Le système de glissières moulées sous pression est le “réseau vasculaire” du processus de moulage sous pression, sans un système bien conçu, le métal en fusion ne peut pas s'écouler facilement dans la cavité du moule, conduisant à des défauts comme des fermetures à froid, porosité, ou sous-casting. En tant que seul canal reliant le dispositif d'injection à la cavité du moule, cela a un impact direct sur l’efficacité de la production, qualité des pièces, et durée de vie du moule. Pour les fabricants confrontés à des taux de défauts élevés ou à une production lente, l'optimisation du système de guidage est une solution rentable. Cet article décompose sa structure, paramètres de conception clés, solutions aux défauts, et des applications spécifiques à l'industrie pour vous aider à créer un système d'alimentation fiable.
1. Définition de base & Rôle du système de coulisses de moulage sous pression
Avant de plonger dans les détails de conception, il est essentiel de comprendre la fonction de base du système de coureurs et pourquoi c'est important. Cette section utilise un définition + rôle principal structure, avec les termes clés mis en évidence pour plus de clarté.
1.1 Qu'est-ce qu'un système de coulisses de moulage sous pression?
Le système de canaux de moulage sous pression est un ensemble de canaux conçus avec précision dans le moule qui transportent métal fondu du dispositif d'injection (Par exemple, chambre de pression) à la cavité du moule. Son essence est un réseau à double fonction: il conduit à la fois le métal (comme canal d'écoulement) et la chaleur (contrôler la solidification), s'assurer que le métal atteint chaque coin de la cavité de manière contrôlée, de manière uniforme. Contrairement aux simples “tuyaux,” chaque partie du système de canaux est adaptée à une dynamique d'écoulement et à des propriétés de matériaux spécifiques.
1.2 Rôles principaux dans la production de moulage sous pression
Un système de coulisses bien conçu remplit quatre rôles non négociables, sans lesquels un moulage de haute qualité est impossible:
- Livraison contrôlée de métaux: Régule la vitesse, pression, et la température du métal en fusion pour éviter les turbulences ou les éclaboussures (qui provoquent la porosité).
- Distribution uniforme: Pour moules multi-empreintes ou pièces complexes mono-empreintes, il répartit le métal uniformément dans toutes les branches, garantissant un remplissage et une solidification constants.
- Prévention des défauts: Agit comme un “filtre” pour piéger les inclusions d'oxyde et guider le gaz vers l'extérieur (via des rainures de décharge connectées), réduire les défauts internes.
- Protection contre les moisissures: Minimise l'usure de la cavité du moule en absorbant l'impact initial du métal en fusion à grande vitesse, prolongeant ainsi la durée de vie du moule en 20-30%.
2. Structure hiérarchique du système de canaux de moulage sous pression
Le système de coulisses n'est pas un canal unique mais un assemblage coordonné de quatre parties. Chaque composant a une fonction unique, et leur collaboration est la clé d'une production fluide. Le tableau ci-dessous utilise un répartition pièce par pièce pour expliquer leur conception, fonction, et paramètres typiques:
| Composant | Caractéristiques de conception | Fonction de base | Paramètres typiques (Alliage en aluminium) |
| Chaîne principale (Sprue) | – Légère conicité (1-3° angle du cône)- Surface intérieure lisse (Ra ≤ 0.8 µm)- Connecté directement à la chambre de pression | Transfère le métal fondu du poinçon d’injection au canal transversal; facilite le démoulage grâce à une conception conique | – Diamètre d'entrée: ≥70 % du diamètre de la chambre de pression (Par exemple, 21mm pour une chambre de pression de 30 mm)- Longueur: ≤150mm (pour minimiser les pertes de chaleur) |
| Coureur croisé | – Droit ou courbé (éviter les virages serrés)- Surface de section transversale constante (circulaire ou trapézoïdale)- Coins arrondis (rayon ≥3mm) | Distribue le métal horizontalement sur chaque porte intérieure; maintient une pression et une vitesse constantes | – Diamètre: ≈√(poids de lancer en grammes) (Par exemple, 8mm pour un casting de 60g)- Perte de pression: ≤5MPa par 100 mm de longueur |
| Porte intérieure | – Mince, structure en forme de feuille- Positionné sur la zone de dernier remplissage de la cavité- Épaisseur réglable | Agit comme le “soupape finale” pour contrôler le flux de métal dans la cavité; assure que la cavité se remplit avant que le coureur ne se solidifie | – Épaisseur: 0.5-2MM (0.5mm pour les pièces à paroi mince, 2mm pour les grandes pièces de structure)- Largeur: 2-5x épaisseur (pour éviter une solidification prématurée) |
| Rainure de secours (Débordement) | – Volume plus grand que le coureur- Connecté à l'extrémité de la cavité ou du canal- Equipé de fentes d'échappement | Collecte l'excès de métal fondu, inclusions d'oxydes, et gaz piégé; empêche le reflux dans la cavité | – Volume: 1.5-2x le volume de la plus grande section de glissière- Profondeur: ≥1,2x épaisseur de la porte intérieure |
3. Paramètres de conception clés: Géométrie, Dynamique des fluides, et adaptation des matériaux
La conception d'un système de coureurs nécessite d'équilibrer trois facteurs critiques: dimensions géométriques (pour s'adapter au moule), dynamique des fluides (pour contrôler le flux), et les propriétés des matériaux (pour correspondre à l'alliage). Cette section utilise un structure facteur par facteur avec des données et des règles spécifiques pour garantir la praticité.
3.1 Spécifications des dimensions géométriques
Les paramètres géométriques affectent directement l'efficacité du flux et le démoulage. Ci-dessous sont règles à suivre pour l'aluminium, magnésium, et alliages de cuivre:
- Chaîne principale:
- Angle de conicité: 1° pour les petits moules (<200MM), 3° pour les grands moules (>500mm) (équilibre le démoulage et le flux de métal).
- Tous les adaptateurs (Par exemple, canal principal vers le canal transversal) doit avoir un rayon arrondi de ≥3 mm ; les coins pointus provoquent des turbulences et la formation d'oxyde.
- Coureur croisé:
- Pour l'aluminium: Diamètre = √(poids de lancer en grammes) (formule empirique vérifiée dans 10,000+ essais).
- Pour le magnésium: Diamètre = 1,2x diamètre de l'aluminium (le magnésium a une viscosité plus faible et nécessite des canaux plus grands pour éviter une vitesse excessive).
- Pour le cuivre: Diamètre = 1,5x diamètre de l'aluminium (le cuivre refroidit rapidement, nécessitant des canaux plus grands pour maintenir la température).
- Porte intérieure:
- Épaisseur: Jamais moins de 0,5 mm (risque de solidification prématurée) ou plus de 2 mm (risque de rétrécissement).
- Longueur: ≤5 mm (la porte courte réduit la perte de pression et garantit que la porte se solidifie en premier, empêchant ainsi le reflux).
3.2 Considérations sur la dynamique des fluides
La dynamique des fluides détermine le comportement du métal en fusion dans le système de canaux. Deux nombres clés sans dimension et un paramètre de pression doivent être contrôlés:
- Nombre de Reynolds (Concernant): Mesure la turbulence d'écoulement. Maintenir Re ≥ 4 000 : cela garantit un écoulement turbulent, ce qui favorise l'échange thermique et maintient le métal liquide plus longtemps. Pour l'aluminium, cela se traduit par une vitesse d'injection de 3-5 MS.
- Numéro Froud (Fr): Mesure le risque d'éclaboussures. Gardez Fr ≤ 1 : cela empêche le métal de “splashing” against the runner walls (qui emprisonne l'air). For a cross runner with a 10mm diameter, this means a maximum speed of 4.5 MS.
- Pressure Drop Gradient: Controls pressure consistency. La perte de pression par 100 mm de longueur de canal doit être ≤5 MPa : cela garantit que le métal atteint la partie la plus éloignée de la cavité avec suffisamment de pression pour combler les espaces..
3.3 Principes d'adaptation des matériaux
Différents alliages ont des propriétés uniques, et le système de glissières doit être ajusté en conséquence. Le tableau ci-dessous met en évidence modifications de conception spécifiques au matériau:
| Type d'alliage | Ajustements de conception des coureurs | Traitement de surface | Précautions clés |
| Alliage en aluminium (ADC12) | – Dimensions standards (selon les règles géométriques)- Traverse trapézoïdale (meilleure rétention de la chaleur) | – Polonais en Ra 0.8 µm- Soudage par recouvrement de chrome-molybdène (pour les zones à forte usure) | Évitez la longueur excessive des coureurs (>200MM) pour éviter les pertes de chaleur. |
| Alliage de magnésium (AZ91D) | – Plus grande surface transversale (1.2x aluminium)- Vestes de préchauffage (maintenir 200-250°C) | – Électropolition (Ra ≤ 0.4 µm)- Revêtement anti-oxydation (pour éviter la réaction magnésium-air) | Utilisez une purge à l'azote dans le canal pour réduire l'oxydation. |
| Alliage de cuivre (C95400) | – Traverse en spirale (ralentit le refroidissement)- Murs épaissis (2x aluminium) | – Placage chromé dur (5-10μm d'épaisseur)- Revêtement céramique résistant à la chaleur | Gardez la longueur du coureur ≤ 100 mm (le cuivre refroidit trop vite au-delà de cette limite). |
4. Défauts typiques des systèmes de guidage: Causes et solutions
Même les systèmes de guidage bien conçus peuvent développer des défauts dus à l'usure., dérive des paramètres, ou des changements importants. Cette section utilise un défaut-cause-solution structure pour vous aider à dépanner rapidement:
| Type de défaut | Principales causes | Solutions étape par étape |
| Séparation à froid | 1. Surface transversale du coureur insuffisante (le métal refroidit avant de remplir)2. Basse température de moisissure (≤180°C pour l'aluminium)3. Vitesse d'injection lente (<2 MS) | 1. Expand runner diameter by 15-20% (Par exemple, from 8mm to 9.6mm for a 60g casting).2. Increase mold temperature to recommended value +20°C (Par exemple, 220°C pour ADC12).3. Raise injection speed to 3-4 MS (ensure Re ≥ 4000). |
| Porosité (Trous d'aération) | 1. Pauvre échappement (blocked relief grooves or no serpentine exhaust slots)2. Turbulent flow (sharp turns in cross runner)3. High moisture in raw materials | 1. Add serpentine exhaust slots (depth 0.1mm, width 5mm) to relief grooves.2. Replace sharp turns with rounded corners (rayon ≥5 mm).3. Dry raw materials at 120-150°C for 4-6 heures (reduce moisture to <0.1%). |
| Erosion Corrosion | 1. Excessive injection speed (>5 MS)2. Soft mold material (CRH < 45)3. Oxide inclusions in molten metal | 1. Reduce injection speed to <4 MS (check Fr ≤ 1).2. Rework mold with H13 steel (CRH 48-52) or add hard chrome plating.3. Install a ceramic filter in the main channel (50μm pore size) to trap inclusions. |
| Shrinkage in Runner | 1. Temps de maintien court (<5 secondes)2. Small relief groove volume (<1.5x runner volume)3. Refroidissement inégal (hot spots in runner) | 1. Extend holding time to 8-12 secondes (matches aluminum solidification time).2. Increase relief groove volume to 2x runner volume.3. Add cooling water channels (distance 10mm from runner walls) to eliminate hot spots. |
5. Conceptions de systèmes de guidage spécifiques à l'industrie
Runner systems are not “taille unique”—different industries have unique requirements, from miniaturization to high-pressure resistance. Ci-dessous sont three key industry applications with real-world design examples:
5.1 Pièces automobiles (Alliage en aluminium)
Automotive die casting (Par exemple, moteurs, battery frames) demands high pressure resistance and uniform filling. Key design features:
- Multi-Layer Composite Runners: For large parts like EV battery frames (weight >5kg), use a 2-layer cross runner system—upper layer for main flow, lower layer for branch distribution—to handle working pressures >20MPa.
- Integrated Relief Grooves: Positionner les rainures de dégagement à un angle de 45° par rapport à la cavité (au lieu de droit) pour mieux piéger les gaz et les inclusions.
- Exemple: Le plancher arrière Giga-casting de Tesla utilise un canal principal de 12 mm, 10mm traverses, et des portes intérieures de 1,5 mm, optimisées via la simulation CAE pour réduire la porosité à <1%.
5.2 Électronique grand public (Alliage zinc/magnésium)
Électronique grand public (Par exemple, cadres moyens de téléphone, Enveloppes d'ordinateur portable) nécessitent une miniaturisation et des surfaces lisses. Key design features:
- Patins miniaturisés en forme d'éventail: Pour petites pièces (poids <10g), utiliser des portes intérieures en forme d'éventail d'une largeur minimale de 2 mm et d'une rugosité de surface Ra <0.4 µm (obtenu grâce à un polissage de précision).
- Longueur du coureur court: Longueur totale du coureur ≤50mm (réduit les pertes de chaleur pour le zinc, which solidifies fast).
- Exemple: A smartphone middle frame (ZAMAK en alliage de zinc 5) uses a 4mm main channel, 3mm cross runner, and 0.8mm inner gate—producing 1000 parts/hour with a 99.5% yield.
5.3 Dispositifs médicaux (Alliage en titane)
Medical die casting (Par exemple, poignées des instruments chirurgicaux) requires biocompatibility and no metal precipitation. Key design features:
- Biocompatible Titanium Runners: Use pure titanium (Grade 2) for runner components—avoids nickel or chrome precipitation (harmful to human tissue).
- Full Electropolishing: All runner surfaces are electropolished to Ra <0.2 μm—eliminates micro-pores where bacteria could grow.
- Self-Cleaning Structure: Ajoutez une légère spirale au coureur transversal (1 tour par 50 mm de longueur) à “gratter” résidus et éviter l’accumulation – essentiel pour une production stérile.
6. Le point de vue de Yigu Technology sur les systèmes de coulisses de moulage sous pression
À la technologie Yigu, nous pensons que le système de coureurs est le “héros méconnu” du moulage sous pression - de nombreux fabricants le négligent, conduisant à des défauts et des coûts évitables. Trop souvent, les équipes se concentrent sur les empreintes de moule ou les paramètres d'injection mais utilisent des conceptions génériques de canaux, qui ne tiennent pas compte des propriétés des matériaux ou de la géométrie de la pièce.
Nous recommandons un approche axée sur la simulation: Utiliser le logiciel IAO (Par exemple, Flux de moulage) pour simuler le flux des canaux avant la production du moule : cela prédit les problèmes tels que les turbulences ou le remplissage irrégulier et réduit le temps d'essais et d'erreurs de 50%. Pour moules multi-empreintes, nous préconisons également “conception de coureur équilibrée”— ajuster les sections transversales des branches pour garantir les différences de débit <5% (obtenu via des tests de débitmètre).
Pour les clients ayant une production en grand volume, nous suggérons de recycler les condensats des canaux (pureté >99%)—cela réduit les coûts des matériaux de 15-20% tout en gardant la qualité. En traitant le système de canaux comme un élément essentiel de la chaîne de production (pas seulement un “composant latéral”), manufacturers can significantly improve yield and reduce waste.
7. FAQ: Questions courantes sur les systèmes de coulisses de moulage sous pression
T1: À quelle fréquence dois-je inspecter et entretenir le système de guidage?
Pour une production à volume élevé (>5000 parties/jour), inspect runner dimensions (diamètre, épaisseur) chaque 5000 parts—repair if deviation exceeds 0.1mm (Par exemple, a 8mm runner wearing to 7.9mm). Nettoyer les dépôts de carbone dans le coureur chaque semaine (utilisez une brosse en nylon de 3 mm, pas d'acier, pour éviter de rayer les surfaces). Pour les temps d'arrêt du moule >1 semaine, appliquer de l'huile antirouille sur les glissières pour éviter la corrosion.
T2: Puis-je réutiliser le condensat des canaux, et quelles précautions dois-je prendre?
Oui : condensat de canalisation (le métal solidifié dans le canal après coulée) peut être réutilisé s’il est traité correctement. D'abord, séparer le condensat du canal de la ferraille (pas de métal creux, qui peut présenter des défauts). Alors, refondez-le avec 10-15% nouveaux lingots d'alliage (pour ajuster la composition) et dégazer complètement (dégazage rotatif de l'argon pour 10 minutes). Pour l'aluminium, s'assurer que le matériau réutilisé représente ≤ 30 % de la masse fondue totale (pour éviter l'accumulation d'impuretés).
T3: Comment choisir entre une glissière à section circulaire et trapézoïdale?
Choisir sections circulaires pour les applications à haute pression (Par exemple, pièces automobiles) —ils ont une résistance uniforme et minimisent la perte de pression (20% moins que trapézoïdal). Choisir sections trapézoïdales (largeur supérieure > largeur inférieure) pour un démoulage facile (spécialement pour les alliages de magnésium, qui collent plus facilement aux moules) et une meilleure rétention de la chaleur (les surfaces trapézoïdales ont 15% plus de contact avec le moule, ralentissement du refroidissement).