Coulée sous pression d'aluminium expliquée : Guide complet des composants légers de précision

Si vous concevez des pièces en aluminium, il est essentiel de prendre en compte le procédé de fabrication. Parmi tous les procédés de formage de l'aluminium, la coulée sous pression est la solution de référence.

L'aluminium est un alliage léger offrant une grande stabilité dimensionnelle. La coulée sous pression d'aluminium est donc un procédé de fabrication prisé pour créer des formes complexes et des designs à parois minces. C'est pourquoi ce métal est populaire dans de nombreux secteurs industriels.

Cet article vous aidera à comprendre les bases du procédé de coulée sous pression d'aluminium. Examinons-le plus en détail.

Qu'est-ce que le procédé de coulée sous pression d'aluminium ?

La coulée sous pression d'aluminium est une méthode de fabrication de pièces métalliques. Une barre d'aluminium est chauffée et entièrement fondue à haute température, puis injectée sous pression dans une cavité de moule préformée pour créer les pièces métalliques souhaitées.

Le procédé de coulée sous pression d'aluminium utilise la chambre froide de la machine de coulée. La raison de la fusion de l'aluminium dans une machine à chambre froide est que la température élevée de l'aluminium en fusion endommagerait la machine si le mécanisme d'injection était immergé comme dans le procédé à chambre chaude.

Dans la machine à chambre froide, le creuset de fusion est séparé et les alliages d'aluminium en fusion sont ensuite versés à la louche du creuset dans le moule sous haute pression. Après l'injection de l'aluminium en fusion, il faut un certain temps pour qu'il se solidifie. Ensuite, il faut séparer les deux demi-moules pour révéler la pièce coulée en aluminium.

Le produit final présente une surface lisse. La plupart du temps, les pièces finies ne nécessitent qu'un usinage minimal et passent rapidement à l'étape de livraison. De plus, le moule de coulée est réutilisé pour fabriquer les mêmes pièces avant de s'user. Par conséquent, la coulée sous pression d'aluminium est un procédé de fabrication idéal pour la production à grande échelle. C'est pourquoi les fabricants la privilégient et qu'elle est populaire dans diverses industries.

Avantages de la coulée sous pression d'aluminium

La coulée d'aluminium offre de nombreuses options de finition de surface. La stabilité dimensionnelle est un autre grand avantage du procédé. De plus, ils sont polyvalents et peuvent être utilisés dans presque tous les secteurs.

Voici quelques-uns des avantages de la coulée d'aluminium :

• Produits finis avec une excellente finition de surface
• Bonne résistance à la traction
• Matières premières à faible coût
• Réduction de la porosité et des impuretés
• Structure moléculaire ferme assurant une tolérance dimensionnelle sans microfissures
• Précision d'épaisseur (moins de 1,5 mm réalisable)
• Étanchéité à l'air et à la pression
• Longévité
• De nombreux alliages au choix avec diverses propriétés chimiques et mécaniques
• Capacité à produire des pièces aux designs très complexes

Alliages d'aluminium couramment utilisés en coulée sous pression

Quelques alliages d'aluminium sont couramment utilisés en coulée sous pression :

• A380
• A390
• A360
• A413
• ADC-12
• ADC-1

Lors de la préparation de la coulée sous pression d'alliage d'aluminium, le choix du bon alliage est votre première tâche importante. Voici quelques informations sur les propriétés des alliages d'aluminium de coulée sous pression courants pour vous aider.

Par exemple, l'alliage A390 possède une dureté élevée et une excellente résistance à l'usure, mais sa ductilité est inférieure à celle de tous les autres alliages. Par conséquent, il convient aux applications comme les blocs moteurs automobiles.

D'autre part, l'A360 offre une excellente étanchéité à la pression et des propriétés de résistance à la corrosion. De plus, il offre une excellente fluidité à l'état fondu. Cet alliage est idéal pour les boîtiers de communication 5G, les carters de contrôle automobile, les carters d'huile automobile, etc.

L'alliage A380 offre d'excellentes propriétés de produit et de coulée. C'est donc le choix des fabricants pour une large gamme d'applications. Par exemple, les outils électriques, le mobilier domestique, les châssis d'équipements électroniques, les carters de boîte de vitesses, les supports de moteur et bien d'autres applications utilisent l'alliage A380.

Caractéristiques des alliages de coulée sous pression d'aluminium

Les alliages d'aluminium présentent diverses propriétés chimiques et mécaniques avancées. Ils sont hautement résistants à la corrosion et ont d'excellentes propriétés de dissipation thermique. De plus, le rapport résistance/poids est également un avantage significatif.

Ces propriétés aident les ingénieurs mécaniques à concevoir des pièces en aluminium moulées sous pression avec une grande flexibilité. Voici quelques-unes des propriétés :

• Légèreté
• Résistance à la corrosion
• Excellent rapport résistance/poids
• Températures de fonctionnement élevées
• Bonne rigidité
• Caractéristiques de finition fines
• Blindage RFI et EMI
• Conductivité thermique exceptionnelle
• Haute conductivité électrique
• Recyclabilité totale

Options de finition de surface pour l'aluminium moulé sous pression

Les pièces issues de la coulée sous pression d'aluminium nécessitent un usinage minimal. Mais rien n'est parfait. Il est donc parfois nécessaire d'effectuer des opérations de finition de surface pour des raisons esthétiques et fonctionnelles.

Voici quelques-unes des options de finition de surface les plus populaires pour les pièces en aluminium moulé :

Anodisation

L'anodisation de l'aluminium moulé sous pression est une option abordable pour rendre les pièces résistantes à la corrosion et durables. Elle crée une couche protectrice non conductrice sur les pièces.

L'aluminium est un matériau hautement conducteur, mais la couche d'oxyde a des propriétés chimiques et physiques proches de la céramique, ce qui en fait un isolant électrique. Par conséquent, l'aluminium moulé sous pression anodisé devient non conducteur.

Cependant, l'aluminium anodisé présente une conductivité électrique limitée par contact. Cela est dû à la finesse de la couche d'oxyde environnante. Mais la conductivité est très faible par rapport à l'aluminium non traité. Donc, si votre application nécessite une conductivité électrique à travers l'aluminium, vous devriez choisir une autre option de finition de surface.

Revêtement par poudre

Le revêtement par poudre est l'une des méthodes de finition de surface les plus populaires pour les pièces en aluminium moulé sous pression. Il se réalise à haute température et est relativement complexe à mettre en œuvre. Mais cette méthode rend les pièces résistantes aux bosses et aux rayures. De plus, vous obtenez une grande variété de couleurs, de textures et de niveaux de brillance.

Conversion chimique (Chem Film)

C'est une autre option populaire de finition de surface pour les matériaux en aluminium moulé sous pression. Elle peut être appliquée de plusieurs façons : pulvérisation, trempage, brossage, etc. La seule différence est qu'elle est électriquement conductrice.

En savoir plus sur les options de finition de surface pour les métaux.

Applications des pièces en aluminium moulé

L'alliage d'aluminium possède d'excellents avantages mécaniques. On le retrouve donc dans de nombreuses applications. Par exemple, il est un élément intégral des industries automobile et de la construction.

Selon un rapport, la taille du marché de la fonderie d'aluminium était de 50,5 milliards de dollars US en 2019, avec une croissance annuelle composée (CAGR) attendue de 6,4 % de 2020 à 2027. D'autres industries rejoindront le mouvement et de nouvelles applications seront développées.

Voici quelques-unes des principales applications de la coulée sous pression d'alliage d'aluminium.

Construction

On trouve de l'aluminium dans les superstructures de toiture, les cadres de fenêtres, etc. De nos jours, les grandes structures telles que les ponts et les bâtiments commerciaux utilisent également des pièces en aluminium moulé sous pression dans le processus de construction.

Automobile

Les alliages d'aluminium sont légers, ce qui est une caractéristique essentielle pour les véhicules modernes. On retrouve donc ces alliages dans une large gamme d'applications dans l'industrie automobile. Du moteur aux pièces de carrosserie, ils sont partout.

Industrie électronique

Au cours des deux dernières décennies, aucune industrie n'a connu une croissance plus forte que l'industrie électronique. L'innovation des produits de consommation dans ces industries a été remarquable. Et l'aluminium a joué un rôle majeur dans la production de ces produits de consommation.

Des smartphones aux boîtiers de réseau 5G, l'alliage d'aluminium moulé sous pression joue un rôle significatif dans ce développement.

Mobilier

L'aluminium a un rapport résistance/poids élevé et est résistant à la corrosion. De plus, il n'est pas très cher. En conséquence, l'industrie du meuble utilise un alliage d'aluminium pour fabriquer divers meubles de maison et de bureau.

Par exemple, on voit de plus en plus de chaises fabriquées en aluminium moulé sous pression. De plus, de nombreuses pièces de mobilier importantes sont faites de pièces en aluminium telles que serrures de porte, charnières, boutons et autres accessoires en aluminium.

Industrie aérospatiale

Comme l'industrie automobile, l'industrie aérospatiale a également besoin d'un alliage léger et résistant aux chocs. De plus, l'industrie aérospatiale nécessite des outils complexes et des composants structurels à haute résistance à la traction. Par conséquent, les matériaux de coulée sous pression d'aluminium sont utilisés pour diverses pièces d'avion.

Certaines pièces aérospatiales sont faites d'aluminium moulé sous pression, comme les têtes de piston de moteur d'avion, les boîtiers de chargement de fret, les pièces du système de carburant, les boîtiers de distributeur d'avion, ainsi que les pièces de fixation d'éclairage et les pièces d'enceintes électroniques.

Conception de pièces en coulée sous pression d'aluminium – 3 facteurs à considérer

Les fabricants doivent prendre certaines mesures tout au long du processus de coulée sous pression d'aluminium.

Conception du moule

La première grande chose est la conception du moule. Le design doit être efficace pour permettre l'injection de l'aluminium fondu et l'extraction des pièces sans effort. Chaque moule a une ligne de joint (la ligne qui sépare les deux moitiés), et le concepteur doit tenir compte de cette ligne avant de finaliser le design.

L'emplacement du point d'injection

La prochaine grande considération est l'emplacement du point d'injection. Vous pouvez ajouter plus d'un point d'injection. Cela peut se faire s'il y a un risque de solidification de l'aluminium fondu avant qu'il n'atteigne chaque recoin du moule. De plus, cela aide à remplir les cavités du design.

Épaisseur de paroi

L'épaisseur de paroi des pièces est une autre considération à prendre en compte. Avec la technologie d'automatisation et les machines sophistiquées, il n'y a pas de niveau d'épaisseur minimum. Mais pour de meilleurs résultats, il serait préférable d'opter pour une épaisseur constante pour de meilleurs résultats.

Devis de coulée sous pression d'aluminium : Prototypes et pièces personnalisés

Coût de la coulée d'aluminium

Le procédé de coulée sous pression d'alliage d'aluminium est un processus de fabrication relativement peu coûteux. Le coût dépend de divers facteurs. Le premier est le coût initial de l'outillage. Le coût de l'outillage pour ce processus varie de 7 000 à 75 000 USD, ce qui augmenterait le prix total du processus de coulée sous pression. Mais comme la coulée sous pression est un processus répétitif, elle devient plus rentable lorsque vous optez pour une production à grand volume.

Deuxièmement, il est difficile de déterminer le coût exact de la coulée sous pression sans connaître les spécifications du produit. Cela dépend de la taille du moule, si le profil créé est creux ou plein, et de la complexité de la section transversale.

Troisièmement, le coût variera selon le type de machine et de main-d'œuvre. Le processus de solidification prendra plus de temps pour les pièces massives, ce qui affectera également les coûts. De plus, les pièces mobiles complexes affectent les événements d'ouverture et de fermeture de la machine, ce qui augmente également les coûts.

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