Réduire le retrait dans le moulage sous pression métal : techniques éprouvées pour pièces de précision

Le moulage métallique, comme toutes les méthodes industrielles, nécessite une bonne dose de précision et de fidélité au design prévu. Cependant, les choses sont rarement aussi simples qu'exécuter une méthode de production car des variables non calculées peuvent surgir et ruiner un design avec des bosses, de minuscules espaces et le sujet d'aujourd'hui : le retrait.

Le taux de retrait doit être contenu dans une certaine plage pour que le produit final soit précis. Le mieux qu'on puisse faire est de maintenir un changement contrôlé et d'avoir des mesures adaptées pour empêcher ces changements de devenir incontrôlables. Il existe des garde-fous de base et certaines choses à garder à l'esprit avant de se lancer dans le moulage sous pression.

Étudier les niveaux de retrait et de dilatation

La première chose à garder à l'esprit est les propriétés du matériau choisi. Cela peut sembler évident mais se complique vite quand il faut considérer différents grades d'alliages, niveaux de retrait vs contraction, et propriétés des matériaux dans l'alliage. La recherche sur les matériaux et leur évolution au chauffage et refroidissement est une préparation vitale.

Avec les métaux en fusion, il y a 3 types distincts de retrait : contraction pendant le refroidissement liquide, retrait de solidification, et contraction solide. Bien que chaque matériau les vive à des niveaux d'expansion/contraction et températures d'ébullition/solidification différents, il y a une règle générale pour les métaux. Les contractions liquides se produisent près de la plage de température de liquéfaction et peuvent changer le taux de changement de densité rapidement. Il est important d'utiliser le moins de surchauffe possible ici, diminuant ainsi le retrait et les micro-cavités.

Le retrait de solidification est le suivant à surveiller. Les alliages de moulage sous pression se rétractent significativement, mais il faut se souvenir que l'aluminium remporte la palme avec 6,5 % pendant la solidification, tandis que le magnésium et le zinc ne se rétractent que d'environ 4 % ou 3 % respectivement. Notons que l'aluminium avec un pourcentage plus élevé de silicium peut réduire le retrait volumique global. Le retrait de solidification est responsable de beaucoup de porosité dans la pièce finale, donc il est important de connaître le niveau de changement de taille avant de choisir le matériau et en contrôlant la température.

La contraction solide est la plus notoirement difficile à calculer. Pour cet aspect, le retrait se produit proportionnellement au volume de matériau utilisé, c'est-à-dire une diminution de pouce par pouce de matériau. Diecasting.org offre un excellent résumé des calculs.

Suivre les températures

Encore une fois, cela peut sembler évident au premier abord, mais en considérant tout ce qu'il faut surveiller pour bien monitorer le flux de température, il y a quelques astuces majeures du métier à garder en tête.

Lors du moulage sous pression, on doit chauffer le métal pour obtenir des caractéristiques de fusion appropriées, mais sans atteindre pleinement son état liquide. La surchauffe peut entraîner un niveau de contraction inutile menant à des imperfections. De l'autre côté, surveiller le refroidissement est aussi important. Avec certaines méthodes comme le moulage sous pression assisté par vide, il est préférable de garder l'équipement de traitement prêt à former l'objet avant qu'il ne solidifie complètement, car les métaux peuvent refroidir jusqu'à 100 °C par minute.

Connaître votre moule et votre méthode de dépôt

Il est juste de dire que votre objet ne sera aussi bon que votre moule. Il y a quelques défauts courants dans cette zone. Certaines zones du moule peuvent être plus lourdes selon la forme de l'objet désiré. Cela crée des écarts dans les taux de solidification et contraction. Le meilleur remède est d'utiliser une cannelure de coulée différente.

Différentes cannelures ont différentes propriétés quant à leur style de dépôt du métal en fusion, et il est utile de les connaître. Une cannelure correctement dimensionnée attachée directement aux sections plus lourdes du moule peut alimenter la matière de façon à atténuer le retrait pendant le refroidissement. De plus, utiliser une grille arrondie plutôt que plate ou carrée sur la cannelure peut réduire davantage le risque de défauts.

Les cannelures étroites ou coniques peuvent pulvériser le métal au lieu de le verser dans la cavité. Dans cette méthode, certaines sections de l'objet se solidifient avant que le moule ne soit rempli. Des cannelures centrales plus larges ou multiples sont donc plus uniformes pour déposer le métal en fusion.