Tolérances de fonderie d'aluminium pour l'aérospatiale

Dans le but de minimiser le poids, les composants d'avion tels que les collecteurs, les ports d'adaptateur et les boîtiers sont rapprochés de leur idéal de conception, mais exigent également moins de variabilité dans la fabrication. Le moulage est un processus important pour la réduction de poids, mais une compréhension approfondie des tolérances de moulage est nécessaire pour garantir le maintien des facteurs de sécurité.

Utilisation de l'aluminium dans l'aérospatiale

L'aluminium a une résistance spécifique très élevée, ce qui signifie qu'il peut être transformé en pièces légères mais solides. Il résiste également à la corrosion et à la fatigue. Certains composites modernes offrent des performances supérieures, mais entraînent une pénalité de coût significative par rapport à l'aluminium. Il peut également être difficile de vérifier l'intégrité structurelle des composites. Pour ces raisons, les structures aérospatiales modernes utilisent encore largement l'aluminium sous forme forgée et coulée.

L'aluminium est presque toujours utilisé comme alliage. Les principaux éléments d'alliage utilisés sont le silicium, le cuivre, le magnésium et le zinc. Ceux-ci influencent les propriétés telles que la résistance à la corrosion et à la fatigue et la coulabilité.

Les alliages d'aluminium sont définis en termes de numéros de série qui indiquent l'élément d'alliage primaire. L'A356.0, par exemple, un alliage d'aluminium largement utilisé dans l'aérospatiale, est composé à 92 % d'aluminium et à 7 % de silicium, le reste comprenant du magnésium, du fer, du cuivre et d'autres éléments.

Couler de l'aluminium pour les applications aérospatiales

L'aluminium est largement utilisé dans les avions modernes. Les supports, les boîtiers, les couvercles de boîtier, les couvercles de pompe, les collecteurs et les adaptateurs de port ne sont que quelques-unes des nombreuses applications. Le moulage est un moyen de combiner des pièces qui seraient autrement soudées ou boulonnées ensemble. Les boulons peuvent se desserrer et permettre un certain mouvement. Le soudage de certaines qualités d'aluminium est difficile et peut nécessiter l'utilisation de techniques d'évaluation non destructives pour vérifier l'intégrité du joint.

Une façon de réduire le poids consiste à minimiser les épaisseurs de paroi. Ceci est réalisé grâce à un placement précis des noyaux qui forment des vides dans la pièce finale. Pour des pièces de qualité respectant des tolérances serrées sur de longues séries de production, le positionnement du noyau est un aspect critique du processus de coulée.

Les procédés de moulage diffèrent dans leur capacité à fournir une cohérence géométrique. De plus, certains ont besoin d'angles de dépouille pour permettre aux motifs de se détacher des moules, ce qui augmente l'épaisseur de paroi et peut compliquer l'usinage.

Les trois procédés de moulage utilisés par Impro pour les pièces aérospatiales sont :

• Moulage à la cire perdue :un modèle en cire est recouvert d'une suspension de céramique pour produire un moule
• Moulage permanent :utilise des matrices métalliques, similaires au moulage par injection ou au moulage sous pression
• Moulage en coque :forme une cavité de moule en deux moitiés en enduisant de sable les demi-modèles métalliques.

Angles de dépouille

Le processus de moulage de précision nécessite rarement des angles de dépouille ajoutés à la pièce coulée. Cela est principalement dû au fait que la coque en céramique se détache du métal après la solidification. De plus, les angles de dépouille sont rarement nécessaires dans les modèles en cire car ceux-ci ont tendance à rétrécir suffisamment pour se détacher facilement du moule.

Les moules permanents ont généralement besoin d'un tirant d'eau de 2° lors de la coulée d'aluminium pour assurer un démoulage facile. Le moulage en coque nécessite 1° de dépouille pour que le motif se détache de la coque en sable.

Tolérances de moulage

Les tolérances sont définies principalement comme l'écart de forme maximal autorisé ou prévu par pouce linéaire. Sur cette base, les tolérances réalisables pour chaque procédé de moulage sont :

• Moulage de précision - +/- 0,010" par pouce, avec des tolérances plus serrées réalisables sur demande. Sur une longueur de 3 pouces, mieux que +/-0,020 pouce est réalisable.
• Moulage permanent - +/- 0,015" pour le premier pouce, puis +/- 0,002" par pouce
• Moulure de coque - +/- 0,005" par pouce, avec une tolérance de +/- 0,020" sur une longueur de 3"

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Les pièces aérospatiales sont fabriquées selon des tolérances serrées pour atteindre les petits facteurs de sécurité nécessaires à la réduction de poids. Les processus de coulée permettent de réduire le poids en éliminant les matériaux inutiles grâce à l'utilisation de noyaux. Il est essentiel de maintenir des niveaux élevés de cohérence géométrique pour les pièces aérospatiales. Comprendre quelles tolérances peuvent être atteintes par les différents procédés de coulée est donc essentiel.

Impro possède une vaste expertise dans le moulage de précision, le moulage en moule permanent et le moulage en coquille. Contactez-nous dès aujourd'hui pour savoir comment ces processus pourraient répondre à vos besoins aérospatiaux.