Coulée sous pression, un procédé de fabrication largement utilisé pour produire des pièces métalliques complexes, rencontre souvent des défauts qui peuvent compromettre la qualité et la fonctionnalité des produits. Pour remédier à ces défauts, il faut comprendre leurs causes, mettre en œuvre des solutions efficaces et adopter des mesures préventives.
Porosité
Définition:
La porosité est un défaut dans lequel de petits vides ou bulles se forment à l'intérieur de la pièce moulée en raison de gaz emprisonnés ou d'une solidification incorrecte. Elle affaiblit l'intégrité structurelle de la pièce moulée, la rendant inadaptée aux applications nécessitant résistance ou étanchéité.
Causes :
- Air ou gaz emprisonnés : l’air entraîné dans le métal en fusion pendant l’injection provoque des vides car l’air ne parvient pas à s’échapper pendant la solidification.
- Ventilation incorrecte : des évents inadéquats dans la matrice empêchent les gaz de s'échapper, augmentant ainsi la porosité.
- Écoulement turbulent de métal : un écoulement instable ou chaotique de métal en fusion entraîne un piégeage d'air.
- Piégeage de gaz : l’utilisation excessive d’agents de démoulage ou de lubrifiants peut générer du gaz dans la cavité.
Solutions:
- Optimiser le système de ventilation : une ventilation adéquate permet aux gaz emprisonnés de s'échapper avant la solidification. L'ajout de trop-pleins et de conduits de ventilation peut aider.
- Ajuster la vitesse d’injection : Ralentissez l’injection pour réduire les turbulences et permettre un flux de métal ordonné.
- Contrôle de la température du métal : Maintenez une température du métal uniforme et optimale pour assurer un remplissage en douceur.
- Utiliser des systèmes sous vide : utilisez un processus assisté par vide pour éliminer l’air et les contaminants de la pièce moulée.
Prévention:
- Concevez des systèmes de trop-plein appropriés : incluez des canaux de trop-plein pour rediriger les gaz et assurer un écoulement régulier du métal.
- Maintenir une température constante du métal : évitez la surchauffe ou le refroidissement soudain pour réduire le piégeage des gaz.
- Entretien régulier de la matrice : Gardez la matrice propre et exempte de contaminants pour éviter l'accumulation de gaz.
- Conception appropriée des portes et des canaux : assurez-vous que les portes et les canaux sont suffisamment grands pour faciliter le remplissage complet du moule avec un minimum de turbulences.
Fermetures à froid
Définition:
Les joints à froid se produisent lorsque deux flux de métal en fusion se rencontrent mais ne fusionnent pas correctement, laissant un joint visible ou une liaison faible. Ce défaut affecte à la fois l'apparence et la résistance de la pièce moulée.
Causes :
- Basse température du métal : une température insuffisante provoque une solidification prématurée du métal en fusion.
- Vitesse d’injection lente : les retards d’écoulement du métal entraînent un refroidissement partiel avant la fusion.
- Mauvais flux de métal : un flux de métal irrégulier dû à une mauvaise conception de la porte contribue à une fusion incomplète.
- Ventilation inadéquate : l’air emprisonné peut perturber la jonction des flux de métal en fusion.
Solutions:
- Augmenter la température du métal : Augmentez la température pour garantir que le métal en fusion coule et fusionne correctement.
- Optimiser la vitesse d'injection : ajustez la vitesse pour obtenir un flux de métal régulier et continu.
- Améliorer la conception des portes : assurez-vous que les portes sont positionnées pour diriger le flux efficacement.
- Meilleur placement de ventilation : ajoutez des évents aux zones clés pour garantir l'expulsion de l'air emprisonné.
Prévention:
- Surveillez constamment la température du métal : assurez un chauffage uniforme du métal en fusion tout au long du processus.
- Contrôles réguliers de la température de la matrice : maintenez une température optimale de la matrice pour éviter un refroidissement prématuré.
- Conception de l'emplacement approprié des portes : positionnez les portes de manière stratégique pour améliorer le flux de métal et réduire les turbulences.
- Maintenir une vitesse d’injection optimale : équilibrer la vitesse pour éviter le refroidissement tout en garantissant un remplissage uniforme.
Points chauds
Définition:
Les points chauds sont des zones localisées de surchauffe à l'intérieur du moule, entraînant un refroidissement inégal et des défauts tels que des déformations ou des incohérences dimensionnelles dans la pièce moulée.
Causes :
- Température de matrice inégale : un refroidissement irrégulier crée des zones d’accumulation excessive de chaleur.
- Conception de refroidissement médiocre : l'absence de canaux de refroidissement efficaces dans la matrice provoque des points chauds localisés.
- Lubrification inadéquate : une application insuffisante ou inégale de lubrifiant peut aggraver les problèmes de chaleur.
- Accumulation de métal : l’excès de métal dans certaines zones peut retenir la chaleur plus longtemps.
Solutions:
- Équilibrer les canaux de refroidissement : Concevez un réseau optimisé de canaux de refroidissement pour dissiper uniformément la chaleur.
- Ajuster la température de la matrice : Surveillez et régulez étroitement la température de la matrice pendant la production.
- Optimiser la lubrification : assurer une application constante et adéquate de lubrifiants de haute qualité.
- Modifier la conception des pièces : éliminer les sections épaisses sujettes à la rétention de chaleur.
Prévention:
- Entretien régulier du système de refroidissement : nettoyez les canaux de refroidissement et vérifiez qu'ils ne présentent pas de blocages ou d'inefficacités.
- Contrôle approprié de la température de la matrice : utilisez des systèmes de surveillance de la température avancés pour assurer un refroidissement uniforme.
- Application de lubrification uniforme : investissez dans des systèmes de lubrification automatisés pour appliquer une quantité uniforme.
- Surveiller la distribution thermique : utilisez l’imagerie thermique pour identifier les points de concentration de chaleur pendant la production.
Coups manqués/coups courts
Définition:
Des ratés ou des injections incomplètes se produisent lorsque le métal en fusion ne parvient pas à remplir complètement la cavité du moule, ce qui entraîne des sections incomplètes ou manquantes de la pièce moulée.
Causes :
- Volume de métal insuffisant : Le volume de métal en fusion est insuffisant pour remplir la cavité.
- Faible pression d’injection : une pression insuffisante empêche le métal de se propager complètement.
- Mauvais écoulement du métal : les obstructions ou une mauvaise conception des portes entravent un écoulement correct.
- Température de la matrice froide : une matrice froide provoque une solidification prématurée du métal en fusion.
Solutions:
- Augmenter le volume de métal : Assurez-vous qu'un volume adéquat de métal est disponible par tir.
- Ajuster la pression d’injection : Augmentez la pression pour garantir que le métal remplit complètement le moule.
- Optimiser l'emplacement des portes : positionnez les portes de manière à favoriser un remplissage uniforme et un flux fluide.
- Chauffer correctement la matrice : préchauffer la matrice pour éviter une solidification prématurée.
Prévention:
- Contrôles réguliers du volume des tirs : assurez-vous que chaque tir contient la bonne quantité de métal en fusion.
- Maintenir une température de matrice constante : utilisez des réchauffeurs de matrice ou des contrôleurs de température.
- Conception appropriée du système de canaux : Concevez des canaux pour faciliter un écoulement facile et complet du métal.
- Surveiller les paramètres d’injection : inspecter et ajuster régulièrement la pression, la vitesse et le calage.
Éclair
Définition:
Les bavures sont une fine couche de métal en excès qui se forme sur les bords d'une pièce moulée en raison d'une fuite de métal à travers les interstices des surfaces de séparation du moule.
Causes :
- Pression d’injection excessive : une pression élevée force le métal à sortir de la cavité du moule.
- Surfaces de matrice usées : des espaces se forment au fil du temps en raison des bords de matrice usés.
- Force de serrage insuffisante : un serrage faible permet au métal de s'infiltrer.
- Matrices mal alignées : un alignement incorrect crée un espace pour les fuites de métal.
Solutions:
- Régler la pression d’injection : Réduisez la pression excessive pour éviter tout débordement.
- Réparer/remplacer les matrices usées : Restaurer les bords des matrices ou remplacer les outils usés.
- Augmenter la force de serrage : assurer une force suffisante pour sceller les surfaces de séparation.
- Alignement correct des matrices : vérifiez et ajustez régulièrement l’alignement pour éliminer les écarts.
Prévention:
- Entretien régulier des matrices : inspectez fréquemment les lignes de séparation et les surfaces d'étanchéité.
- Surveiller la force de serrage : Assurez-vous que la matrice est solidement serrée pendant la production.
- Vérifiez fréquemment l’alignement des matrices : planifiez des ajustements d’alignement périodiques.
- Conception appropriée de la ligne de séparation : concevez la ligne de séparation de manière à minimiser les chemins de fuite potentiels.
Rétrécissement
Définition:
Le retrait est un type de défaut dans lequel des cavités ou des vides apparaissent à l'intérieur de la pièce moulée ou à sa surface en raison d'une solidification inégale pendant le refroidissement.
Causes :
- Épaisseur de paroi irrégulière qui provoque un refroidissement non uniforme.
- Alimentation insuffisante en métal fondu lors de la solidification.
- Mauvaise conception du refroidissement de la matrice.
- Faible pression d'injection ou temps de maintien de la pression court.
Solutions:
- Optimisez la conception des pièces pour garantir une épaisseur de paroi uniforme.
- Utilisez des alimentateurs ou des élévateurs pour fournir du matériau supplémentaire pendant la solidification.
- Améliorer le refroidissement des matrices pour assurer une solidification contrôlée.
- Augmenter la pression d’injection et prolonger le temps de maintien de la pression.
Prévention:
- Concevez des pièces moulées avec une épaisseur de paroi constante.
- Effectuez une analyse appropriée du refroidissement de la matrice pour éviter les points chauds.
- Surveillez et ajustez régulièrement les paramètres du processus, tels que la pression et le temps d’injection.
Inclusion
Définition:
Les inclusions sont des particules de forme irrégulière de matières étrangères, telles que des scories ou des oxydes, emprisonnées dans la pièce moulée, provoquant des faiblesses internes ou des défauts de surface.
Causes :
- Métal en fusion impur ou impur.
- Scories ou débris non éliminés lors du coulage.
- Mauvais nettoyage de la cavité de la matrice ou des outils.
- Agitation ou mélange inadéquat du métal en fusion.
Solutions:
- Utilisez une charge de four de haute pureté et nettoyez soigneusement les poches et les outils.
- Écumer les scories et les débris du métal en fusion avant de le couler.
- Nettoyez les matrices et la cavité du moule avant chaque cycle de production.
- Améliorer le processus de purification des métaux, comme le dégazage ou le filtrage.
Prévention:
- Assure un processus de fusion propre et contrôlé.
- Utilisez des agents de démoulage qui réduisent les risques de contamination.
- Inspectez et nettoyez régulièrement la cavité de la matrice et l'équipement.
Fissures
Définition:
Les fissures sont des fractures linéaires ou irrégulières à la surface ou à l'intérieur de la pièce moulée qui peuvent survenir pendant ou après la solidification en raison de contraintes de traction.
Causes :
- Solidification inégale due à un mauvais contrôle de la température de la matrice.
- Rétrécissement anormal causé par une épaisseur de paroi non uniforme.
- Contrainte interne excessive ou déséquilibre lors de l'éjection.
- Composition d'alliage inappropriée avec des éléments nocifs excessifs.
Solutions:
- Optimisez la température de la matrice dans la plage recommandée (180°C–280°C).
- Concevez des pièces moulées avec une épaisseur de paroi uniforme pour éviter les contraintes de retrait.
- Équilibrez les forces d’éjection en ajustant ou en ajoutant des broches d’éjection.
- Assurez la composition appropriée de l'alliage en contrôlant les éléments nocifs comme le Fe.
Prévention:
- Utilisez des outils de simulation pour concevoir des structures bien équilibrées.
- Maintenez la cohérence de la température de la matrice avec des systèmes de chauffage appropriés.
- Surveiller régulièrement la composition de l’alliage pendant la fusion.
Traînées et soudures
Définition:
Les traînées sont des rayures en forme de bande causées par des dommages ou des frottements lors de l'éjection, tandis que la soudure se produit lorsque le métal en fusion colle anormalement à la matrice, laissant des dépôts de matériau.
Causes :
- Angles de dépouille ou contre-dépouilles insuffisants sur la pièce moulée.
- Surfaces de cavité de matrice endommagées ou rugueuses.
- Surchauffe du métal en fusion ou des températures de la matrice.
- Agent de démoulage de mauvaise qualité ou lubrification inadéquate.
Solutions:
- Augmentez les angles de dépouille et éliminez les contre-dépouilles.
- Réparer et polir la cavité de la matrice pour améliorer la rugosité de la surface.
- Ajustez les températures du métal en fusion et de la matrice dans des plages optimales.
- Utilisez des agents de démoulage de haute qualité et lubrifiez correctement les matrices.
Prévention:
- Optimisez la conception des pièces avec des angles de dépouille appropriés.
- Effectuer un entretien et un polissage réguliers des matrices.
- Surveillez et contrôlez les températures pour éviter la surchauffe.
Ampoules
Définition:
Les cloques sont des renflements ou des zones surélevées sur la surface de la pièce moulée causés par l'expansion du gaz emprisonné sous la surface pendant la solidification.
Causes :
- Mauvaise conception de ventilation dans la matrice.
- Utilisation excessive d'agents de démoulage ou de lubrifiants.
- Dégazage insuffisant du métal en fusion.
- La température de la matrice est surchauffée, ce qui entraîne une réduction de la résistance.
Solutions:
- Améliorez le système de ventilation en ajoutant des canaux de ventilation et de trop-plein.
- Optimisez la quantité d’agents de démoulage et réduisez leur utilisation excessive.
- Effectuer un traitement de dégazage approprié pendant la fusion.
- Abaisser la température de la matrice dans les zones à problèmes pour minimiser la dilatation du gaz.
Prévention:
- Assurer des systèmes de ventilation et de trop-plein efficaces dans la filière.
- Maintenir des températures constantes de la matrice et du métal en fusion.
- Utilisez des agents de démoulage de haute qualité et correctement appliqués.
Déformation
Définition:
La déformation se produit lorsque la pièce moulée s'écarte de sa forme prévue en raison de contraintes internes ou d'un refroidissement inapproprié.
Causes :
- Épaisseur de paroi inégale provoquant une solidification irrégulière.
- Forces d'éjection déséquilibrées.
- Accumulation excessive de stress interne.
- Mauvaise conception du refroidissement de la matrice.
Solutions:
- Concevez des pièces moulées avec une épaisseur de paroi équilibrée.
- Optimiser les systèmes d’éjection pour assurer une éjection uniforme.
- Utilisez des systèmes de refroidissement contrôlés pour une solidification uniforme.
- Réduisez le stress interne en optimisant les paramètres du processus.
Prévention:
- Effectuer des simulations pour prédire et corriger les modèles de retrait.
- Inspectez et réglez régulièrement le mécanisme d’éjection.
- Surveiller la cohérence des systèmes de refroidissement.
Marques d'écoulement
Définition:
Les marques d'écoulement sont des lignes de surface ondulées ou une décoloration causée par un écoulement irrégulier de métal en fusion pendant le remplissage.
Causes :
- Faible vitesse ou pression d'injection.
- Température du métal fondu à froid.
- Mauvais contrôle de la température de la matrice.
- Conception du système de porte médiocre.
Solutions:
- Augmentez la vitesse et la pression d’injection pour assurer un débit régulier.
- Augmentez les températures du métal en fusion et de la matrice aux niveaux recommandés.
- Optimisez la température de la matrice pour maintenir un remplissage uniforme.
- Repenser le système de distribution pour un meilleur flux de métal.
Prévention:
- Surveiller et maintenir les températures correctes pendant la coulée.
- Inspectez et ajustez régulièrement les paramètres d’injection.
- Simulez les modèles d'écoulement pour optimiser la conception des portes.
Laminages
Définition:
Les laminations sont des défauts stratifiés qui se produisent lorsque le métal en fusion ne parvient pas à fusionner correctement, créant des régions stratifiées faibles.
Causes :
- Un mauvais emplacement de la porte perturbe le bon écoulement du métal.
- Contaminants dans le métal en fusion.
- Métal fondu froid ou basses températures de matrice.
Solutions:
- Repenser les systèmes de vannes et de glissières pour réduire les interruptions de flux.
- Utilisez du métal en fusion propre et de haute qualité, exempt de contaminants.
- Augmentez les températures du métal en fusion et de la matrice pour une fusion complète.
Prévention:
- Nettoyez régulièrement la cavité de la matrice.
- Optimiser les systèmes de distribution et d'injection.
- Surveillez et contrôlez constamment les températures.
Éviers
Définition:
Les affaissements sont des dépressions ou des indentations sur la surface de la pièce moulée causées par une alimentation insuffisante pendant le retrait.
Causes :
- Épaisseur de paroi inégale entraînant un rétrécissement localisé.
- Pression de solidification insuffisante.
- Mauvaise ventilation empêchant une alimentation adéquate.
Solutions:
- Concevez des pièces moulées avec une épaisseur de paroi uniforme pour éviter un retrait irrégulier.
- Augmenter la pression de maintien pendant la solidification.
- Améliorer la ventilation pour faciliter l’alimentation.
Prévention:
- Effectuer une analyse thermique lors de la conception de la matrice pour éviter les points chauds.
- Surveiller les paramètres d’injection et la cohérence de la pression.
Questions fréquemment posées
Quels sont les différents types de moulage sous pression ?
Le moulage sous pression est un procédé de fabrication utilisé pour produire des pièces métalliques, avec différents types adaptés à des matériaux, des conceptions et des applications spécifiques. Le moulage sous pression à haute et basse pression est couramment utilisé pour les pièces de haute précision, tandis que le moulage sous pression par gravité et sous vide minimise les défauts tels que la porosité.
Des méthodes avancées telles que le moulage sous pression et la fabrication additive hybride offrent une résistance accrue, une réduction des défauts et une plus grande flexibilité de conception pour les applications spécialisées.
Pouvez-vous expliquer le processus de moulage sous pression ?
Le processus de moulage sous pression consiste à faire fondre le métal, à l’injecter dans un moule en acier réutilisable sous haute pression, à le refroidir pour solidifier la forme, puis à retirer la pièce finie.
Le processus est rapide et précis, produisant des pièces de haute qualité avec des conceptions détaillées qui peuvent nécessiter une finition minimale.