainte admissible du matériau (MPA: Acier H13 = 800MPa; carbure de tungstène = 1500MPa)
Exemple: Pour une fonderie d'aluminium avec A=10 000 mm², M = 0,18, P=50MPa:
F = 10,000 × 0.18 × 50 = 90 000N
D = √[(90,000 × 1.8) / 800] ≈ 14,3 mm → Sélectionnez une broche de 15 mm de diamètre.
- Rapport longueur/diamètre: Doit être ≤8:1 pour éviter la déviation. Pour les épingles ultra fines (ratio >8:1), Ajouter un bague guide (diamètre intérieur = diamètre de la goupille + 0.02MM) tous les 50 mm de longueur. Par exemple, a 100mm long, 10mm diameter pin (rapport 10:1) needs one guide bushing at the midpoint.
3.2 Principes de disposition pour les systèmes multibroches
For complex castings, multiple ejector pins must be arranged strategically to ensure uniform force:
- Margin Requirement: The edge of each pin must be at least 3mm away from the mold cavity. This prevents cavity chipping and ensures the pin doesn’t interfere with casting features (Par exemple, trous, côtes).
- Force Uniformity: The force difference between any two pins should be ≤10%. Use CAE simulation (Par exemple, ToutCasting) to optimize spacing—pins should be closer to thick-walled areas (higher sticking force) and farther from thin walls (risk of deformation).
- Angle Design: Tilt pins 5°-15° relative to the mold parting surface. This dual-purpose design: 1) Improves exhaust (lets air escape during ejection), 2) Reduces sliding friction between the pin and mold (extending pin life by 15%).
3.3 Sélection des matériaux: Correspondance avec le matériau de moulage
The ejector pin material must withstand high temperatures, friction, and corrosion—select based on the casting alloy:
Casting Alloy | Recommended Ejector Pin Material | Traitement de surface | Durée de vie | Avantages clés |
Alliage en aluminium (ADC12, A380) | H13 hot work mold steel | Éteinte + nitrative (50-70couche μm) | 150,000-200,000 cycles | Balances cost and durability; Facile à machine |
Alliage de magnésium (AZ91D) | QRO-90SUPREME high-speed steel | CVD coating (nitrure d'aluminium en titane, 3-5µm) | 80,000-120,000 cycles | Resists magnesium oxide corrosion; résistance à haute température |
High-Silicon Aluminum (AlSi17CuMg) | YG8 tungsten carbide cemented carbide | Polissage du diamant (Ra ≤0.05 μm) | 500,000+ cycles | Hardness ≥90 HRA; resists silicon particle wear |
Alliage de zinc (Charges 5) | SKD61 mold steel | Placage chromé (10-15µm) | 300,000-400,000 cycles | Faible coût; good wear resistance for low-temperature zinc |
4. Modes de défaillance courants & Solutions éprouvées
Even well-designed ejector pins fail over time—early detection and targeted fixes are critical to minimizing downtime. The table below outlines top failures, causes profondes, and step-by-step solutions:
Failure Mode | Causes profondes | Solutions étape par étape |
Tip Smoothing/Wear | – Sliding friction overheats the pin tip (200-300°C pour la coulée d'aluminium)- Ramollissement du matériau des broches dû à des recuits répétés | 1. Remplacer le matériau des broches par de l'acier rapide de métallurgie des poudres (Par exemple, ASP-60) – 2x plus dur que H13.2. Appliquer un revêtement laser (couche de carbure de tungstène, 0.5-1mm d'épaisseur) jusqu'à la pointe.3. Augmenter la fréquence de lubrification (de la semaine au quotidien) avec huile synthétique PAG. |
Fracture de la broche | – Fissures de fatigue au niveau de la transition du siège fixe (coins pointus)- Force d'éjection excessive (150%+ de valeur de conception)- Goupille pliée provoquant une contrainte inégale | 1. Augmentez le rayon du congé à la transition de R1 à R3 ou plus (réduit la concentration du stress en 50%).2. Installez un capteur de force pour surveiller la force en temps réel – déclenchez une alarme si >120% de consigne.3. Remplacez immédiatement les broches pliées; ajouter des bagues de guidage pour éviter toute flexion future. |
Pin Sticking/Brouillage | – Les copeaux d'aluminium s'accumulent dans l'espace entre la tige et le moule (0.02-0.05MM)- Température du moule trop élevée (fait fondre l'aluminium, provoquant une adhésion)- Lubrification insuffisante | 1. Redessinez la broche avec un rainure en spirale autonettoyante (1profondeur mm, 10Pitch MM) pour expulser les copeaux pendant le mouvement.2. Abaisser la température du moule de 20 à 30 °C (Par exemple, de 250°C à 220°C pour l'aluminium).3. Utilisez un lubrifiant sec (pulvérisation de bisulfure de molybdène) en plus de l'huile – réduit l'adhérence de 70%. |
Uneven Tip Wear | – Poor guide accuracy (pin tilts during movement)- Mold cavity misalignment (creates unilateral pressure)- Dirty guide bushings (increased friction on one side) | 1. Replace standard bushings with linear bearing guide columns (précision de positionnement ±0,01 mm).2. Realign the mold cavity using a laser alignment tool (assurer <0.02désalignement en mm).3. Clean guide bushings daily with compressed air; replace bushings every 50,000 cycles. |
5. Cas d'application pratique: Moulage sous pression du boîtier du moteur EV
To illustrate how ejector pin design solves real-world challenges, here’s a case study of a new energy vehicle (VE) motor housing casting:
5.1 Défi
- Casting Details: Alliage en aluminium (A356) motor housing, 300profondeur mm, 16 sets of integrated heat dissipation fins (2mm d'épaisseur, 15MM Hauteur).
- Questions clés:
- Deep cavity caused high sticking force – standard pins failed to separate the casting.
- Thin heat dissipation fins were prone to bending during ejection.
- Long demolding time (5+ secondes) slowed production cycles.
5.2 Solution: Système de broches d'éjection de liaison à trois étages
- Main Ejector Pins: 8 cylindrical pins (φ8mm, Acier H13, nitride) installed around the housing’s outer edge – provide initial 80% of ejection force to separate the main body.
- Secondary Fins Pins: 6 ultra-slender pins (φ3mm, carbure de tungstène) intégré dans les espaces entre les ailettes de dissipation thermique – appliquez une force ciblée sur les ailettes sans les plier.
- Assistance au taraudage pneumatique: Air comprimé retardé (0.6MPA) libéré de 4 broches de soufflage d'air (φ5mm) 0.5s après l'éjection principale – brise l'adsorption du vide résiduel entre les ailettes et le moule.
5.3 Résultats
- Temps de démoulage: Réduit de 5 s à 2,3 s – efficacité de production accrue de 54%.
- Taux de rendement: Rose de 92% à 99.6% – élimination de la flexion des ailettes et de la déformation du boîtier.
- Épingler la vie: Les broches secondaires en carbure de tungstène ont duré 300,000 cycles – 2x plus longs que les broches H13 standard.
6. Entretien & Meilleures pratiques de gestion
Proactive maintenance extends ejector pin life by 40-60% and prevents unexpected failures. Follow these structured steps:
6.1 Entretien quotidien (Par quart de 8 heures)
- Nettoyage: Wipe pin surfaces with a lint-free cloth to remove aluminum chips, oxide scales, and residual lubricant. For hard-to-reach areas (Par exemple, spiral grooves), use a 0.5mm diameter brush.
- Lubrification: Appliquer 2-3 drops of fully synthetic PAG lubricating oil to each pin’s guide bushing. Avoid over-lubrication – excess oil can mix with molten metal and cause casting defects.
- Inspection visuelle: Check for tip wear, flexion, or corrosion – mark any pins with visible damage for further testing.
6.2 Entretien mensuel
- Dimensional Monitoring: Use a digital caliper to measure the pin tip diameter. Replace pins if wear exceeds 0.1mm (Par exemple, a 10mm pin worn to 9.9mm) – this prevents casting indentations.
- Force Testing: Use a dynamometer to verify ejection force – ensure it stays within ±10% of the design value. Adjust spring tension or replace pins if force is too high/low.
- Guide Bushing Check: Inspect bushings for wear – replace if the inner diameter exceeds the pin diameter by >0.05mm (causes pin deflection).
6.3 Stratégie de pièces de rechange
- Stock Ratio: Maintain a 1:2 spare part ratio for critical pins (Par exemple, 20 spare pins for 10 active pins in a production line).
- Customization Lead Time: Work with suppliers to ensure custom-sized pins (Par exemple, φ3mm tungsten carbide pins) have a lead time ≤7 days – minimizes downtime during failures.
- Labeling System: Mark spare pins with material, diamètre, et longueur (Par exemple, “H13, φ8mm, 100MM”) – ensures quick replacement.
7. Le point de vue de Yigu Technology sur les broches d'éjection moulées sous pression
À la technologie Yigu, we believe ejector pins are a “precision link” that directly impacts production efficiency and casting quality—yet they are often overlooked in mold design. Many manufacturers focus on mold cavities or injection parameters but use generic ejector pins, leading to avoidable defects like bent castings or pin breakages.
Nous recommandons un digital-driven design approach: Use CAE simulation to model ejection force distribution and pin deflection before mold production—this cuts trial-and-error time by 50%. For high-volume EV component production, nous préconisons les éjecteurs intelligents avec capteurs intégrés : ils fournissent des données en temps réel sur la force et la température, permettant une maintenance prédictive (remplacer les broches avant la panne plutôt qu'après).
Nous mettons également l'accent sur la correspondance des matériaux: Pour les pièces moulées en aluminium à haute teneur en silicium (une tendance croissante dans les véhicules électriques), les broches en carbure de tungstène sont un investissement rentable : leur 500,000+ la durée de vie du cycle compense le coût plus élevé par rapport. Acier H13. En traitant les éjecteurs comme un élément de conception critique (pas seulement un “pièce standard”), les fabricants peuvent réaliser 99.5%+ taux de rendement et réduire les coûts de maintenance en 30%.