Moulage sous pression haute pression (HPDC) : Maîtriser la production de pièces métalliques complexes

Le moulage sous pression haute pression est un processus de moulage sous pression qui est hautement applicable dans les industries qui fabriquent des pièces métalliques avec des designs complexes. En plus de sa compatibilité avec n'importe quel design de produit, de nombreux fabricants de pièces métalliques le considèrent en raison de sa facilité d'opération, moins de gaspillage de matériau et de rentabilité.

Si vous cherchez le bon processus pour votre projet de moulage sous pression, la question de « comment puis-je utiliser le moulage sous pression haute pression » pourrait avoir besoin de quelques éclaircissements. En résultat, cet article y répondra en parlant du processus, des machines utilisées et de son application dans la fabrication de pièces.

Concept du moulage sous pression haute pression

Le moulage sous pression haute pression (HPDC) fait partie des trois principaux types de moulage sous pression utilisés dans la fabrication de pièces métalliques. Indépendamment de la machine, le processus implique l'injection de métaux fonus dans un moule pré-conçu à haute pression. Après, le refroidissement se produit, et le métal fondu se solidifie et est retiré du moule. Le cycle continue alors.

Le processus de moulage sous pression haute pression est parfois confondu avec le moulage sous pression basse pression (LPDC), un autre type de moulage sous pression. Cependant, les deux processus sont différents avec leurs avantages et inconvénients. Voici un résumé de ce que les deux impliquent.

• L'HPDC utilise une machine alignée horizontalement
• Les machines HPDC injectent le métal fondu à haute pression (1000 à 25000 PSI)
• Les machines LPDC ont deux demi-moules attachées à des plaques de machine différentes
• Le moulage sous pression basse pression utilise des machines alignées verticalement
• Les machines LPDC injectent le métal fondu à basse pression.

Matériaux compatibles avec le moulage sous pression haute pression

L'HPDC n'est applicable que pour la fabrication de pièces métalliques, les matériaux les plus courants étant l'aluminium, le zinc et le magnésium. Voici une brève introduction sur les matériaux compatibles pour que vous puissiez savoir si vous devez rester avec l'HPDC ou utiliser un autre.

1. Aluminium

L'aluminium est le matériau HPDC le plus courant — une raison pour laquelle le moulage sous pression haute pression d'aluminium est un processus de fabrication populaire dans les industries comme l'automobile et l'aérospatial.

Il est très courant en raison de ses propriétés inhérentes. En plus de cela, l'aluminium a un bon écoulement à la fusion sous haute pression mais nécessite un système à chambre froide pour des moulages de haute qualité. Les alliages d'aluminium couramment utilisés dans le processus sont 380, 390, 412, 443 et 518.

Les pièces HPDC en aluminium sont largement applicables dans plusieurs industries en raison de leur légèreté, stabilité dimensionnelle, conductivité électrique, résistance à la corrosion et résistance thermique.

2. Magnésium

Le magnésium est un autre matériau HPDC populaire connu pour sa légèreté (plus léger que l'aluminium) et sa haute usinabilité. Ils sont plus adaptés pour le moulage sous pression à chambre chaude en raison de leurs points de fusion plus bas. Les alliages de magnésium courants que vous pouvez utiliser sont AZ91D, AM60, AS41B et AE42.

3. Zinc

Le zinc est le plus convivial pour les fabricants des trois matériaux HPDC courants. Il fonctionne le mieux avec un système à chambre chaude mais est aussi approprié pour un système à chambre froide. Les alliages courants de moulage sous pression haute pression de zinc incluent Zamak 2, 3 et 5. Les matériaux moulés sous pression en zinc sont forts, durables et usinables.

D'autres matériaux compatibles incluent le cuivre, le plomb et les alliages d'étain. Chacun a ses propriétés uniques. Par conséquent, vous devriez vérifier la fonction requise et l'environnement d'utilisation avant de sélectionner. Il est même mieux de vérifier avec un service de moulage sous pression qui rend le processus sur le bon matériau.

Composants d'une machine de moulage sous pression haute pression

Les machines de moulage sous pression haute pression utilisent deux systèmes différents : chambre froide et chambre chaude. Les deux systèmes utilisent presque les mêmes composants avec des fonctions similaires. Pour un fabricant qui veut une machine HPDC, voici quelques composants d'une machine HPDC et leurs fonctions.

1. Moule de moulage sous pression

C'est la partie la plus importante de la machine faite majoritairement d'acier en utilisant un processus tel que l'usinage CNC en raison de la haute précision, exactitude et tolérance. Il a un design qui représente le produit prévu. Les moules de moulage sous pression ont deux moitiés (mobile et fixe) attachées à la machine. Les deux moitiés se serrent sous force quand l'opérateur injecte le métal fondu.

2. Goupilles d'éjection

Ces composants fonctionnent dans l'éjection de la pièce moulée après solidification. Elles sont mostly sur la moitié mobile du moule.

3. Piston

Le piston produit la pression qui injecte le métal fondu de la chambre de soufflage dans le moule. Selon le type de machine, il peut être automatisé.

4. Composants de chauffage

Les composants de chauffage sont l'élément chauffant, le thermocouple et la chambre de soufflage (emplacement du métal fondu). Ils fonctionnent dans le chauffage du métal tout en stockant et maintenant la température du métal fondu. Les composants de chauffage sont absents dans le système à chambre froide.

5. Tube de montée

Il agit comme un passage pour le métal fondu dans le moule de moulage sous pression.

Comment fonctionne le processus de moulage sous pression haute pression ?

La plupart des passionnés de moulage sous pression conviennent que l'HPDC a quatre processus : préparation du moule, injection, éjection et post-traitement de moulage. Voici tout ce que vous devez savoir sur comment le processus fonctionne :

Étape #1 : Préparation du moule

La préparation du moule inclut le nettoyage du moule pour enlever les impuretés qui peuvent affecter la qualité du moulage métallique. Aussi, cela inclut la lubrification des parois intérieures du moule pour une éjection plus facile du moule et la régulation de la température.

Étape #2 : Injection

Cette étape implique l'injection du métal fondu dans le moule. Cependant, la méthode d'injection dépend du système d'injection de la machine. Il y a deux systèmes : chambre chaude et chambre froide. Voici une explication des deux méthodes.

Système d'injection à chambre chaude

Le système d'injection à chambre chaude est approprié pour travailler avec des métaux à bas point de fusion tels que le zinc, le magnésium et le plomb. Il implique de fondre la pièce métallique dans la machine et d'injecter le métal fondu dans le moule.

Système d'injection à chambre froide

L'injection à chambre froide implique de verser le métal fondu dans la chambre de soufflage avant de l'injecter dans le moule. Le système est approprié pour les matériaux avec des métaux à haut point de fusion, tels que l'aluminium et le laiton. En raison du haut point de fusion du matériau, il est nécessaire de les fondre en dehors du système.

Voici quelques points clés à retenir sur les deux systèmes :

• Le système d'injection à chambre chaude est plus rapide en raison de l'étape supplémentaire de la chambre froide de chauffer le métal.
• La chambre chaude utilise moins de pression (1 000 – 5 000 PSI), contrairement aux 1 500 à 25 000 psi de la chambre froide.
• Le système à chambre froide peut utiliser une injection horizontale ou verticale, tandis que le système à chambre chaude utilise seulement l'injection horizontale.
• Le système d'injection à chambre chaude est approprié pour fabriquer de petites pièces complexes en raison des restrictions de taille de la machine.

Étape #3 : Retrait de la pièce

Au refroidissement, le métal fondu se solidifie. Après, l'opérateur utilise la goupille d'éjection pour libérer la cavité du moule et pousser les moulages solidifiés hors.

Étape #4 : Ébavurage

L'ébavurage est nécessaire pour enlever le matériau en excès trouvé sur le moulage et le moule. Il y a beaucoup de façons d'ébavurer les matériaux en excès. Les plus courantes incluent l'utilisation d'une matrice d'ébavurage et d'une scie. Les matériaux en excès sont réutilisables et recyclables. En résultat, le processus est rentable.

Avantages des moulages sous pression haute pression

Le moulage sous pression haute pression a de larges applications industrielles en raison de ses avantages. Voici quelques raisons pour lesquelles vous devriez considérer l'utilisation du processus pour votre projet :

1. Taux de production plus élevés

L'étape d'injection est l'étape HPDC la plus cruciale et est rapide. Donc, l'HPDC a un taux de production élevé. En résultat, le processus est important dans le prototypage rapide, surtout pour la fabrication de grand volume. Il est aussi plus rapide que le LPDC et d'autres méthodes de fonderie.

2. Moulages sous pression haute pression de qualité

Les moulages faits en utilisant l'HPDC ont une haute précision dimensionnelle, une bonne finition de surface et une excellente uniformité. Ils retiennent aussi les propriétés mécaniques du matériau parent et ont rarement besoin d'usinage supplémentaire.

3. Produits à parois minces

Le moulage sous pression haute pression peut obtenir une épaisseur de paroi mince de moins de 0,40 mm. Aussi, il vous permet d'ajouter des inserts (ou pièces co-moulées), réduisant ainsi le nombre de composants pendant l'assemblage.

4. Réaliser des designs complexes

L'HPDC est approprié pour fabriquer des produits avec des formes de moule complexes en raison de la flexibilité dans la conception de moule. En résultat de la flexibilité, il est plus facile d'assembler les pièces produites.

5. Moules durables

Les moules de moulage sous pression utilisés dans l'HPDC sont hautement durables, les rendant utiles dans de multiples cycles de production. En raison de leur durabilité, il y a une réduction du coût par pièce de moulage sous pression.

Quand vous ne devriez pas considérer les moulages sous pression haute pression ?

Bien que l'HPDC vante des avantages uniques, il y a deux situations où il n'est pas idéal. Si vous tombez sous cette catégorie, assurez-vous de parler à une entreprise de prototypage rapide sur les processus de fabrication possibles. Vous pouvez vérifier ici les avantages et inconvénients du moulage sous pression.

Présence d'air

L'HPDC n'est pas le bon matériau pour les produits qui ne doivent pas avoir de poches d'air. En raison de la haute pression utilisée, l'emprisonnement d'air dans le moule peut se produire pendant l'étape d'injection. En résultat, cela mènera à la porosité, et de telles pièces ne doivent pas subir de traitement thermique car cela peut causer des cloques de surface. Si vous pensez encore que le moulage sous pression est la bonne méthode, vous pouvez passer au moulage sous pression basse pression.

Coûts de démarrage initiaux

Configurer une machine HPDC personnelle nécessite un investissement énorme. Une raison pour laquelle beaucoup de gens et d'entreprises considèrent l'externalisation vers un service de moulage sous pression.

Application du processus de moulage sous pression haute pression

L'HPDC a de larges capacités industrielles donc ses applications dans les industries suivantes :

1. Industrie automobile

L'industrie automobile utilise l'HPDC pour faire des blocs moteurs, carters de boîte de vitesses, supports de moteur et d'autres pièces structurelles de véhicules. Ces pièces ont un design complexe et nécessitent une haute précision. Aussi, elles sont appropriées en raison de leur compatibilité avec des matériaux tels que l'aluminium et le magnésium.

2. Industrie médicale

Les pièces médicales telles que l'équipement d'imagerie à haute production et les pompes à perfusion sont fabriquées en utilisant les machines HPDC. C'est le processus favori en raison de sa productivité, compatibilité matériaux et besoin de compatibilité avec le design de produit complexe.

3. Industrie aérospatiale

L'industrie aérospatiale utilise aussi l'HPDC pour fabriquer des produits tels que des pièces de moteur. Ici, le moulage sous pression haute pression de zinc, magnésium et aluminium sont courants en raison de leurs propriétés.

Dois-je externaliser ou obtenir une machine de moulage sous pression haute pression ?

Choisir entre l'externalisation et l'obtention d'une machine HPDC dépend de votre entreprise, de la taille du projet et des capacités d'investissement.

Les petites et moyennes entreprises devraient externaliser vers des services de moulage sous pression indépendamment de leur taille de projet. Pour les grandes entreprises, le désir de maximiser le profit déterminera votre choix car l'HPDC a un coût de démarrage, de maintenance et opérationnel élevé.

L'externalisation vers un service de moulage sous pression ne devrait se produire qu'après avoir vérifié plusieurs facteurs, le plus important étant la capacité de fabrication, le prix et la qualité. Chez WayKen, nos usines de fabrication et installations avancées nous permettent de fabriquer des pièces de moulage sous pression de haute qualité et rentables. Utilisez notre devis en ligne et obtenez une analyse DFM gratuite. De plus, vous profitez de délais rapides et de prix de marché compétitifs.

Conclusion

Le moulage sous pression haute pression est un processus de fabrication courant dans les industries utilisant des pièces métalliques solides avec des designs complexes. Il offre facilité d'opération, moins de gaspillage de matériau et rentabilité. Cet article a parlé du processus et de son application dans la fabrication de pièces. Avez-vous besoin de pièces métalliques de haute qualité fabriquées en utilisant le moulage sous pression ? Laissez-nous vous aider à démarrer.

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FAQ

Pourquoi utilisez-vous l'usinage CNC pour le moule de moulage sous pression ?

L'usinage CNC est le processus de fabrication de moule le plus courant en raison de sa précision, exactitude et haute tolérance. Le moule nécessite un processus qui peut livrer des détails élevés. Donc, l'usinage CNC est un processus courant pour faire des moules de moulage sous pression.

Le moulage sous pression haute pression est-il pour les plastiques ?

Non, vous devez utiliser le moulage par injection pour les polymères plastiques. Le moulage sous pression est le moulage par injection pour les métaux.

Quelle est la différence entre le moulage haute pression et le moulage par gravité ?

Le moulage haute pression est un type de processus de moulage sous pression, c'est-à-dire qu'il injecte en utilisant la pression. D'un autre côté, le moulage par gravité implique le remplissage du moule avec du métal fondu sous l'influence de la gravité.