Innovations de pointe en fonderie sous pression d'aluminium en 2022

Ces dernières années, avec le développement rapide des industries automobile, aérospatiale, informatique, des exigences plus élevées sont posées aux pièces moulées : légèreté, haute ténacité, résistance à la corrosion. Pour les pièces en alliage d'aluminium, le traitement et formage d'alliages haute résistance, haute ténacité, résistants à la corrosion, alliages déformés, et formage de pièces complexes de grande taille sont devenus des sujets de recherche majeurs pour les alliages légers. Cependant, la plupart des propriétés mécaniques des alliages d'aluminium moulés restent à faible résistance à la traction et faible allongement en état de fonderie sous pression.

Pourquoi discuter des nouveaux alliages d'aluminium pour fonderie sous pression ?

Avec le développement technologique, la demande pour des pièces moulées haute résistance et légères augmente, et les avantages du procédé de fonderie sous pression pour préparer des pièces en alliage d'aluminium attirent l'attention. La fonderie sous pression est un procédé spécial courant dans l'industrie. En remplissant du métal fluide ou semi-fluide dans un moule à haute vitesse sous haute pression, il se solidifie sous pression pour obtenir une pièce.

Comme les pièces formées ont une haute précision dimensionnelle, haute résistance, haute utilisation matière, la fonderie sous pression et la fonderie haute résistance sont largement utilisées pour composants formes complexes et charges modérées.

La densité de l'aluminium est ~1/3 de celle du fer, cuivre, zinc. C'est un matériau d'alliage pour fonderie répondant aux exigences de légèreté. De plus, l'aluminium a une haute résistance spécifique et rigidité spécifique, bonnes propriétés rhéologiques. Intervalle de cristallisation étroit, faible retrait linéaire, facile à former et usiner, haute résistance mécanique et résistance à la corrosion. L'alliage d'aluminium est devenu un matériau d'alliage pour fonderie haute résistance et ténacité.

Les pièces en alliage d'aluminium sous pression ont d'excellents effets d'allègement dans l'auto, l'aéro, etc. Depuis les années 80, le développement rapide de l'auto a entraîné les industries connexes, axé sur intelligence, légèreté, modularité. La technologie remplaçant la fonte par alliages Al, plastiques techniques, fibre de carbone s'est développée rapidement. Plus de 40 pièces auto (échangeurs, cylindres, pompes à eau, moyeux) sont en alliages Al.

Nouveaux alliages d'aluminium pour fonderie sous pression

L'industrie auto continue de se développer selon besoins énergie, sécurité, confort. Les besoins matériaux sont dans l'ère d'application des alliages Al-Mg pour remplacer acier, fonte, matériaux énergivores et lourds.

Les pièces de carrosserie traditionnelles sont basées sur estampage tôle, bombage hydraulique, soudage de tôles sur mesure. Si on utilise l'alliage Al, besoin haute résistance et ténacité. L'application de l'alliage Al a l'avantage d'une haute intégration des pièces. Les exigences de performance varient : certains doivent améliorer l'allongement, d'autres la résistance à la corrosion. Avec le développement de la fonderie sous vide haute pression, les exigences de performance des pièces demandent des alliages Al aux propriétés plus excellentes.

Pour répondre à la demande d'alliages Al à haute plasticité, des chercheurs allemands et japonais ont étudié les alliages Al-Si-Mg à haute plasticité basés sur la technologie du vide élevé depuis les années 90. Dans les nouveaux alliages développés par Rheinland Aluminium (Allemagne) : Maximal-59, Sila-font-36, Castasil-37, la teneur en Fe est contrôlée < 0,2 % pour assurer ténacité et résistance. Le phénomène de collage se produit, et 0,5-0,8 % Mn est ajouté. Après test, l'allongement de Maximal-59 en état brut atteint 17 %, utilisé pour portes auto.

Kondo Kaili a utilisé Silafont-36 comme alliage de base pour obtenir différentes propriétés en contrôlant le Mg. L'étude montre qu'avec une fraction massique de Mg de 0,33-0,40 %, l'alliage montre meilleur allongement et résistance à la compression.

Des chercheurs allemands ont développé les alliages Aural-2 et Aural-3. Aural-3 a bonne fluidité et remplissage, et peut être traité thermiquement en ajoutant Mg, donnant un nouvel alliage par traitement de solution. L'allongement de l'alliage haute résistance/ténacité est 5-12 %, limite d'élasticité σ0,2 = 250 MPa.

Actuellement, de nombreuses entreprises et instituts en Chine développent des alliages Al haute résistance/ténacité pour pièces structurelles carrosserie. En coopération, un alliage d'aluminium moulé résistant à la chaleur à haut allongement et sa méthode de préparation par fonderie sous pression ont été développés.

L'alliage appartient au système Al-Si-Mg, décrit les teneurs en Si, Cu, Mg, et spécifie les éléments traces Sc et M (au moins un de Ti, Zr, V). La limite d'élasticité atteint 169 MPa, allongement 10 %, résistance à traction à 200°C = 190 MPa, allongement à chaud = 14 %. Excellente résistance à température ambiante et à chaud, utilisable pour pièces auto sans traitement de solution. Quantifie les besoins de développement.

En résumé, la recherche actuelle sur les nouveaux alliages haute résistance/ténacité pour fonderie sous pression se concentre sur le système Al-Si-Mg. L'ajout de Mg dans l'alliage Al-Si forme Mg2Si, et une solution solide lors du traitement de solution. Le Mg forme aussi un film de spinelle hautement résistant à la corrosion sur la surface du métal liquide, améliorant la résistance à la corrosion.

Théoriquement, l'effet de renforcement global du Cu sur les alliages Al-Si est plus significatif. Comparé au Mg, le Cu forme plus facilement des noyaux dans l'alliage Al, performance améliorée après traitement thermique, mais taux de dissolution du Cu dans l'alliage Al plus faible que Mg, application limitée dans Al-Si. La recherche sur les nouveaux alliages Al-Si-Cu haute résistance/ténacité doit être approfondie, grande importance pour le R&D de nouveaux alliages.