Tolérances de précision pour le moulage d'aluminium dans l'aérospatiale : composants légers et résistants

Utilisation de l'aluminium dans l'aérospatiale

Dans la poursuite de la minimisation du poids, les composants d'avion comme les collecteurs, ports d'adaptation et corps sont rapprochés de leur idéal de conception, mais exigent aussi moins de variabilité dans la fabrication. La fonderie est un processus important pour la réduction de poids, mais une compréhension approfondie des tolérances de fonderie est nécessaire pour assurer que les facteurs de sécurité sont maintenus.

Propriétés de l'aluminium pour 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 aussi à la corrosion et à la fatigue. Certains composites modernes offrent une performance supérieure, mais portent une pénalité de coût significative comparée à l'aluminium. Il peut aussi 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 moulée.

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 des propriétés comme la résistance à la corrosion et à la fatigue et la moulabilité.

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

Moulage de l'aluminium pour applications aérospatiales

L'aluminium est utilisé largement dans les avions modernes. Supports, corps, couvercles de corps, couvercles de pompes, collecteurs et adaptateurs de ports ne sont que quelques-unes des nombreuses applications. La fonderie 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 certains grades d'aluminium est difficile et peut nécessiter l'utilisation de techniques d'évaluation non destructives pour vérifier l'intégrité des joints.

Une façon de réduire le poids est de minimiser les épaisseurs de paroi. Cela est réalisé par le 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 des noyaux est un aspect critique du processus de fonderie.

Les processus de fonderie diffèrent dans leur capacité à fournir une cohérence géométrique. De plus, certains ont besoin d'angles de dépouille pour laisser les modèles se libérer des moules, ce qui augmente l'épaisseur de paroi et peut compliquer l'usinage.

Trois processus de fonderie utilisés par Impro pour les pièces aérospatiales sont :

• Moulage à la cire perdue – où un modèle en cire est enduit de boue céramique pour produire un moule
• Moulage en moule permanent – utilise des matrices métalliques, similaire au moulage par injection ou sous pression
• Moulage en coquille – forme une cavité de moule en deux moitiés en enduisant des demi-modèles métalliques avec du sable.

Angles de dépouille

Le processus de moulage à la cire perdue a rarement besoin d'angles de dépouille ajoutés à la pièce moulée. C'est principalement parce que la coquille céramique est brisée loin du métal après solidification. De plus, les angles de dépouille sont rarement nécessaires dans les modèles en cire car ceux-ci ont tendance à se rétracter suffisamment pour se libérer facilement du moule.

Les moules permanents ont généralement besoin de 2° de dépouille lors du moulage d'aluminium pour assurer une libération facile. Le moulage en coquille nécessite 1° de dépouille pour que le modèle s'éloigne de la coquille de sable.

Tolérances de fonderie

Les tolérances sont définies principalement comme la déviation maximale admissible ou attendue en forme par pouce linéaire. Sur cette base, les tolérances atteignables pour chaque processus de fonderie sont :

• Moulage à la cire perdue – +/- 0,010" par pouce, avec des tolérances plus serrées atteignables sur demande. Sur une longueur de 3", meilleur que +/- 0,020" est atteignable.
• Moulage en moule permanent – +/- 0,015" pour le premier pouce, puis +/- 0,002" par pouce
• Moulage en coquille – +/- 0,005" par pouce, avec une tolérance de +/- 0,020" sur une longueur de 3"

Obtenez de l'aide pour la sélection du processus de fonderie

Les pièces aérospatiales sont faites selon des tolérances serrées pour atteindre les petits facteurs de sécurité nécessaires pour la réduction de poids. Les processus de fonderie soutiennent la réduction de poids en éliminant le matériau inutile grâce à l'utilisation de noyaux. Il est essentiel de maintenir des niveaux élevés de cohérence géométrique pour les pièces aérospatiales. Comprendre quelles tolérances sont atteignables par les divers processus de fonderie est donc essentiel.

Impro a une expertise étendue en moulage à la cire perdue, moulage en moule permanent et moulage en coquille. Contactez-nous aujourd'hui pour apprendre comment ces processus pourraient soutenir vos exigences aérospatiales.