Le moulage sous pression utilise des températures et des pressions élevées pour fabriquer des pièces en métal et en alliage fondus, leur conférant ainsi la forme souhaitée. Il consiste à faire fondre des métaux à bas point de fusion et à les insérer dans des moules de moulage sous pression.
Le moulage sous pression est généralement classé selon la température et la pression nécessaires pour injecter le métal en fusion dans le moule. Cependant, il peut également être classé selon le type de matériau utilisé, et le zinc figure parmi les métaux de moulage sous pression les plus courants et polyvalents. Voici donc tout ce que vous devez savoir sur le moulage des alliages de zinc :
Qu'est-ce que le moulage sous pression de zinc ?
Le moulage sous pression du zinc est un procédé qui consiste à injecter du zinc liquide sous pression dans un moule, puis à le laisser se solidifier. La cavité du moule est constituée de deux moules en acier à outils trempé, conçus selon la forme souhaitée.
Les alliages de zinc ont un point de fusion bas, ce qui permet de réaliser la coulée 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 procédé de moulage sous pression d'alliages de zinc peut varier selon la taille et le type de machines utilisées. Toutefois, une procédure générale peut être suivie, comme décrit ci-dessous :
- Étape 1 : Préparation du dé
Avant de commencer le moulage, la première étape consiste à préparer le moule. Il faut d'abord le nettoyer. Ensuite, lubrifiez-le pour faciliter l'insertion de la pièce moulée après refroidissement. Vous pouvez également lubrifier les parois internes du moule pour contrôler sa température et faciliter le démoulage.
Enfin, serrez la matrice sous haute pression.
- Étape 2 : Injection
L'étape suivante consiste à insérer l'alliage de zinc dans la chambre d'injection de la machine. Il est nécessaire de faire fondre l'alliage de zinc avant l'injection. Le moulage sous pression d'alliage de zinc étant un procédé à chambre chaude, cette dernière sera très chaude. Ensuite, le zinc fondu est injecté dans le moule sous haute pression.
- Étape 3 : Refroidissement et éjection
Après avoir injecté le zinc fondu dans la chambre, laissez-le refroidir et se solidifier. Veillez à lui laisser suffisamment de temps pour se gélifier et prendre la forme du moule. Assurez-vous également qu'il soit complètement durci avant de desserrer la matrice. N'oubliez pas qu'un démoulage prématuré peut entraîner des dommages permanents.
Une fois que votre matrice a refroidi et s'est solidifiée, vous pouvez desserrer les deux moitiés de la matrice, les ouvrir et retirer soigneusement les pièces moulées.
- Étape 4 : Tailler
La dernière étape du processus de moulage sous pression du zinc est l'ébavurage. Pendant le refroidissement du métal, retirez soigneusement les bavures, les carottes et les canaux d'alimentation. Utilisez des outils comme une scie ou un ébavureur pour obtenir la forme souhaitée. Nettoyez soigneusement chaque pièce avant de l'expédier à vos clients.
Alliages de zinc pour le moulage sous pression
Voici les alliages de zinc les plus courants adaptés au moulage sous pression :
- Zamak 2
Également connu sous le nom d'alliage de zinc 2 ou de kirksite, le zamak 2 possède la plus haute résistance et la plus grande dureté de tous les alliages de zamak. C'est pourquoi il est utilisé dans les pièces moulées exigeant une grande intégrité structurelle, notamment dans les secteurs automobile et mécanique.
En outre, le Zamak 2 possède des caractéristiques de moulage exceptionnelles telles qu'une haute résistance au fluage, une superbe capacité d'amortissement et une résistance aux vibrations supérieures à celles des autres alliages métalliques.
- Zamak 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 aptitude au coulage et stabilité dimensionnelle durable
- Équilibre parfait entre les propriétés physiques et mécaniques
- Excellente compatibilité avec différentes options de finition telles que le plaquage, les traitements au chromate et la peinture
- Bonne combinaison de force et de souplesse
- Zamak 7
Le Zamak 7, également appelé alliage de zinc 7, est une version modifiée du Zamak 3, caractérisée par une pureté élevée et une faible teneur en magnésium. Sa teneur en impuretés est rigoureusement contrôlée, ce qui améliore la flexibilité, la fluidité et la finition de surface lors du moulage.
Cet alliage de zinc est utilisé dans des applications de quincaillerie spécifiques ou lorsque la coulée nécessite une formabilité supplémentaire lors d'opérations d'assemblage ultérieures telles que le sertissage et le rivetage.
- ZA 8
L'alliage ZA-8, ou alliage zinc-aluminium, présente une teneur en aluminium plus élevée que les autres alliages de la famille zamak. Parmi ces alliages, seul le ZA-8 peut être moulé sous pression à chambre chaude.
De plus, le ZA-8 offre une dureté, une résistance et une tenue au fluage nettement supérieures. Il est principalement utilisé à des fins décoratives.
- ACuZinc5
General Motors a mis au point cet alliage de zinc. Également connu sous le nom d'alliage de zinc, de cuivre et d'aluminium, il présente une résistance et une dureté accrues grâce à sa faible teneur en aluminium et sa forte teneur en cuivre. De plus, il offre d'excellentes performances en matière de lubrification des roulements.
ACuZinc5 est utilisé dans des pièces nécessitant une intégrité structurelle élevée et appliquées dans des conditions chaudes.
- EZAC
L'alliage EZAC offre une résistance maximale au fluage, une limite d'élasticité supérieure et une dureté plus élevée que les autres alliages de zinc. Ses performances sont supérieures à celles du Zamak 2 et sa durée de vie plus longue que celle de l'ACuZinc 5.
- ZA 27 - Zinc Aluminium
L'alliage ZA-27 présente la teneur en aluminium, le point de fusion, la résistance et la densité les plus élevés de toute la gamme ZA. Idéalement composé à 27 % d'aluminium, cet alliage offre des propriétés de roulement optimales, permettant la fabrication de roulements dans des pièces moulées destinées à des applications spécifiques.
Avantages du moulage sous pression de zinc
Le moulage sous pression du zinc offre une multitude d'avantages. Parmi les principaux, on peut citer :
Montage facile
L'un des principaux avantages du moulage sous pression du zinc réside dans la réduction des opérations d'assemblage. En général, le procédé de moulage sous pression de l'alliage de zinc s'effectue en une seule pièce, ce qui élimine le besoin d'opérations d'assemblage manuel coûteuses.
Haute précision avec paroi mince
Le moulage sous pression de zinc permet de réaliser des pièces complexes à cavités multiples avec une précision supérieure à celle des autres procédés de moulage. De plus, il permet la production en grande série de pièces quasi identiques, résistantes à l'usure et présentant une grande stabilité dimensionnelle.
Meilleures propriétés mécaniques
Les alliages de zinc présentent de nombreux avantages par rapport à d'autres matériaux comme l'aluminium et le zinc, notamment en termes de propriétés mécaniques telles que la fermeté, la résistance, la ténacité et la durabilité. C'est pourquoi les pièces moulées sous pression en zinc sont utilisées pour les pièces exigeant une résistance supérieure.
Couler des géométries complexes
Les excellentes propriétés de roulement et de résistance à l'usure du zinc lui permettent de servir de bagues pour les structures en mouvement. De plus, sa capacité à former des joints avec d'autres matériaux le rend possible la fabrication de pièces moulées sous pression aux géométries complexes.
Durée de vie plus longue de l'outil
Un autre avantage significatif des moules de fonderie sous pression en zinc est leur durée de vie, plusieurs fois supérieure à celle des moules en aluminium. Ceci s'explique par le point de fusion plus bas et la moindre abrasivité des alliages de zinc. Il en résulte une réduction des dommages au moule et une durée de vie accrue de l'outillage, ce qui diminue les coûts par rapport à l'utilisation d'autres matériaux.
Production plus rapide
Comme indiqué précédemment, la production rapide d'alliages de zinc nécessite des températures de fusion basses et un procédé de moulage sous pression en chambre. Il en résulte une augmentation de la cadence de production du moulage sous pression du zinc, ce qui, par conséquent, accroît les cadences de production.
Le moulage sous pression du zinc par injection est simple, contrairement à celui de l'aluminium qui nécessite la fusion de ce dernier dans un récipient séparé avant insertion. De plus, la pièce moulée présente une vitesse de solidification élevée, ce qui augmente la cadence de production et réduit les coûts de moulage.
Diverses options de finition
Il existe de nombreuses options de finition idéales pour les matériaux de fonderie sous pression. Voici quelques exemples courants convenant à la fonderie sous pression de zinc :
- Revêtements en poudre : Cette finition est idéale pour des raisons esthétiques grâce à sa large palette de couleurs. De plus, elle assure une finition de surface uniforme et durable sur les pièces moulées.
- Peinture: La peinture confère à la peinture des propriétés à la fois fonctionnelles et esthétiques. À l'instar du thermolaquage, elle se décline en une variété de couleurs et est utilisée pour des applications pratiques. La peinture est rapide et peu coûteuse.
- Placage: Cela améliore les propriétés fonctionnelles, notamment la durabilité et la résistance à la corrosion du zinc moulé sous pression.
Démonte les roulements et les bagues
Les excellentes propriétés de roulement et de résistance à l'usure du zinc permettent une plus grande flexibilité de conception et réduisent les coûts de fabrication en supprimant les petites bagues et les inserts anti-usure.
Bonne conductivité électrique et thermique
Le zinc est un meilleur conducteur de chaleur et d'électricité que l'aluminium. De ce fait, le moulage du 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 le faible besoin d'usinage. Le moulage sous pression du zinc offre des tolérances plus serrées, éliminant ainsi le besoin d'usinage supplémentaire.
Inconvénients du moulage sous pression du zinc
Tout avantage a aussi ses inconvénients. Le moulage sous pression du zinc présente les inconvénients suivants :
Est sujet aux défauts
Le procédé de moulage sous pression du zinc est rapide, et le refroidissement l'est tout autant. De ce fait, l'évacuation des gaz peut être retardée, entraînant des défauts tels que :
- Ampoules : Il s'agit de films minces se formant à la surface de composants en zinc moulés sous pression.
- Fissures: Ces phénomènes se produisent lorsque le zinc métallique n'a pas une résistance suffisante pour supporter la force de traction lors de sa solidification.
- Houle : Il s'agit d'extensions dans la pièce de zinc coulée, créant un renflement lisse sur le côté vertical de la pièce.
- Décalage ou décalage : Il s'agit d'un décalage horizontal du métal dû à la déformation des parties supérieure et inférieure du moule.
- La fusion: Cela se produit lorsque des particules de sable se combinent avec du métal en fusion.
- Orifices de soufflure : Les soufflures se forment lorsque la ventilation est inadéquate, empêchant ainsi le métal de retenir suffisamment de gaz sous forme de fluide.
- Gauchissement: Cela modifie les dimensions de l'objet final et peut se produire pendant ou après la solidification.
- Gouttes: Cela se produit lorsque des grains de sable tombent dans la pièce moulée alors que le métal est encore à l'état liquide.
Pièces lourdes
Les pièces moulées sous pression en zinc sont beaucoup plus lourdes que celles en d'autres métaux comme l'aluminium et le magnésium. C'est pourquoi elles ne conviennent pas aux applications nécessitant des pièces légères, comme dans l'industrie aérospatiale.
Ne convient pas à la production en petits lots
Le moulage sous pression du zinc engendre des coûts d'investissement initiaux élevés. Par conséquent, il convient principalement à la production en série de pièces et n'est pas adapté 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
Grâce à leur résistance et leur dureté exceptionnelles, leurs caractéristiques géométriques complexes, leur bonne qualité de surface, leur tolérance dimensionnelle élevée et 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 pour l'utilisateur et le véhicule, tels que les poulies et les engrenages
- Composants de transmission
- Toit ouvrant, essuie-glaces
- Supports
- Bearings
- Pilotage
- Pièces de frein
Ci-dessus figurent quelques exemples de composants automobiles fabriqués par moulage sous pression.
Électronique
Le moulage sous pression du zinc présente de nombreux avantages pour les applications électroniques. L'une de ses propriétés importantes est sa capacité à produire des pièces aux parois fines et aux formes complexes. Comme expliqué précédemment, les alliages de zinc sont plus résistants que les autres métaux utilisés pour le moulage sous pression.
Par ailleurs, l'alliage de zinc possède d'excellentes propriétés de blindage électromagnétique et d'amortissement des vibrations, ce qui le rend adapté à la protection des composants électriques internes.
Appareils Ménagers
Le moulage sous pression du zinc est l'un des meilleurs procédés pour la fabrication d'appareils électroménagers. Grâce à son excellent état de surface, sa stabilité dimensionnelle et sa robustesse, le moulage du zinc est utilisé pour fabriquer des appareils tels que des serrures de porte, des mixeurs, des courroies, des batteurs électriques, des boucles de chaussures, des poignées, des porte-clés, etc.
Secteur Mécanique
Une autre application importante du moulage sous pression du zinc se trouve dans le secteur mécanique. Les pièces en zinc moulé sont utilisées dans la fabrication de pièces de moteurs dans ce secteur.
Conclusion
Le moulage d'alliages de zinc est l'une des méthodes de fonderie les plus répandues. Il offre plusieurs avantages par rapport aux autres procédés de moulage de métaux, notamment une injection simple et directe. Cependant, avant de commencer votre processus de moulage, il est essentiel de bien comprendre les différentes procédures, les alliages, les applications, ainsi que les avantages et les inconvénients.
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Questions Fréquentes Posées
Quelle est la résistance des moulages sous pression en zinc ?
Les pièces moulées sous pression en zinc sont très résistantes. Elles offrent une résistance à la traction supérieure à celle des alliages non ferreux les plus couramment utilisés en fonderie sous pression. Par exemple, les alliages de zinc pour fonderie sous pression sont environ 2.5 fois plus résistants que l'aluminium.
Le zinc moulé sous pression rouillera-t-il ?
Non. Les pièces moulées sous pression en zinc présentent une excellente résistance à la corrosion. Au contact de l'air et de 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. C'est pourquoi les pièces moulées sous pression en zinc ne rouillent pas, même en milieu corrosif.
Cependant, lorsque la surface du zinc n'a pas encore développé une couche protectrice complète, elle présente une corrosion appelée rouille blanche. Ce phénomène se produit en cas d'insuffisance d'oxygène à la surface du zinc ; la rouille blanche est alors poudreuse.
Le zinc moulé sous pression peut-il être soudé ?
Non. Le soudage du zinc moulé sous pression peut s'avérer complexe en raison de son bas point de fusion. Cependant, l'utilisation de matériaux comme le Super Alloy 1 permet de braser la pièce moulée sous pression.
