Maîtrise du moulage des métaux :explication des tolérances CNC de précision

Imaginez ceci :une technique de fabrication qui dure depuis plus de 6 000 ans ET qui est encore très appréciée aujourd’hui. C'est du moulage de métal .

D'autres métaux ont été coulés au fil du temps :l'or vers 4 000 avant notre ère, suivi du bronze et cuivre , puis fer vers 1 000 avant notre ère. L’importance du moulage du métal ne peut être surestimée. Même le progrès de la civilisation lui-même doit son nom aux procédés de moulage des métaux les plus utilisés au cours de cette période :l'âge du cuivre, l'âge du bronze et l'âge du fer.

Bien sûr, les avancées techniques ont été créés tout au long des millénaires, mais le principe de base et les avantages restent les mêmes.

Pourquoi lancer un casting ?

Le casting simplifie le processus de transformer le métal en produits. Voici comment procéder :du métal en fusion est versé dans un moule pour créer le motif souhaité. Pour supprimer le motif ou la pièce, une légère conicité, souvent appelée dépouille, est utilisée sur les surfaces du motif. Si nécessaire, des passages ou des cavités à l'intérieur du moulage sont réalisés en insérant des noyaux dans la boîte de moulage une fois le motif retiré.

L'importance du moulage dans le processus de fabrication est significative. Un moulage entraîne moins de composants et moins de pièces besoin d'être mis en place. Une construction soudée composée autrefois d'une douzaine de pièces peut être coulée en une seule pièce, ce qui entraîne moins de temps d'assemblage, un contrôle des stocks plus simple et une baisse du prix global. De plus, la polyvalence globale du casting est incroyable.

Avantages du moulage sous pression en aluminium

Même si ces dernières années ne sont pas appelées « l’ère de l’aluminium », elles pourraient l’être. Aujourd’hui, l’aluminium est recherché pour sa légèreté et force . Alors que les premiers produits commerciaux en aluminium étaient des pièces moulées d'ustensiles de cuisine et de divers objets décoratifs, les applications modernes de l'aluminium moulé sous pression incluent des boîtiers à paroi mince qui nécessitent moins d'usinage. et présentent une surface de finition attrayante et très lisse.

Non seulement l'aluminium crée un prix à la pièce abordable e, il permet des temps de cycle rapides et une production en grand volume, jusqu'à 1 000 pièces par jour, en fonction des besoins d'usinage.

Alors que nous abordons les trois méthodes de moulage les plus importantes :le coulage en sable , coulage sous pression , et coulée en moule permanent — rappelez-vous que les avantages des trois processus sont amplifiés lorsque l'aluminium est utilisé. L'exception est le fer, qui ne peut pas être soumis à une haute pression, le moulage au sable est donc la seule option de moulage du fer.

Coulage en sable et moulage sous pression

Le moulage en sable est le plus polyvalent méthode de coulée pour fabriquer de nombreux produits, notamment l'aluminium. Un motif est pressé dans un mélange de sable fin. Cela forme le moule dans lequel le métal est coulé. Pour le moulage sous pression, le métal en fusion est forcé sous pression dans une matrice (ou un moule) en acier. Le moulage sous pression est parfait pour les pièces formées avec précision nécessitant moins d'usinage et de finition.

Alors, comment se comparent-ils ?

• Disponibilité des alliages :Différents alliages sont disponibles pour une utilisation en moulage au sable (alliage 319 ou 356, par exemple) qui ne sont pas possibles avec le moulage sous pression. Tous les alliages ont des résistances et des caractéristiques différentes en fonction du produit

• Géométrie :Certains noyaux pour les passages ne sont pas possibles avec le moulage sous pression, durant lequel le motif doit sortir tout droit du moule

• Vitesse :Beaucoup plus de moulages sous pression peuvent être réalisés en une heure que le moulage sous sable, le moulage sous pression est donc normalement utilisé pour la production en grand volume

• Tolérances :le moulage sous pression étant un outil mécanique en acier, il peut respecter des tolérances plus strictes que le moulage au sable (plus d'informations sur les tolérances ci-dessous)

• Usinage :les coûts d'usinage du moulage sous pression sont inférieurs en raison du stock réduit, et certaines surfaces peuvent rester telles que coulées sans aucun usinage requis.

• Outillage :le moulage sous pression entraîne une augmentation significative du coût de l’outillage en acier. Cependant, un bon investissement initial dans l'outillage se traduit par un prix global à la pièce inférieur.

• Coût :Le moulage au sable est un processus à la pièce plus coûteux que le moulage sous pression, mais le moulage au sable peut être plus économique pour les petites quantités et les prototypes, les conceptions complexes et lorsque le moulage lui-même est très grand.

Abordons maintenant la méthode du moule permanent/semi-permanent, qui se situe entre les deux précédentes à bien des égards.

Moule permanent ou moule semi-permanent

Le moulage en moule permanent implique des outillages en acier ainsi que des noyaux en sable au besoin. Cet investissement en outillage est plus cher que l'outillage de moulage en sable, mais pas aussi cher que l'outillage de moulage sous pression.

Contrairement au moulage sous pression (le métal haute pression est soufflé dans le moule), le processus de moulage permanent implique soit un écoulement par gravité ou débit basse pression dans le moule. Un vide peut être appliqué pour maintenir le flux en douceur et aider à réduire la porosité.

Par rapport aux moulages sous pression ou en sable, les moulages en moule permanent peuvent souvent être plus résistants. Le moulage dans un moule semi-permanent signifie qu'il y a des noyaux de sable placés dans le moule pour créer des passages internes qui seront retirés par brûlage/secousse. Ceci est utilisé le plus souvent avec l'aluminium.

Deux défauts de coulée courants :la porosité et le non-nettoyage

Le liquide voyage naturellement à travers les pores ou les espaces ouverts. Une pièce mal conçue, avec trop de stock par exemple, ouvre de la porosité . Le piégeage de gaz dans un moule à haute pression peut créer des poches ou des piqûres, susceptibles de provoquer une fuite.

Dans le moulage au sable, la principale cause de la porosité est l'air et/ou le gaz emprisonnés , ou éventuellement un défaut de sable, comme de la saleté. Bien que le processus de moulage sous pression – utilisant un jet d'aluminium à haute pression – crée plus fréquemment de l'air emprisonné, cela se produit généralement sous la surface de la pièce. Une peau propre, seulement 2 mm sont nécessaires, élimine tout problème de porosité.

Généralement, stock insuffisant est causé soit par une pièce moulée pliée, soit par une pièce moulée mal conçue (pas assez de stock construit à l'avance). Dans le cas du moulage au sable ou des moulages en moule permanent, la cause peut être un meulage ou un sciage excessif de la surface, ou encore un déplacement du noyau qui provoque des problèmes dimensionnels. Les causes du moulage sous pression peuvent impliquer un rognage ou, dans la plupart des cas, une pièce moulée pliée (en raison des parois minces et de la façon dont elle est éjectée du moule).

Un stock insuffisant entraîne directement un non-nettoyage . Lorsqu’il n’y a pas assez de matériau ou de stock à couper, l’outil programmé n’engage pas le matériau; il « coupe » simplement l’air. Ainsi, au lieu d’une surface lisse découpée à la machine, c’est une surface moulée. Le non-nettoyage peut être réglé dans la machine en poussant une coupe plus profonde. Cependant, en conservant une épaisseur minimale pourrait empêcher l’utilisation de cette technique.

Tolérances de coulée – présentation et importance

Différents matériaux et processus impliquent différents normes . Ainsi, en fonction du processus particulier, les tolérances sont examinés pour les positions, la longueur (par pouce) et les qualités de matériaux ainsi que les propres exigences du client. et les spécifications . De plus, les associations ont leurs propres normes directrices. Par exemple, un moulage sous pression en aluminium doit respecter les normes de l'Aluminum Association et de la North American Die Casting Association (NADCA). Cependant, les pièces en fer doivent être référencées à la norme ISO 8062.

Lorsque les tolérances ne sont pas respectées, beaucoup de choses peuvent arriver…

• Davantage de déchets de fonderie ou de déchets de machines
• Problèmes de garantie d'un client
• Un produit ne fonctionne pas correctement
• Retravailler l'outillage (fonte et/ou machine)
• Usinage supplémentaire

… et aucun de ces éléments n’est agréable car, en fin de compte, ils affectent tous directement les coûts , ce qui pourrait être important. Ainsi, même s'il y a plusieurs processus et détails à prendre en compte, le plus important est de former un partenariat. avec une équipe qui comprend cette complexité et peut expliquer clairement chaque processus afin que la bonne décision soit prise.

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Stecker relève des défis de fabrication complexes que d’autres acteurs du secteur évitent. En vous associant à un atelier d'usinage CNC expérimenté, dédié et fiable, vous bénéficiez de certains avantages .

PAS catalogué dans une seule fonderie

Lorsqu’un atelier d’usinage possède une fonderie, les processus et les matériaux sont souvent prédéterminés, qu’ils soient corrects ou non. D'autre part, avoir accès à une large base d'approvisionnement avec différents processus et matériaux, nous pouvons associer une pièce avec le bon processus et le bon partenaire. Au lieu d’adapter la pièce au processus établi, la pièce est placée dans le processus approprié. Stecker a des partenariats avec plus de 40 fonderies , donc Avantage Stecker !

Gérer le fournisseur

Du point de vue des processus, Stecker ajoute de la valeur en prêtant attention à la manière dont une fonderie mène ses activités. Contrôle des processus garantit des pièces qui répondent aux exigences du client. Stecker effectue des audits qui garantissent des contrôles de processus appropriés et une documentation appropriée, donc Avantage Stecker !

Collaboration

On ne saurait trop insister sur :le travail d'équipe initial entre l'utilisateur final, l'atelier d'usinage CNC et la fonderie est vital. Une fois le processus déterminé, il est temps de concevoir la pièce en vue de la fabricabilité. Stecker a un avantage avec différents processus et matériaux, donc Avantage Stecker !

Un guide axé sur vos résultats

Imaginez ce scénario :un ingénieur a un projet conçu à 75 %, il est donc envoyé pour un devis. Stecker obtient le devis, collabore avec la fonderie appropriée et recommande :

• un changement de matériau
• un changement dans la géométrie
• un changement dans la méthode de diffusion
• usinage ajouté

Après examen, on découvre qu'avec le volume projeté, un moulage sous pression (même avec des coûts d'outillage initiaux supplémentaires) peut être la meilleure solution. En six mois, un gain peut être réalisé, le projet coûtant la moitié du prix, alors Avantage Stecker !

Un véritable travail d'équipe

Stecker résout les problèmes de chaque client besoins uniques. Nous explorerons ce dont vous avez besoin, examinerons ce que nous pouvons vous offrir, effectuerons une revue d’impression, déterminerons un processus de coulée, discuterons de la fonderie qui pourrait vous convenir et découvrirons la meilleure façon d’aller de l’avant. C'est un partenariat de choisir la meilleure fonderie et le meilleur procédé, donc Avantage Stecker (et VOUS !)

Maintenant que vous connaissez le il'importance du moulage du métal et la puissance de Stecker, lisez ces mini-études de cas qui montrent notre volonté de nous plonger dans des situations d'usinage CNC difficiles :Dans une impasse ? 4 projets au cours desquels Stecker Machine a sauvé des clients dans le besoin .

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 l'ingénierie, la production et la vente, et estime que sa plus grande force consiste à fournir aux clients des solutions à leurs défis de fabrication.