Moulage en alliage de zinc

Le moulage sous pression utilise des températures et des pressions élevées lors de la fabrication de métaux et d'alliages en fusion pour générer la forme souhaitée. Il s’agit de faire fondre des métaux à bas point de fusion et de les insérer dans des moules de coulée sous pression.

Habituellement, le moulage sous pression est classé en fonction de la température et de la pression nécessaires pour insérer le métal en fusion dans le moule moulé sous pression. Néanmoins, il peut également être classé en fonction du type de matériau utilisé dans le processus, et le zinc fait partie des métaux moulés sous pression polyvalents les plus courants. Dans cet esprit, voici tout ce que vous devez savoir sur le moulage en alliage de zinc :

Qu’est-ce que le moulage sous pression de zinc ?

Le moulage sous pression du zinc est un processus consistant à injecter du zinc liquide sous pression dans un moule et à le laisser se solidifier. La cavité du moule est constituée de deux moules en acier à outils trempés conçus selon la forme souhaitée.

Les alliages de zinc ont des points de fusion bas, c'est pourquoi la coulée se déroule à basse température. De plus, leur résistance aux chocs et leur ductilité les rendent adaptés à la fabrication de pièces.

Étapes du processus de moulage sous pression du zinc

Le processus de moulage sous pression en alliage de zinc peut différer selon la taille et les types de machines que vous utilisez. Cependant, il existe une procédure générale que vous pouvez suivre comme indiqué ci-dessous :

• Étape 1 : Préparation de la matrice

Avant de commencer votre processus de moulage, la première chose à faire est de préparer le moule lui-même. Ici, vous devez purifier le moule moulé sous pression en le nettoyant. Ensuite, lubrifiez la matrice pour améliorer l'insertion de la partie moulée après refroidissement. Vous pouvez également lubrifier les parois intérieures des moules pour contrôler la température du moule et faciliter le retrait du moulage.

Enfin, serrez la matrice sous haute pression.   

• Étape 2 : Injection

L'étape suivante consiste à insérer l'alliage de zinc dans la chambre de tir de la machine. Ici, vous devez faire fondre votre alliage de zinc avant l'injection. Étant donné que le moulage sous pression en alliage de zinc est un processus de moulage sous pression en chambre chaude, la chambre de tir sera chaude. Ensuite, insérez le zinc fondu dans le moule sous haute pression.

• Étape 3 : Refroidissement et éjection

 Après avoir injecté le zinc fondu dans la chambre, vous pouvez le laisser refroidir et se solidifier. Assurez-vous de laisser à votre métal suffisamment de temps pour gélifier et prendre la forme du moule. Assurez-vous également qu'il est complètement réglé avant de desserrer la matrice. N'oubliez pas qu'éjecter le plâtre prématurément peut entraîner des dommages permanents.

Une fois votre matrice refroidie et solidifiée, vous pouvez desserrer les moitiés de la matrice, les ouvrir et retirer soigneusement les pièces moulées.   

• Étape 4 : Découpage

La dernière étape du processus de moulage sous pression du zinc est le détourage. Pendant que le métal refroidit, vous pouvez retirer soigneusement toute ferraille, telle que les bavures, les carottes et les canaux, de la pièce moulée en zinc. Vous pouvez utiliser des outils comme une scie, une matrice de découpe, etc., pour obtenir la forme de composant souhaitée. Assurez-vous de nettoyer chaque pièce avant de l’envoyer à vos clients.

Alliages de zinc pour le moulage sous pression

Vous trouverez ci-dessous les alliages de zinc les plus courants adaptés au moulage sous pression :

1. Zamac 2

Également connu sous le nom d'alliage de zinc 2 ou kirksite, le zamak 2 possède la résistance et la dureté les plus élevées de tous les alliages de zamak. Pour cette raison, il est utilisé dans les sections de fonderie qui nécessitent une intégrité structurelle élevée, comme les secteurs automobile et mécanique.

En plus de cela, le Zamak 2 possède des caractéristiques de moulage exceptionnelles telles que des performances de fluage élevées, une superbe capacité d'amortissement et une résistance aux vibrations par rapport aux autres alliages métalliques.

• Zamac 3

L'alliage de zinc Zamak 3 est l'un des alliages les plus populaires pour le moulage sous pression pour diverses raisons, notamment les suivantes :

• Excellente coulabilité et stabilité dimensionnelle durable
• Equilibre parfait entre les propriétés physiques et mécaniques
• Excellente compatibilité avec différentes options de finition comme le placage, les traitements au chromate et la peinture
• Bonne combinaison de force et de flexibilité
• Zamak 7

Le Zamak 7, également appelé alliage de zinc 7, est un Zamak 3 modifié avec une pureté élevée et une faible teneur en magnésium par rapport aux autres alliages de zamak. Il possède également une spécification ferme d'impuretés, améliorant la flexibilité, la fluidité et la finition de surface du moulage.

Cet alliage de zinc est appliqué dans des utilisations de matériel uniques ou lorsque le moulage nécessite une formabilité supplémentaire lors d'opérations d'assemblage successives telles que le jalonnement et le sertissage.

• ZA8

Le ZA-8, ou alliage zinc-aluminium, contient une teneur en aluminium plus élevée que les autres membres de la famille du zamak. Comparé aux autres alliages ZA, le ZA-8 est le seul alliage ZA qui peut être moulé sous pression en chambre chaude.

En plus de cela, le ZA-8 offre des propriétés de dureté, de résistance et de fluage considérablement améliorées. Il est principalement utilisé à des fins décoratives.

• ACuZinc5

General Motors a étudié et développé cet alliage de zinc. Il est également connu sous le nom d'alliage de zinc, de cuivre et d'aluminium et présente une résistance et une dureté améliorées en raison de sa faible teneur en aluminium et de sa teneur élevée en cuivre. De plus, il présente des performances de roulement exceptionnelles, comme le pouvoir lubrifiant.

ACuZinc5 est utilisé dans des pièces nécessitant une intégrité structurelle élevée et appliquées dans des conditions chaudes.     

• EZAC

L'alliage EZAC offre une résistance au fluage maximale, une limite d'élasticité et une dureté plus élevées que les autres alliages de zinc. Il est plus performant que Zamak 2 et dure plus longtemps que ACuZinc 5.

• ZA 27- Zinc Aluminium

Le ZA-27 contient la teneur en aluminium, le point de fusion, la résistance et la densité les plus élevés par rapport aux autres alliages ZA. Idéalement, cet alliage ZA contient de l'aluminium 27% et présente des propriétés de roulement parfaites, permettant de créer des roulements dans des pièces moulées pour des applications spécifiques.    

Avantages du moulage sous pression de zinc

Le moulage sous pression du zinc offre de nombreux avantages. Certains des principaux avantages sont les suivants :

Assemblage facile

L’un des avantages majeurs du moulage sous pression du zinc est que les opérations d’assemblage sont minimisées. Généralement, le processus de moulage sous pression de l'alliage de zinc est réalisé en une seule unité, éliminant ainsi le besoin d'activités d'assemblage manuel coûteuses.

Haute précision à paroi mince

Le moulage sous pression du zinc génère des formes complexes à plusieurs cavités avec une tolérance étroite par rapport aux autres processus de moulage. De plus, elle produit de grandes séries de pièces presque identiques, résistantes à l’usure et présentant une stabilité dimensionnelle élevée.

Meilleures propriétés mécaniques

Les alliages de zinc présentent de nombreux avantages par rapport à d'autres matériaux comme l'aluminium et le zinc en termes de propriétés mécaniques telles que la fermeté, la résistance, la ténacité et la durabilité. Pour cette raison, les pièces moulées sous pression en zinc sont utilisées dans des pièces nécessitant une résistance supérieure.  

Couler des géométries complexes

Les excellentes propriétés de roulement et d'usure du zinc lui permettent de servir de coussinets pour les structures en mouvement. De plus, il permet de fabriquer des pièces moulées sous pression aux géométries complexes car il peut former des joints avec d’autres matériaux.

Durée de vie de l'outil plus longue

Un autre avantage important des moules de moulage sous pression en zinc est qu'ils peuvent durer plusieurs fois plus longtemps que l'aluminium. En effet, les alliages de zinc ont des points de fusion plus bas et sont moins abrasifs. Pour cette raison, il y a une diminution des dommages causés par les moisissures et une augmentation de la longévité de l'outil, réduisant davantage le coût de l'outillage que celui des autres matériaux.

Production plus rapide 

Comme indiqué ci-dessus, les alliages de zinc à production plus rapide nécessitent de faibles températures de fusion et un processus de moulage sous pression en chambre sous haute pression. En conséquence, cela augmente la cadence du cycle de moulage sous pression du zinc, ce qui, à son tour, augmente les cadences de production de moulage sous pression.

L'injection de zinc moulé sous pression est simple, contrairement à l'injection de moulage sous pression d'aluminium, qui nécessite de faire fondre l'aluminium dans un récipient différent avant l'insertion. De plus, la pièce moulée présente un taux de solidification élevé, ce qui améliore le nombre de pièces produites et réduit les coûts de coulée.

Diverses options de finition

Il existe de nombreuses options de finition idéales pour les matériaux moulés sous pression. Vous trouverez ci-dessous quelques modèles populaires adaptés au moulage sous pression du zinc :

• Revêtements en poudre : Cette option de finition convient à des fins esthétiques en raison de sa large gamme de couleurs disponibles. En outre, il génère une finition de surface durable et uniforme sur les pièces coulées.
• Peinture: La peinture est responsable des propriétés fonctionnelles et esthétiques. Comme le revêtement en poudre, il a différentes couleurs et est utilisé pour des couleurs pratiques. La peinture nécessite peu de temps et de faibles coûts de production.
• Placage: Cela renforce les propriétés fonctionnelles, notamment une durabilité accrue et une résistance à la corrosion du zinc moulé sous pression.

Enlève les roulements et les bagues

Les excellentes propriétés de roulement et d'usure du zinc permettent une plus grande flexibilité de conception et réduisent les coûts de fabrication en supprimant les petites bagues et les insertions d'usure.

Bonne conductivité électrique et thermique

Le zinc est un meilleur conducteur de chaleur et d’électricité que l’aluminium. En conséquence, le moulage de zinc est idéal pour des applications telles que les dissipateurs thermiques et autres composants électriques.

Moins d'usinage nécessaire

L’un des principaux avantages du moulage sous pression du zinc est qu’il nécessite moins d’usinage. Le moulage sous pression du zinc présente des tolérances plus strictes, éliminant ainsi le besoin d'un usinage supplémentaire.   

Inconvénients du moulage sous pression de zinc

Tout ce qui a un bon côté a aussi quelques inconvénients. Le moulage sous pression du zinc présente les inconvénients suivants :

Est sujet aux défauts

Le processus de moulage sous pression du zinc est rapide et le refroidissement est rapide. Pour cette raison, la décharge du gaz peut être retardée, entraînant des défauts tels que :

• Ampoules : Ce sont des films minces qui se forment à la surface des composants en zinc moulé sous pression.
• Fissures : Celles-ci se produisent lorsque le zinc n'a pas suffisamment de résistance pour résister à la force de traction pendant la solidification.
• Gonflements : Ce sont des extensions dans la pièce moulée en zinc résultant en un renflement lisse sur le côté vertical de la pièce moulée.
• Inadéquation ou décalage : Il s'agit d'un déplacement horizontal d'un métal dû à la déformation des sections supérieure et inférieure du moule.
• La fusion: Cela se produit lorsque des particules de sable se combinent avec du métal en fusion.
• Trous de soufflage : Des trous de soufflage se produisent lorsqu'une ventilation inappropriée fait que le métal ne retient pas suffisamment de gaz sous forme de fluide.
• Gauchissement: Cela modifie les dimensions de l'article final et peut se produire pendant ou après la solidification.
• Gouttes: Cela se produit lorsque des morceaux de sable tombent dans la pièce moulée alors que le métal est encore sous forme liquide.

Pièces lourdes

Les pièces moulées sous pression en zinc produisent des pièces beaucoup plus lourdes que d'autres métaux comme l'aluminium et le magnésium. Pour cette raison, ils ne sont pas adaptés à des usages légers, comme dans l’industrie aérospatiale.  

Ne convient pas à la production en petits lots

Le moulage sous pression du zinc présente des coûts d’investissement initiaux élevés. Par conséquent, il convient principalement à la fabrication de pièces en série et est inapplicable à la production en petites séries.

Applications des pièces moulées sous pression en zinc

Les pièces moulées sous pression en zinc sont utilisées dans diverses industries, notamment :

Industrie automobile

En raison de leur incroyable résistance et dureté, de leurs caractéristiques géométriques complexes, de leur bonne qualité de surface, de leur tolérance dimensionnelle élevée et de leur résistance à la corrosion, les composants en zinc moulé sous pression sont utilisés dans l'industrie automobile pour la fabrication de :

• Rétroviseurs
• Boîtiers
• Pièces de châssis
• Composants de sécurité de l'utilisateur et de la voiture comme les poulies et les engrenages
• Composants de transmission
• Toit ouvrant, essuie-glaces
• Supports
• Roulements
• Pilotage
• Pièces de frein

Ci-dessus ne sont que quelques-uns des composants automobiles fabriqués à partir de moulage sous pression.  

Électronique

Le moulage sous pression du zinc présente de nombreux avantages dans les applications électroniques. L’une de ses propriétés importantes est sa capacité à être moulée dans des parois plus minces et des formes complexes. Comme expliqué ci-dessus, les alliages de zinc sont plus résistants que les autres métaux moulés sous pression.

En dehors de cela, l’alliage de zinc possède un excellent blindage électromagnétique et un excellent amortissement des vibrations, adaptés à la protection des composants électriques internes.

Appareils électroménagers

Le zinc moulé sous pression fait partie des meilleurs métaux moulés sous pression pour les appareils électroménagers. En raison de sa bonne finition de surface, de sa stabilité dimensionnelle et de sa résistance, le zinc moulé est utilisé pour fabriquer des appareils électroménagers comme des serrures de porte, des mixeurs, des courroies, des batteurs à main, des boucles de chaussures, des poignées, des porte-clés, etc.

Secteur Mécanique

Une autre application importante du moulage sous pression du zinc se situe dans le secteur mécanique. Les pièces moulées en zinc sont utilisées dans la fabrication de pièces de moteurs dans ce secteur.  

Conclusion

Le moulage en alliage de zinc fait partie des méthodes de moulage les plus populaires. Il offre plusieurs avantages par rapport aux autres pièces moulées métalliques, notamment une injection facile et directe. Cependant, avant de commencer votre processus de coulée, il est essentiel de comprendre les différentes procédures, alliages, applications, ainsi que leurs avantages et inconvénients.

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FAQ

Quelle est la résistance des pièces moulées sous pression en zinc ?

Les moulages sous pression en zinc sont très solides. Ils offrent une résistance à la traction plus élevée que les alliages non ferreux les plus populaires utilisés dans le moulage sous pression. Par exemple, les alliages de zinc moulés sous pression ont environ 2,5 fois plus de résistance que l’aluminium.

Le zinc moulé sous pression va-t-il rouiller ?

Non. Les pièces moulées sous pression en zinc ont une résistance élevée à la corrosion. Lorsqu’il est exposé à l’air et à l’humidité, le zinc réagit avec l’oxygène pour former une fine couche d’oxyde, qui réagit ensuite avec l’humidité pour former de l’hydroxyde de zinc. Pour cette raison, les pièces moulées sous pression en zinc ne rouilleront pas même si elles sont utilisées dans des environnements corrosifs.

Cependant, lorsque la surface du zinc n’a pas complètement développé une couche protectrice, elle présente une corrosion appelée rouille blanche. Cela se produit lorsqu'il n'y a pas suffisamment d'oxygène à la surface du zinc ; ainsi, la rouille blanche est poudreuse.

Le zinc moulé sous pression peut-il être soudé ? 

Non. Il peut être difficile de souder du zinc moulé sous pression en raison de son faible point de fusion. Mais si vous utilisez des matériaux comme le Super Alloy 1, vous pouvez souder la pièce moulée sous pression.