Le moulage sous pression centrifuge est une technique unique processus de moulage qui utilise des moules rotatifs pour créer des pièces métalliques solides et précises. Vous pouvez utiliser la coulée centrifuge pour fabriquer des articles tels que des tuyaux, des bagues ou des chemises de cylindre avec moins de défauts et une meilleure résistance que les autres méthodes.
Si vous souhaitez comprendre le fonctionnement de ce procédé et pourquoi il est utilisé pour des travaux industriels importants, vous êtes au bon endroit. En savoir plus sur la coulée sous pression centrifuge peut vous aider à déterminer si elle constitue la meilleure option pour votre prochain projet.
Principes fondamentaux du moulage sous pression centrifuge
Le moulage sous pression centrifuge utilise la force de rotation pour créer des pièces solides et rondes. pièces métalliquesCette technique de coulée permet de contrôler la manière dont le métal en fusion remplit le moule et d’éliminer les gaz emprisonnés pour un produit plus propre.
Définition et principes
Le procédé de coulée centrifuge comprend un ensemble de procédures au cours desquelles le métal en fusion est coulé dans la cavité d'un moule rotatif. Le moule tourne à grande vitesse dans une centrifugeuse. La force centrifuge pousse ensuite le métal contre les parois intérieures du moule.
Cette méthode est idéale pour la fabrication de pièces à symétrie de rotation, telles que des tuyaux, des bagues et autres composants cylindriques creux. Elle utilise la force de rotation, et non la gravité, pour déplacer le métal et lui donner forme. Le moulage par centrifugation et le rotomoulage sont d'autres termes utilisés pour des méthodes similaires.
Le moule peut tourner horizontalement ou verticalement. L'idée de base est qu'une rotation plus rapide produit plus de force et permet de créer des pièces moulées denses et de haute qualité, avec peu de bulles d'air.
Composants et matériaux clés
Les machines de coulée centrifuge, également appelées centrifugeuses, sont dotées d'une cavité de moulage ronde et robuste montée sur un arbre. La rotation du moule permet d'y verser du métal ou des alliages en fusion. La rotation répartit le métal le long des parois du moule.
Les métaux couramment utilisés pour la coulée centrifuge sous pression comprennent la fonte, l'acier, le cuivre, l'aluminium, l'acier inoxydable et les alliages à base de nickel. Des matières plastiques comme l'ABS peuvent être utilisées pour les petites pièces ou les pièces non métalliques, mais les métaux sont les plus courants.
Les principaux composants comprennent :
- cavité du moule (acier ou sable)
- Cœur (utilisé pour les pièces creuses)
- Machine de coulée rotative
La façon dont vous configurez la machine varie en fonction de la taille et de la forme que vous devez réaliser. matériau du moule doit résister à des températures élevées et à des forces de rotation.
Avantages et limites
La coulée centrifuge offre plusieurs avantages. L'action de rotation élimine les gaz et les impuretés emprisonnés, ce qui permet d'obtenir des pièces moulées plus solides et plus propres. Les pièces ainsi fabriquées sont denses et présentent une structure à grain fin. Cette méthode de coulée est idéale pour les tubes, bagues et bagues sans soudure.
Avantages :
- Peu ou pas besoin de finition supplémentaire
- Réalise des pièces rondes sans coutures
- Fonctionne bien pour de nombreux métaux et alliages
Limites:
- Utile uniquement pour les formes à symétrie de rotation
- Pas adapté aux pièces complexes ou détaillées
- Des outils et des machines spéciaux sont nécessaires
- Le processus peut parfois laisser de légères variations dans l'épaisseur de la paroi
Cette technique est principalement choisie lorsque vous avez besoin de pièces métalliques solides, rondes et durables.
Procédé de moulage sous pression centrifuge
Dans la coulée sous pression centrifuge, le métal en fusion est mis en forme à l'aide d'un moule rotatif. Chaque étape du processus influence la qualité et la résistance de la pièce finie.
Préparation et configuration du moule
Il faut d'abord préparer le moule, généralement en acier ou en fonte. Des revêtements spéciaux sont appliqués sur la surface du moule pour faciliter l'écoulement du métal et faciliter le démoulage. Le moule est ensuite monté sur une machine à filer.
Si la pièce a un trou ou un centre creux, vous insérer un noyauLe noyau crée la forme interne souhaitée et doit être bien ajusté. Après avoir mis en place le noyau, fermez le moule et alignez-le pour vous assurer que la cavité est bien centrée sur l'axe de rotation.
Un réglage correct du moule est essentiel. Des erreurs peuvent entraîner une mauvaise répartition du matériau, une épaisseur de paroi inégale ou d'autres défauts. Une inspection minutieuse de la cavité, des évents et des verrous garantit de meilleurs résultats de coulée.
Coulée de métal en fusion
Le métal en fusion est fondu dans un four puis transféré dans une poche de coulée. Le métal est ensuite versé avec précaution dans un bassin de coulée relié au moule de filage. La coulée doit être rapide mais régulière afin de réduire l'oxydation et l'emprisonnement d'air.
L'action de rotation commence généralement avant le début du coulage. Lors du coulage, la force centrifuge déplace le métal en fusion vers les parois du moule, remplissant rapidement la cavité.
Une bonne technique de coulée permet d'éviter les poches d'air et les défauts. La température et la vitesse de coulée sont importantes, car elles influencent l'écoulement et la solidification du métal.
Filage et solidification
Lorsque le moule tourne, la force centrifuge projette le métal en fusion vers l'extérieur. Cela crée une pièce plus dense et plus uniforme, notamment sur les surfaces extérieures. Cette force peut atteindre plusieurs fois la force de gravité selon la vitesse et la taille de la pièce.
La solidification commence au niveau de la paroi du moule et se poursuit vers l'intérieur. Cette solidification directionnelle contribue à repousser les impuretés et les gaz vers la surface intérieure, rendant la structure extérieure plus solide et moins poreuse.
La vitesse de filage et le taux de refroidissement contrôlent la structure du grain. L'ajustement de ces facteurs améliore la qualité et réduit les défauts indésirables, tels que le retrait ou les bulles près de la paroi extérieure.
Points clés durant cette étape :
- Vitesses de rotation élevées = métal plus dense
- La solidification directionnelle élimine les impuretés des couches externes
- Un contrôle minutieux de la température améliore les propriétés
Refroidissement et retrait
Une fois le métal solidifié, arrêtez le tournage et laissez la pièce refroidir davantage. Vous pouvez accélérer le refroidissement à l'air ou à l'eau, mais un refroidissement contrôlé est préférable pour éviter les fissures. Des outils de mesure peuvent surveiller la température. processus de refroidissement pour garantir que la pièce reste dans les tolérances.
Une fois la pièce complètement refroidie, ouvrez le moule et retirez la pièce. Si un noyau a été utilisé, retirez-le maintenant ; des outils spéciaux sont parfois nécessaires si le noyau est trop serré.
Le casting se déroule ensuite opérations de finitionCela comprend l'enlèvement du métal excédentaire formé aux joints du moule et la suppression des petites imperfections afin de garantir la forme et la surface finales de votre produit. Un enlèvement et une finition appropriés garantissent que la pièce finale répond aux normes de qualité et de dimensions.
Types de moulage sous pression centrifuge
Plusieurs méthodes de moulage par centrifugation sous pression sont disponibles. Les différences entre ces méthodes affectent les formes et les propriétés des pièces. pièces finales.
Coulée centrifuge horizontale sous pression
La coulée centrifuge horizontale utilise un moule rotatif qui tourne latéralement, son axe étant horizontal. Le métal en fusion est coulé dans un côté du moule pendant sa rotation. Cette méthode est couramment utilisée pour la fabrication de tubes, de cylindres et de longs tuyaux. Les lignes de production à grande échelle utilisent souvent cette méthode car elle permet de fabriquer rapidement des pièces aux parois uniformes et à haute résistance. Les surfaces finies sont généralement lisses, ce qui réduit l'usinage ultérieur.
Les systèmes horizontaux sont particulièrement adaptés aux objets dont la longueur est bien supérieure à leur diamètre. Le processus peut être automatisé pour un rendement plus élevé, ce qui réduit également les coûts de main-d'œuvre.
Coulée centrifuge verticale sous pression
La coulée centrifuge verticale utilise un moule tournant verticalement, l'axe étant en position verticale. Le métal est coulé directement dans l'axe central du moule tournant, puis poussé vers l'extérieur pour former la pièce. Cette technique est idéale pour la production d'anneaux, de bagues et de pièces plus petites en forme de disque. La configuration verticale permet un contrôle précis de l'épaisseur des parois. Elle facilite également l'élimination des impuretés indésirables, qui ont tendance à se déposer plus près du centre, loin du produit fini.
La coulée verticale est souvent choisie pour les pièces de petite taille ou symétriques nécessitant une forme ronde. Elle est particulièrement utile lorsque des tolérances strictes sont requises.
Propriétés et qualité des pièces moulées par centrifugation
La coulée sous pression centrifuge produit des pièces aux propriétés denses et uniformes, utiles pour de nombreuses applications exigeantes. Ce procédé améliore la structure interne, la résistance mécanique et la régularité des composants finis.
Solidité et structure des matériaux
Les moulages centrifuges sous pression offrent une grande robustesse du matériau. Lorsque le métal en fusion est projeté contre la paroi du moule, les impuretés et les bulles de gaz se déplacent vers la surface intérieure. Il en résulte souvent une pièce présentant une très faible porosité interne.
Vous pouvez vous attendre à une structure de grain uniforme ou même à un grain finstructure pluvieuse près de la surface extérieure. Ces caractéristiques réduisent le risque de défauts cachés.
Un contrôle précis de la vitesse de refroidissement augmente la densité et crée une pièce aux propriétés plus fiables. L'état de surface le long des parois du moule est généralement plus lisse et nécessite moins de finition.
Propriétés mécaniques et durabilité
Les pièces fabriquées par moulage centrifuge sous pression présentent généralement des propriétés mécaniques supérieures à celles des pièces moulées standard. Leur densité élevée et leur porosité réduite contribuent à accroître la résistance mécanique et à la fatigue.
Ces pièces moulées peuvent supporter des contraintes répétées et sont moins sujettes aux fissures ou aux défaillances au fil du temps. C'est pourquoi on les voit souvent utilisées dans applications à haute fiabilité tels que l’aérospatiale, les pompes et les récipients sous pression.
Étant donné que la structure est uniforme et à grain fin, les pièces ont tendance à avoir une bonne résistance à l'usure. Cela ajoute à leur durabilité et leur permet de durer plus longtemps, même dans des environnements difficiles.
Concentricité et épaisseur de paroi
Le moulage sous pression centrifuge est connu pour excellente concentricitéLa façon dont le métal est forcé contre le moule de filage signifie que l'épaisseur de la paroi est uniforme et cohérent tout autour de la pièce.
Vous pouvez vous attendre à une tolérance plus stricte sur l'épaisseur des parois qu'avec de nombreuses autres méthodes. Un tableau simple illustre les avantages typiques :
| Fonctionnalité | Coulée sous pression centrifuge | Autres castings |
|---|---|---|
| Concentricité | Haut | Modéré/Faible |
| Épaisseur de la paroi | Même | Peut varier |
| Densité | Haut | Inférieur (variable) |
Les surfaces intérieures et extérieures lisses et régulières réduisent le besoin d'usinage supplémentaire. Cela permet non seulement de gagner du temps, mais aussi de préserver la forme finale de la pièce.
Applications du moulage sous pression centrifuge
Le moulage sous pression centrifuge est utilisé dans de nombreux secteurs. On le retrouve souvent pour la fabrication de chemises de cylindre pour moteurs, notamment pour voitures et camions. Cette méthode permet de créer des pièces solides et lisses qui durent plus longtemps.
Ce procédé est également utilisé pour la fabrication de tuyaux métalliques et de tuyaux en fonte. Il est utile pour la fabrication de tuyaux longs. pièces tubulaires comme des tuyaux et cylindres à parois mincesCes pièces ont des parois régulières et peu de défauts.
Voici quelques produits courants fabriqués de cette façon :
| Produit | Industrie |
|---|---|
| chemises de cylindre | Automobile, Militaire |
| tuyaux métalliques | Construction, pétrole et gaz |
| Roulements | Machines, Transport |
| Roues de wagons de chemin de fer | Chemins de fer |
| Volants d'inertie | Automobile, Industrie |
| Bagues d'usure hydrauliques | Énergie |
| Carters de compresseurs de moteurs à réaction | Aérospatiale, Militaire |
| Miroirs de télescope | Astronomie |
Dans le aérospatial sur le terrain, vous pouvez trouver des pièces comme carters de compresseurs de moteurs à réaction Fabriquées par moulage centrifuge sous pression, ces pièces doivent être très précises et robustes.
Cette méthode prend également en charge applications militairesDes articles comme roulements et des pièces de moteur spécifiques sont souvent fabriquées de cette façon pour leur durabilité.
Coulée centrifuge fonctionne bien pour le prototypage de produits tubulaires, en particulier lorsque vous avez besoin de formes complexes.
Questions fréquemment posées
En quoi la coulée semi-centrifuge diffère-t-elle de la véritable coulée centrifuge ?
Dans la coulée semi-centrifuge, le moule n'est rempli que partiellement de métal en fusion, et ce procédé est principalement utilisé pour les pièces à noyau central, comme les roues. Le métal est expulsé par centrifugation, mais certaines pièces peuvent être façonnées à l'aide d'un noyau.
Dans la véritable coulée centrifuge, le moule tourne autour de son axe et est entièrement rempli. On obtient ainsi des pièces creuses et rondes, telles que des tuyaux ou des tubes, sans noyau central.
Quels facteurs déterminent le choix de la coulée centrifuge par rapport aux autres techniques de coulée ?
Si vous recherchez des produits très résistants et présentant peu de défauts, la coulée centrifuge est souvent choisie. Cette méthode est idéale pour la fabrication de pièces rondes et creuses comme des tuyaux, des bagues ou des anneaux.
Vous pouvez opter pour la coulée centrifuge pour un meilleur contrôle de la structure interne et externe du métal. Elle permet également de réduire les impuretés et les poches de gaz dans la pièce finie.