Moulage d'aluminium dans l'usinage CNC :avantages, inconvénients et comment choisir la meilleure méthode

Lors de la conception d’une pièce usinée, l’une des principales considérations est son matériau. Les alliages d'aluminium sont couramment utilisés dans l'usinage CNC pour diverses industries et applications. Cependant, avant de pouvoir être façonné en pièces de précision, il doit d’abord subir l’un des nombreux processus de moulage. 

Chaque méthode de coulée offre des avantages et des considérations uniques. Cet article explore les avantages et les inconvénients de l'usinage CNC de l'aluminium et donne un aperçu des techniques de moulage les plus courantes et pourquoi chacune d'elles pourrait être recommandée pour un projet. 

Les clients choisissent souvent l’aluminium pour son attrait visuel, car il permet d’obtenir une finition très brillante. La plupart des alliages d'aluminium sont également très résistants à la corrosion et ne nécessitent pas de peinture ou de finition. Et bien sûr, l’aluminium est bien connu pour son rapport résistance/poids; it’s ideal for applications requiring lightweight materials, such as those in the auto and aerospace industries. L'aluminium étant plus conducteur que la plupart des autres types de métaux (à l'exception du cuivre), il est souvent utilisé dans les composants et les boîtiers électriques.

Du point de vue de l'usinage CNC, l'aluminium présente plusieurs avantages. Il est plus facile à usiner car il s’écaille plus facilement et est généralement plus facile à façonner, ce qui entraîne des temps de cycle plus rapides. Cela nécessite également moins d’ébavurage lors du processus de finition. Parce qu’il n’est pas aussi dur que l’acier ou le fer, les outils utilisés pour usiner l’aluminium durent considérablement plus longtemps avant de devoir être remplacés. En fin de compte, cela nécessite moins de main d'œuvre et peut être un bon choix pour les commandes de pièces en gros volume.

Inconvénients potentiels de l'usinage CNC de l'aluminium

Bien que l’aluminium présente un rapport résistance/poids élevé, il n’est toujours pas aussi résistant que le fer ou l’acier. Et même si l'aluminium est facile à usiner, il peut être plus difficile à souder et à maintenir des tolérances serrées, car il a tendance à fléchir de manière inégale lorsqu'il est exposé à des températures élevées.

La porosité de l'aluminium peut également poser problème, et les composants contenant des inclusions exposés à certains produits chimiques peuvent s'affaiblir, les rendant plus sujets aux fuites. Les alliages doivent être correctement sélectionnés et des contrôles de qualité doivent être mis en place pour éviter de tels problèmes. Et nous ne pouvons ignorer le fait que l’aluminium peut être plus coûteux que le fer ou l’acier. Les applications qui ne nécessitent pas de matériaux légers ou de finitions de haute qualité optent parfois pour le fer ou l'acier. C’est pourquoi le fer est souvent utilisé dans les tracteurs et autres équipements agricoles. 

4 techniques courantes de moulage de métaux en aluminium 

Les méthodes de coulée de l’aluminium jouent un rôle essentiel dans le choix du type d’alliage. Chez Stecker, nous travaillons avec de nombreuses fonderies situées au cœur du Midwest ainsi qu'avec certains partenaires internationaux. Les matériaux bruts en alliage d'aluminium nécessitent un moulage avant d'être usinés en pièces de précision requises pour une application. Les techniques de moulage de métaux les plus courantes sont les suivantes :

1. Moulage sous pression haute pression

La méthode de moulage sous pression injecte de l'aluminium fondu dans un moule en acier à haute pression, qui se solidifie rapidement pour prendre la forme finale de la pièce. Les moules, ou matrices, sont réutilisables, ce qui les rend adaptés aux grandes séries de production.

Pourquoi le choisir ? Vous pouvez opter pour le moulage sous haute pression si vous devez produire de grandes quantités de pièces complexes, à tolérances serrées et à surface lisse. Il convient aux délais d'exécution plus rapides et nécessite moins de finitions.

2. Coulée en moule permanent

De la même manière que le moulage sous pression, le moulage en moule permanent utilise un moule en acier pour donner à l'aluminium la forme souhaitée. La différence est que pour le moulage en moule permanent, l’aluminium fondu est versé dans le moule et remplit le moule par gravité. Le moulage sous pression, quant à lui, utilise une haute pression pour injecter de l’aluminium liquide dans le moule. 

Pourquoi le choisir ? Le moulage en moule permanent peut prendre plus de temps que le moulage sous pression, mais il peut constituer un bon choix pour les applications nécessitant moins de porosité (surfaces plus lisses) et une résistance plus élevée. 

3. Moulage au sable

Le moulage au sable est le type de moulage le plus courant. Comme son nom l’indique, l’aluminium fondu est coulé dans un moule en sable. Une fois refroidi, le moule est retiré pour révéler le produit qui est envoyé pour l'usinage final et la finition. 

Pourquoi le choisir ? Le moulage au sable entraîne des coûts d’outillage initiaux inférieurs et peut convenir aux commandes de petites quantités. Il peut même être utilisé pour des prototypes ou des composants volumineux difficiles à couler par d’autres méthodes. En général, cependant, le moulage au sable donne une finition plus rugueuse et il est plus difficile d'obtenir des tolérances serrées, ce qui peut nécessiter un usinage et une finition supplémentaires.

4. Moulage de mousse perdu

Le moulage de mousse perdue utilise un motif de mousse qui s'évapore lorsque l'aluminium fondu est versé dans le moule. Cette méthode permet de réaliser des géométries complexes et des pièces avec des sections creuses sans avoir besoin de noyaux.

Pourquoi le choisir ?  Le moulage en mousse perdue est préféré pour les géométries complexes et ne nécessite généralement pas autant d’usinage. Il est souvent choisi pour des conceptions complexes et à haute tolérance en grandes quantités.

EN RELATION : L'importance du moulage de métal pour des pièces usinées de qualité

Déterminer quel alliage d'aluminium utiliser

L'aluminium pur est un matériau très souple, ce qui le rend inadapté aux applications CNC. Les alliages d'aluminium résolvent ce problème en améliorant la ductilité. Parfois, le type d’alliage déterminera le type de méthode de coulée. Par exemple, les alliages d'aluminium 380 ou 413 conviennent mieux au moulage sous pression à haute pression, mais ne peuvent pas être coulés au sable car leur résistance serait compromise. Un alliage 319 est le meilleur pour le moulage au sable car il ne nécessite pas de traitement thermique, ce qui contribue également à réduire les coûts. Les autres alliages appropriés pour le moulage au sable sont le 333 et le 356.

Savoir quel alliage d’aluminium utiliser n’est pas toujours facile. Une entreprise de machines CNC peut recommander un type d'alliage d'aluminium ou une méthode de moulage plutôt qu'un autre en fonction de la complexité de la conception, de la précision requise, du volume de production, de la rentabilité ou d'autres facteurs. Pour découvrir comment un atelier d'usinage CNC travaillera avec vous pour déterminer les prochaines étapes, consultez notre Guide d'atelier d'usinage CNC. .

Lorsqu'un client nous contacte avec une conception de pièce, nos experts en usinage l'aident à déterminer les matériaux et les méthodes idéaux et les plus économiques à utiliser. Vous vous demandez quel type de matériau ou quelle méthode de moulage convient à votre conception ? Contactez l'équipe de Stecker pour une consultation gratuite et un devis dès aujourd'hui.

À propos de l'auteur

Jason aime résoudre les défis des clients. En tant que vice-président du développement commercial, Jason est responsable du développement de nouvelles affaires et est la personne à contacter pour plusieurs clients actuels de SMC. Jason a travaillé dans les domaines de l'ingénierie, de la production et des ventes, et estime que sa plus grande force consiste à fournir aux clients des solutions à leurs défis de fabrication.