Dans la fabrication moderne, des boîtiers de transmission automobile aux boîtiers d'électronique grand public, le processus de coulée constitue la pierre angulaire de la production de complexes, pièces métalliques en grand volume. Il transforme le métal fondu en composants précis grâce à une pression contrôlée, température, et le timing. Cet article détaille le flux de travail complet du moulage sous pression, de la préparation du moule au post-traitement, met en évidence les points critiques de contrôle de qualité, et résout les défis de processus courants, vous aidant à maîtriser la technologie pour une production fiable.
1. Quelles sont les étapes principales du processus de moulage sous pression?
Le processus de moulage sous pression suit un processus linéaire, flux de travail étape par étape avec cinq étapes interconnectées. Chaque étape impacte directement la qualité finale de la pièce, et sauter ou précipiter une étape entraîne des défauts. Vous trouverez ci-dessous une ventilation détaillée avec des paramètres exploitables:
1.1 Scène 1: Préparation des moisissures (Fondation de précision)
Les moules sont le « modèle » du moulage sous pression : leur conception et leur débogage déterminent la précision des pièces..
| Tâche | Exigences clés | Paramètres critiques | But |
| Conception de moisissure | – Alignement des surfaces de joint (pas de décalage >0.02MM)- Calcul du système de gate (diamètre de la carotte principale: 8-15mm en fonction de la taille de la pièce)- Structures auxiliaires (volume de la rainure de trop-plein: 5-10% du volume de la cavité; profondeur de la rainure d'échappement: 0.05-0.1MM) | – Simulation de débit: Assurez-vous que le liquide métallique remplit la cavité en 0,05 à 0,2 s.- Angle de projet: 1-3° pour un démoulage facile | Évitez les turbulences, gaz piégé, et dégâts de démoulage |
| Sélection des matériaux de moule | Noyau/cavité du moule: Acier pour moules pour travail à chaud H13 | Dureté de trempe: CRH 48-52; Température de trempe: 550-600° C | Résister à 100,000+ cycles de coulée; Résiste à la fatigue thermique |
| Installation du moule & Débogage | – Fixer le moule sur le plateau de la machine de moulage sous pression (erreur de parallélisme <0.05mm / m)- Mécanisme d'éjection de test (précision de la course de la tige de poussée: ± 0,1 mm)- Préchauffer le moule | Température de préchauffage: 150-250° C (alliages en aluminium); 100-180° C (alliages de zinc) | Réduire la perte de température du liquide métallique; Améliorer la capacité de remplissage |
1.2 Scène 2: Préparation de métal fondu (Garantir la qualité des matériaux)
La mauvaise qualité du métal ruine même le meilleur moule : cette étape se concentre sur la pureté et la fluidité..
| Étape | Détails de l'opération | Paramètres clés | Contrôle de qualité |
| Matière première de fusion | Peser les lingots de métal (Par exemple, Alliage d'aluminium A380) par recette; Faire fondre au four à creuset | – Alliages en aluminium: 670-720° C- Alliages de zinc: 400-450° C- Alliages de magnésium: 650-700° C (protection contre les gaz inertes) | Évitez la surchauffe (provoque la combustion de l'alliage); Prévenir la sous-chauffe (réduit la fluidité) |
| Raffinage & Dégazage | Ajouter un agent de raffinage (Par exemple, hexachloroéthane pour l'aluminium); Utilisez du gaz argon pour remuer | – Temps de raffinage: 10-15min- Débit d'argon: 5-10 L/min | Élimine les impuretés (contenu <0.1%); Réduire la teneur en gaz (≤0,15 ml/100 g de métal) |
| Surveillance de la qualité | – Suivi de la température en temps réel (précision du thermomètre infrarouge: ± 2 ° C)- Échantillonnage pour la composition chimique (via un spectromètre d'analyse spectrale) | Assurer la conformité des qualités d’alliage (Par exemple, Si le contenu 7.5-9.5% pour A380) | Évitez la ségrégation des composants; Prévenir la dégradation des performances |
1.3 Scène 3: Remplissage par injection (Noyau de moulage sous pression)
Cette étape utilise une pression et une vitesse élevées pour forcer le métal dans le moule : la précision élimine ici les défauts internes..
1.3.1 Processus d'injection en deux étapes (Norme de l'industrie)
| Étape d'injection | But | Paramètres clés | Erreurs courantes pour éviter |
| Remplissage à basse vitesse | Remplir la chambre de pression; Évitez les éclaboussures de métal | Vitesse: 0.1-0.5 MS; Pression: 5-15MPA | Trop rapide → Emprisonnement d'air; Trop lent → Le métal se solidifie tôt |
| Remplissage à grande vitesse | Remplir rapidement la cavité du moule; Garantir la formation de fonctionnalités complexes | Vitesse: 2-8 MS (alliages en aluminium); 1-3 MS (alliages de zinc); Pression: 30-70MPA | Trop lent → Remplissage incomplet; Trop rapide → Turbulence (provoque de la porosité) |
1.3.2 Booster & Holding
Après remplissage de la cavité, appliquer une pression de suralimentation et la maintenir pour compenser le retrait:
- Pression de suralimentation: 50-100MPA (plus élevé pour les pièces à parois épaisses);
- Temps de maintien: 2-10s (dépend de l'épaisseur de la pièce: +1s par 2 mm d'épaisseur);
- Résultat: Élimine le rétrécissement interne; Assurer la densité des pièces (≥98 %).
1.4 Scène 4: Ouverture du moule & Retrait des pièces (Évitez les dommages secondaires)
Une manipulation douce évite la déformation des pièces ou les rayures de surface.
| Opération | Méthodes | Exigences clés |
| Ouverture du moule | La machine de moulage sous pression éloigne le moule en mouvement du moule fixe | Vitesse d'ouverture: 50-100 mm / s (lentement d'abord, puis vite) |
| Éjection de pièce | Le mécanisme d'éjection fait sortir la pièce (avec gâteau de porte et coureurs) | Force d'éjection: Uniforme (utiliser plusieurs tiges de poussée pour les grandes pièces) |
| Nettoyage initial | Retirer le gâteau de porte et les coureurs (manuel pour petits lots; robotique pour production de masse) | Planéité de la surface de coupe: Ra ≤6,3 μm |
1.5 Scène 5: Post-traitement (Finaliser la qualité des pièces)
Transforme les pièces moulées brutes en pièces prêtes à être commercialisées (les détails se trouvent dans la section) 2.
2. Comment contrôler la qualité à chaque étape du processus de moulage sous pression?
Le contrôle qualité n’est pas seulement une vérification finale : il est intégré à chaque étape. Vous trouverez ci-dessous un système d'assurance qualité étape par étape:
| Étape de moulage sous pression | Article de contrôle de qualité | Méthode de test | Normes/Critères d'acceptation |
| Préparation des moisissures | Précision du moule | Coordonner la machine à mesurer (Cmm) | Tolérance des dimensions de la cavité: IT8-IT10 |
| Métal fondu | Contenu en gaz | Essai de pression réduite (RPT) | ≤0,15 ml/100 g (alliages en aluminium) |
| Remplissage par injection | Stabilité du processus de remplissage | Capteurs de pression + Système d'acquisition de données | Fluctuation de pression <± 5%; Fluctuation de la vitesse <±10% |
| Ouverture du moule & Suppression | Qualité de surface des pièces | Inspection visuelle + Loupe (10x) | Pas de fissures, fermetures à froid, ou de graves bavures |
| Post-traitement | – Précision dimensionnelle- Qualité interne- Propriétés mécaniques | – Cmm- Détection des défauts aux rayons X- Test de traction + Essai de dureté | – Tolérance: ± 0,05 mm (dimensions clés)- Pas de porosité interne (OIN 17636-1 Niveau 2)- Résistance à la traction: ≥200MPa (A380 en aluminium); Dureté: HB 80-100 |
3. Quels sont les défauts courants du processus de moulage sous pression et leurs solutions?
Même avec un contrôle strict, des défauts peuvent survenir : des solutions ciblées permettent d'économiser du temps et du matériel.
| Type de défaut | Caractéristiques visuelles/détectées | Cause première | Solutions pratiques |
| Porosité | De minuscules bulles d'air (visible via les rayons X ou les trous d'épingle en surface) | – Gaz de cavité piégé- Teneur élevée en gaz liquide métallique- Vitesse de remplissage rapide | 1. Agrandir les rainures d'échappement (profondeur 0,1-0,15 mm); 2. Prolongez le temps de dégazage à 15-20 minutes; 3. Réduisez la vitesse de remplissage à grande vitesse en 10-20% |
| Rétrécissement | Dépressions sur la surface de la pièce ou vides internes (La radiographie montre des zones sombres) | – Pression de suralimentation insuffisante- Refroidissement trop rapide (perte de chaleur locale)- Temps de maintien trop court | 1. Augmenter la pression de suralimentation à 60-80MPa; 2. Ajoutez des inserts de refroidissement dans les points chauds; 3. Prolonger le temps de maintien de 2 à 3 s |
| Arrêt à froid | Coutures linéaires sur la surface de la pièce (couches métalliques non fondues) | – Basse température du liquide métallique- Vitesse de remplissage lente- Surface du moule froid | 1. Augmenter la température du métal de 10 à 20°C; 2. Augmentez la vitesse de remplissage à grande vitesse en 0.5-1 MS; 3. Vérifier le préchauffage du moule (s'assurer qu'il n'y a pas de points froids) |
| Souche de moisissure | Rayures ou adhérence du matériau sur la surface de la pièce | – Cavité de moule brute (Rampe >0.8µm)- Agent de démoulage défaillant- Température de moule élevée | 1. Polir la cavité du moule à Ra ≤0,4 μm; 2. Remplacer l'agent de démoulage (utiliser à base d'eau pour l'aluminium); 3. Abaisser la température du moule de 20 à 30 °C |
| Fissure | Lignes fines sur une partie (surtout au niveau des filets) | – Petit rayon de congé (<1MM)- Refroidissement inégal- Stress résiduel | 1. Optimiser la conception des pièces (rayon de congé ≥2mm); 2. Canaux de refroidissement du moule d’équilibrage (différence de débit <10%); 3. Ajouter un recuit de soulagement des contraintes (120-180°C pendant 2-4h) |
4. Le point de vue de Yigu Technology sur le processus de moulage sous pression
À la technologie Yigu, nous regardons le processus de coulée comme une « chaîne de précision systématique » : chaque étape est liée, et un maillon faible gâche toute la partie. Nos données montrent 65% des défauts proviennent du fait d’ignorer les contrôles précoces (Par exemple, préchauffage du moule ou dégazage du métal) plutôt que des correctifs de post-traitement.
Nous recommandons une approche de « contrôle préventif »: Pour pièces automobiles en aluminium, nous utilisons l'IA pour surveiller la pression d'injection (ajustement en temps réel à ±2MPa) et température du moule (maintenir une stabilité de ±5°C); Pour les pièces en zinc de l'électronique grand public, nous optimisons les systèmes de contrôle pour réduire les taux de porosité à <0.5%. En intégrant la veille numérique (Par exemple, Capteurs IoT pour la température du métal en fusion) et gestion du cycle de vie des moules, nous aidons nos clients à réduire les taux de défauts en 30% et prolonger la durée de vie du moule en 20%.
5. FAQ: Questions courantes sur le processus de moulage sous pression
T1: Quelle est la différence entre le moulage sous pression haute pression (HPDC) et moulage sous pression basse pression (LPDC) en phase d'injection?
HPDC utilise la haute pression (30-100MPA) et la vitesse (2-8 MS) pour un remplissage rapide - idéal pour les parois minces, parties complexes (Par exemple, bobines de téléphone). LPDC utilise une basse pression (0.05-0.2MPA) et remplissage lent (assisté par gravité)-mieux pour les parois épaisses, pièces à haute résistance (Par exemple, culasses de moteur) car cela réduit la porosité.
T2: Combien de temps dure un moule de moulage sous pression typique, et comment prolonger sa durée de vie?
Un moule en acier H13 standard dure 100,000-200,000 cycles. Prolonger la vie: 1. Nettoyer la cavité du moule après chaque 500 cycles (enlever les résidus); 2. Évitez la surchauffe (surveiller la température du moule en temps réel); 3. Utiliser de l’huile d’entretien des moules (empêche la rouille pendant les temps d'arrêt); 4. Réparez rapidement les petites rayures (via un revêtement laser).
T3: Le processus de moulage sous pression peut-il être utilisé pour les métaux à point de fusion élevé comme l'acier?
Non. Le point de fusion de l’acier (1450-1510° C) dépasse la résistance thermique de l'acier pour moule H13 (température de fonctionnement maximale ~600°C), provoquant une usure rapide du moule. Le moulage sous pression est principalement destiné aux alliages non ferreux (aluminium, zinc, magnésium) avec des points de fusion <800° C. Pour les pièces en acier, forging or sand casting is more suitable.