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Moulage sous pression – nous vous proposons des options pour une thermorégulation parfaite des outils

Dans le moulage sous pression, le contrôle précis de la température joue un rôle décisif tout au long du processus de transformation. Nous vous soutenons ici dans vos processus de production avec les thermorégulateurs adaptés à un contrôle de température optimal et efficace. Nos thermorégulateurs Tool-Temp sont utilisés dans les processus de moulage sous pression les plus divers.

Tool-Temp : pour une thermorégulation de moule éprouvée et durable

La thermorégulation de moule à l’aide de thermorégulateurs sert à chauffer et à maintenir le moule à outil à la température de service souhaitée et définie. Les thermorégulateurs portent un consommateur à la température de production en faisant circuler un milieu liquide et le maintiennent constamment à la température souhaitée par un chauffage et un refroidissement contrôlés. Un contrôle de la température stable au niveau du moule permet d’obtenir des pièces moulées sous pression d’une qualité élevée et homogène, des durées de cycle optimisées, ainsi qu’une durée de vie plus longue du moule de coulée sous pression.

La température du moule à outil est le facteur déterminant pour la déperdition de chaleur de la fonte, ainsi que pour le remplissage du moule et la solidification de la pièce coulée sous pression. Une température de moule qui n’est pas optimale constitue l’une des principales sources d’erreur lors du moulage sous pression. Vous pouvez remédier à ce problème en utilisant l’un de nos thermorégulateurs.

Thermorégulation de moules de coulée sous pression
Lors de la fabrication de pièces coulées sous pression, le contrôle des processus thermiques dans le moule à outil est un facteur important. Chaque moule de coulée sous pression doit de ce fait être chauffé à la température de moule nécessaire pour la coulée avant le début de la production. De manière générale, la durée de vie du moule est allongée et le moule est ainsi au mieux préservé lorsque la différence de température entre la température de coulée et la température du moule est la plus faible possible. Un moulage sous pression avec un moule froid ou insuffisamment préchauffé entraîne d’une part des tensions élevées au niveau de la surface de l’outil et d’autre part une perte de qualité au niveau de la pièce coulée sous pression.

Pour une thermorégulation de moule qui fonctionne, le thermorégulateur, le caloporteur adapté et les canaux de thermorégulation du moule à outil sont des facteurs décisifs. Les canaux du moule doivent être de dimension suffisante pour une circulation rapide et une perte de pression faible dans le moule. Pour choisir le bon thermorégulateur, la disposition des canaux dans le moule à outil est un facteur décisif. Le thermorégulateur doit être doté d’une puissance capable de réguler la température du moule à outil et d’évacuer la chaleur. Le caloporteur est un composant essentiel pour une thermorégulation optimale. Plus les propriétés de transfert de chaleur du fluide caloporteur utilisé sont bonnes, plus des volumes de chaleur importants peuvent être transmis de manière efficace. Du fait des températures élevées, des huiles caloporteuses sont souvent utilisées dans la coulée sous pression. Le caloporteur TOOL-THERM SH-3 recommandé par Tool-Temp est une huile à base minérale et à la température stable pour des domaines d’utilisation allant jusqu’à 360°C.

Bilan thermique stable
Une optimisation des températures de moule au niveau de la répartition uniforme de la température et la réduction du pic de température à la surface peuvent retarder la détérioration précoce de l’outil, principalement sous forme de formation de fissures par choc thermique et par là-même augmenter de manière significative la durée de vie du moule à outil. Le bilan thermique du moule de coulée sous pression joue un rôle essentiel en ce qui concerne la qualité des pièces et la durée des cycles. Un taux de rebut élevé dans le moulage sous pression est en outre dû à une thermorégulation insuffisante dans le moule.

Moulage sous pression –nous vous proposons des optionspour une thermorégulation parfaite

La pompe intégrée dans l’appareil refoule le caloporteur du réservoir vers le moule de coulée sous pression et vice-versa. Une sonde de température mesure la température dans le fluide et en transmet la valeur à la commande. Cette dernière régule la température du caloporteur et ainsi indirectement la température du moule de coulée sous pression. Si la température augmente dans le moule, une électrovanne pilotée par le régulateur ouvre le circuit d’eau de refroidissement et fait circuler de l’eau froide au travers de l’échangeur thermique jusqu’à ce que la température du caloporteur et par là-même la température du moule atteigne à nouveau la valeur de consigne. Si la température du moule est trop basse, les chauffages électriques sont activés, par analogie au refroidissement.

Afin de garantir les exigences de qualité, telles que la qualité de surface, le remplissage du moule, la précision dimensionnelle et de formage des pièces coulées, et pour optimiser les durées de cycle et les durées de vie, la thermorégulation à l’aide de thermorégulateurs est indispensable.

Pour la thermorégulation du moule à outil en moulage sous pression, indépendamment du fluide caloporteur, nous recommandons deux systèmes :

  • Thermorégulateur à eau surpressée jusqu’à 160 °C
  • Thermorégulateur à huile jusqu’à 360 °C

Thermorégulateur à eau surpressée jusqu’à 160 °C – capacité de chauffe 6 kW à 48 kW
Les thermorégulateurs à eau surpressée sont des systèmes fermés dans lesquels le point d’ébullition passe de 140 °C à 160 °C dû à la pression statique dans le circuit. Les appareils à eau surpressée Tool-Temp sont dotés d’un vase d’expansion. Ce dernier permet également de travailler dans des conditions de pression basses et garantit une thermorégulation stable. Il est fortement déconseillé d’utiliser les appareils à eau surpressée lors de l’usinage du magnésium à cause du risque d’incendie. Pour un changement de moule sans difficulté, les appareils à eau surpressée Tool-Temp proposent une vidange du moule. L’air comprimé permet même de sécher les canaux de moule de certains modèles. La décharge de pression automatique, qui refoule également l’eau de processus dans la sortie de l’eau de refroidissement, garantit une séparation sans danger des liaisons hydrauliques.

Thermorégulateurs à huile jusqu’à 360 °C – capacité de chauffe 8 kW à 48 kW
La structure de base est un circuit d’huile chaude fermé avec un gabarit à huile froide superposé. Le contenu du vase d’expansion des thermorégulateurs à huile Tool-Temp reste également froid pendant le processus de travail. Une évaporation et un moussage excessif de l’huile caloporteuse dans l’appareil ne sont de ce fait pas possibles. Les chauffages sont en outre conçus de manière à ne pas causer de séparation de l’huile. L’échangeur thermique dans le circuit d’eau de refroidissement est manifestement exempt de calcification et garantit fiabilité et longévité.

Les appareils à huile Tool-Temp offrent une vidange du moule. En commutant en mode sous vide, le caloporteur peut être aspiré dans le vase d’expansion. Les vases d’expansion sont généreusement conçus, afin d’accueillir le volume de retour.

Avantages des thermorégulateurs Tool-Temp dans le moulage sous pression
Les thermorégulateurs Tool-Temp séduisent grâce à leur robustesse. Nos appareils résistent en particulier aux conditions difficiles du quotidien dans le moulage sous pression.

Pompe avec accouplement magnétique durable : la pompe avec accouplement magnétique conçue par Tool-Temps résiste aux liquides agressifs, corrosifs et chargés de substances solides, et est un composant clé robuste et performant. Ces pompes sont construites exclusivement au siège de Tool-Temp en Suisse.

Mesure de la température sur l’outillage : les thermorégulateurs Tool-Temp permettent de régler la température du réservoir ou la température sur l’outillage. Le contrôle de débit ainsi que l’affichage de la pression numériques sont visualisés de manière lisible sur l’appareil et servent de paramètres essentiels pour une qualité de production reproductible.

Le chauffage et le refroidissement à l’huile permettent des températures très élevées et génèrent ainsi des tensions de matériaux moins importantes dans l’outil. Cependant, l’utilisation de thermorégulateurs à huile requiert des canaux de moule plus importants afin que circule une quantité suffisante d’huile et qu’un transport thermique optimal puisse être garanti. Le faible coefficient de transfert thermique de l’huile face à l’eau et par là-même un transfert thermique réduit est compensé par un contrôle de la température plus important. L’huile est l’unique alternative éprouvée et techniquement fiable pour l’usinage du magnésium.

Avantages des thermorégulateurs à huile Tool-Temp – pompes pour une utilisation dans le moulage sous pression
Les pompes utilisées par Tool-Temp sont spécialement conçues en fonction des propriétés techniques requises dans les thermorégulateurs. L’évaluation de matériau a été effectuée en tenant compte des points suivants : bonne propriété de fonctionnement de secours en cas de pénétration de corps étrangers, stabilité chimique, en particulier face au chlorure et comportement en cas de fonctionnement à sec. Le bronze présente sur tous ces points des avantages importants face aux matériaux alternatifs, comme le V2A ou le laiton. C’est la raison pour laquelle nous avons délibérément opté pour l’utilisation du bronze sur les pompes.

Les pompes en bronze développées et fabriquées maison sont disponibles au choix et en fonction des besoins avec une garniture mécanique ou un accouplement magnétique sans garniture. L’avantage décisif des pompes à garniture mécanique est leur résistance face aux particules métalliques et à la saleté dans le fluide. Les pompes avec accouplement magnétique sont sans garniture, résistent à l’usure et ne nécessitent pas de maintenance. Du fait de l’entraînement magnétique sans garniture, elles sont étanches, ce qui empêche l’écoulement des fluides.
Avantages généraux des pompes Tool-temp : choix de matériau robuste, arbre et palier sont surdimensionnés, les interstices sont maximisés et augmentent la robustesse face aux impuretés dans le fluide, stabilité électromagnétique grâce à une matérialisation optimale, moteurs surdimensionnés et stabilité thermique.

La pompe est intégrée dans les systèmes de manière à assurer un fonctionnement fiable dans les conditions de fonctionnement et de prévenir une cavitation de la pompe.

Avantages des thermorégulateurs à huile Tool-Temp – conception robuste et surdimensionnée
Les thermorégulateurs Tool-Temp sont conçus et construits de manière conservatrice. Nos chauffages sont à basse tension pour que la température de surface sur les chauffages soit la plus basse possible. En outre, les chauffages sont traversés par une huile à grande vitesse. Ces deux mesures permettent d’exclure toute surchauffe de l’huile caloporteuse et d’éviter tout vieillissement excessif ou fissuration à l’intérieur de l’appareil.

Étant donné que nos appareils à huile ne sont pas sous pression, « seule » la pression effective de la pompe agit sur le système et l’application. Pour les systèmes à huile sous pression, il existe un risque qu’une pression supplémentaire due à la superposition de gaz inerte (par ex. azote) ne surcharge l’appareil et les consommateurs. Cela peut entraîner une usure importante de différents composants, tels que les flexibles, les tuyauteries et les soupapes dans le thermorégulateur lui-même.

Avantages des thermorégulateurs à huile Tool-Temp – l’échangeur thermique ne s’entartre pas.
Les échangeurs thermiques des appareils à huile Tool-Temp sont conçus de manière à se vider automatiquement dès que le refroidissement n’est pas actif. Cela réduit l’entartrage de manière considérable et la pleine capacité de refroidissement est ainsi longtemps préservée. Un clapet anti-retour dans la conduite de sortie de l’eau de refroidissement empêche en outre les dépôts de calcaire et de saleté dans le circuit de refroidissement dus au refoulement d’eau en cas de sortie exempte de contre-pression.

Les composants de sécurité des appareils Tool-Temp sont :

  • Thermostat
    Le thermostat combiné à la sonde de température relève la température actuelle de l’huile. La température réelle est comparée avec la valeur de consigne prédéfinie. Le régulateur envoie un ordre de chauffage ou de refroidissement pour atteindre la température de consigne. La température maximale peut être définie et prescrite dans le thermostat. Une fois cette valeur dépassée, le thermostat de sécurité électronique se déclenche, aucun ordre de chauffage n’est plus envoyé et un témoin lumineux est activé. L’appareil est ainsi électroniquement protégé contre une température excessive.
  • Thermostats de sécurité mécaniques
    Nos appareils sont en plus protégés contre une température excessive par des thermostats à tubes capillaires. Un thermostat de sécurité mécanique est réglé sur +5 °C de plus que la température maximale autorisée. La moindre réaction de ce thermostat de sécurité désactive tous les chauffages. Si pour une raison ou une autre la température continuait de monter, le second thermostat de sécurité mécanique se déclenche et désactive l’appareil ou alors le contacteur principal K1 retombe. Ce deuxième thermostat de sécurité à tubes capillaires est réglé par défaut sur +10 °C au-dessus de la température maximale.
    Des thermostats de sécurité mécaniques sont également montés dans les refroidisseurs à eau. L’un protège contre une température excessive et l’autre contre une température de fonctionnement minimale (thermostat antigel). Le thermostat antigel protège l’appareil contre le gel du circuit à eau.
  • Disjoncteur
    Les thermorégulateurs et refroidisseurs à eau sont équipés de disjoncteurs. Les disjoncteurs sont utilisés pour protéger les conduites des détériorations dues au réchauffement suite à un courant trop élevé. Les disjoncteurs se déclenchent également suite à un court-circuit. La coupure se fait en l’espace de quelques millièmes de seconde par un électroaimant traversé par le courant. Une fois que les disjoncteurs se sont déclenchés, ils doivent alors être réinitialisés manuellement.
  • Interrupteur principal
    Tous les appareils de notre gamme de vente sont dotés d’un interrupteur principal. L’interrupteur principal se charge de la fonction de coupure ou d’arrêt d’urgence. L’interrupteur principal permet de débrancher intégralement nos appareils de l’alimentation électrique. Pour certains appareils de grande taille, tels que le TT-708 Y, l’interrupteur principal se charge également de la protection de l’installation, car équipé d’une protection contre les surintensités. Nos interrupteurs principaux sont actionnés manuellement.
  • Double surveillance de niveau
    Les appareils à huile Tool-Temp mesurent les niveaux de remplissage minimum et maximum. Deux flotteurs mesurent pour cela les volumes d’huile dans le vase d’expansion. Si le niveau de remplissage est trop bas, le voyant s’allume et signale à l’exploitant que le niveau minimum est atteint. La pompe s’arrête, afin d’éviter de fonctionner à sec. Dès que le niveau est suffisant ou à nouveau autorisé, le voyant s’éteint et l’appareil ou la pompe se met en marche automatiquement. En cas de niveau de remplissage trop élevé, un voyant supplémentaire s’allume et prévient un débordement de l’appareil. Dès que le niveau de remplissage est réduit par vidange, le voyant s’éteint et la pompe redémarre automatiquement.

Les appareils à eau surpressée offrent l’avantage de pouvoir également être utilisés avec de petits canaux de moule avec une surface d’échange thermique réduite. Les différences de température sur l’outil sont ainsi améliorées, mais peuvent cependant toujours entraîner des tensions dans les outils et par là-même des fissures de contrainte. Le rebut au démarrage de la machine de moulage sous pression suite à la température de l’outil est nettement réduit par rapport à l’eau froide. Grâce à sa capacité thermique plus élevée et à son meilleur transfert thermique, l’eau présente des avantages essentiels pour le refroidissement et a ainsi une action positive sur le problème en cas de canaux de moule trop petits.

Pour l’eau sous pression, il convient impérativement de veiller à ce que ce système ne soit pas utilisé pour l’usinage du magnésium. Un moule non étanche peut entraîner l’ignition du magnésium liquide et causer par conséquence des dommages importants. Le magnésium et l’eau déclenchent des réactions chimiques violentes, pouvant aller jusqu’à des explosions, et détériorent à la fois l’outil et la machine.

Avantages des systèmes à eau surpressée Tool-Temp – construction sûre et robuste
Les thermorégulateurs Tool-Temp sont conçus et construits de manière conservatrice. Nos chauffages sont à basse tension pour que la température de surface sur les chauffages soit la plus basse possible. En outre, les chauffages sont traversés par un fluide à grande vitesse et le niveau de remplissage minimum est surveillé. Si le niveau de remplissage est trop bas, le voyant s’allume et signale à l’exploitant que le niveau minimum est atteint. La pompe s’arrête, afin d’éviter de fonctionner à sec. L’appareil se remplit automatiquement via l’entrée de l’eau de refroidissement jusqu’à ce qu’un niveau suffisant soit atteint. L’affichage s’éteint et la pompe se remet en marche automatiquement. Tool-Temp se fixe des exigences ultra strictes en ce qui concerne la construction robuste. Pour les systèmes à eau surpressée précisément, seuls des raccords de tuyauterie fixes sont utilisés. Ces derniers sont fabriqués sur des plieuses hautement automatisées dans l’usine de Sulgen. Le boîtier est complètement fermé, pour empêcher que la saleté ne puisse pénétrer dans l’appareil. Lors de la phase de conception déjà, l’accent est mis sur la matérialisation. De l’acier inoxydable est utilisé sans le moindre compromis à tous les endroits entrant en contact avec l’eau.

Les appareils Tool-Temp offrent une sécurité de processus supplémentaire grâce à des soupapes de sécurité, qui se déclenchent en cas d’état de fonctionnement non conforme. Une soupape de sécurité s’ouvre en cas de pression système trop élevée. La pression est dirigée vers la sortie de l’eau de refroidissement. Si la pression continue cependant de monter, une seconde soupape de sécurité s’ouvre, évacuant la pression dans l’air.

Les éléments de sécurité suivants sont également montés dans tous les appareils à eau surpressée Tool-Temp :

  • le clapet anti-retour empêche le reflux de l’eau lorsque la pression dans le circuit est supérieure à la pression du réseau d’eau.
  • Deux soupapes de sécurité surveillent la montée en pression. La première soupape désactive les chauffages, la seconde soupape ouvre le circuit en cas de haute pression et force une chute de température.
  • Les manomètres affichent à la fois la pression système et la pression de la pompe.
  • Le débitmètre surveille la circulation du circuit caloporteur vers les consommateurs.
  • La décharge de pression veille à ce que le circuit de thermorégulation soit mis hors tension avant que l’appareil ne soit découplé du consommateur. Pour un appareil hors pression (électrovanne ouverte), la vidange du consommateur est possible par aspiration en dessous de 80 °C.

Lorsqu’il s’agit de savoir si les appareils de refroidissement et de chauffage à eau ou à huile sont les meilleures solutions, les avis des experts sont partagés. En tant que fabricant des deux types d’appareils, nous voyons globalement plus d’avantages à utiliser des systèmes de thermorégulation à huile. Et ce, d’une part à cause de la plus longue durée de vie du moule à outil, et d’autre part à cause de la maintenance plus simple des appareils de refroidissement et de chauffage à l’huile. L’inconvénient des grands canaux de moule à huile peut être contrecarré pendant la conception de l’outillage et avec des concepts d’outillage adaptés.

L’utilisation d’appareils à huile offre de nombreux avantages à des températures d’outillage élevées :

  • Températures de fonctionnement plus élevées
  • Tension plus faible grâce aux différences de température
  • Durée de vie du moule plus longue
  • Frais d’entretien réduits

Cependant, pour qu’un thermorégulateur à huile puisse véritablement présenter ces avantages, la circulation de liquide doit être suffisante dans l’outil. C’est la raison pour laquelle tous les appareils Tool-Temp sont équipés d’un contrôle de débit.

La masse de la pièce coulée sous pression détermine si le moulage sous pression chauffe ou refroidit principalement. Les petites pièces sont principalement chauffées et les grandes pièces plutôt refroidies. Les appareils Tool-Temp sont conçus de manière à ce que la contrainte de surface du chauffage (W/cm2) soit très basse pour prévenir une surchauffe de l’huile et par là-même contrecarrer un vieillissement rapide.

Les échangeurs thermiques sont conçus et construits de manière à s’auto-vidanger une fois le processus de refroidissement terminé pour ne pas s’entartrer ou se salir. Pour ce qui est des pompes, il est possible de choisir entre des pompes habituelles avec garniture et des pompes avec accouplement magnétique sans garniture.

Pour ce qui est des huiles, on distingue les huiles caloporteuses à base d’huile minérale et les fluides caloporteurs synthétiques. Les huiles à base d’huile minérale peuvent être utilisées jusqu’à env. 270 °C. La plupart des huiles synthétiques atteignent une température d’utilisation allant jusqu’à. 320 °C. Pour une plage de température de 320 °C à 360 °C, par expérience, seuls quelques caloporteurs sont encore disponibles. Outre le fluide caloporteur Marlotherm SH, Tool-Temp recommande le caloporteur maison TOOL-THERM SH3. TOOL-THERM SH3 est un caloporteur à base d’huile minérale présentant une stabilité élevée même à des températures jusqu’à 360 °C.

Lors de l’utilisation d’huiles thermiques, il convient de tenir comte du fait qu’à des températures de > 250 °C des dépôts similaires au coke risquent de se former dans les tuyauteries et en particulier au niveau du réservoir. Une fois ces résidus apparus, les huiles vieillissent plus vite et deviennent acides. Parallèlement, elles sont plus facilement inflammables, la viscosité et le point d’éclair baissant, dû aux produits de craquage 1 apparus. Tool-Temp recommande ici de vérifier régulièrement la qualité de l’huile utilisée et de la remplacer si nécessaire.

Lors de la fabrication de pièces coulées sous pression en aluminium, en zinc et en magnésium, la maîtrise des processus thermiques dans le moule à outil est décisive pour l’efficacité et la qualité de leur usinage. Un bilan thermique stable et la réduction du pic de température à la surface du moule préviennent une détérioration prématurée du moule à outil due à des fissures de contrainte et en augmente la durée de vie de manière significative. Et : un taux de rebut élevé dans le moulage sous pression est la plupart du temps dû à une thermorégulation insuffisante dans le moule.

Le procédé de moulage sous pression est un processus industriel, au cours duquel du métal fondu est coulé ou pressé dans des moules en acier. Ce processus entièrement automatique, au cours duquel du métal liquide (aluminium, zinc ou magnésium) est injecté à une pression de 1 500 à 1 200 bars dans le moule à outil, est principalement utilisé pour les productions de masse. Les avantages du moulage sous pression sont la précision reproductible des pièces moulées, la complexité des pièces au niveau de leur forme, et ainsiq que l’épaisseur de paroi et la rentabilité élevée. Les exigences mécaniques élevées en matière de procédé, comme la force de retenue, les variations de température, l’usure due aux forces élevées lors de l’impact de la fonte, requièrent des machines et moules de coulée sous pression coûteux. Les unités périphériques nécessaires, comme les machines de pulvérisation pour moules dans différents modèles, les appareils de chauffage et de refroidissement pour la thermorégulation du moule, ainsi que les dispositifs de prélèvement et éjecteurs résultent en un degré d’automatisation élevé du processus. Tool-Temp aide ses clients dans ce processus très exigeant grâce à ses appareils de chauffage et de refroidissement adaptés aux conditions. Le refroidissement de ces moules à outils complexes peut se faire à l’eau ou à l’huile. La vaste gamme de produits de Tool-Temp offre des systèmes de thermorégulation pour les deux formes de refroidissement, qui peuvent également être intégrés dans la commande de la machine.

Ce procédé de moulage sous pression peut être divisé en deux variantes de processus :

  • Moulage sous pression à chambre chaude
  • Moulage sous pression à chambre froide

La principale différence réside dans le système d’alimentation, avec lequel la fonte métallique liquide est amenée au processus de moulage. Le choix de cette variante de procédé dépend de la température de fonte du matériau à usiner.

A. Procédé à chambre chaude
Les machines de moulage sous pression à chambre chaude se composent d’une presse, sur laquelle le moule est serré, et d’un four directement relié à une unité de dosage. Le matériau est stocké à l’état liquide comme fonte dans un creuset. Lors du processus d’injection, le piston de compression s’abaisse dans l’unité de pression et chasse la fonte de la chambre sous pression via le canal montant et les buses dans les cavités du moule. Suite à l’injection, le piston de compression revient en position initiale. En même temps, la cavité s’ouvre et la pièce à usiner est pressée en dehors de la moitié du moule mobile à l’aide des éjecteurs. En fonction de la taille de la pièce à usiner, un cycle dure entre 3 et 9 secondes.

L’unité de coulée est en contact permanent avec la fonte liquide. Pour ne pas contraindre les pièces du moule de l’unité de coulée au delà des limites techniques, la température de processus lors du procédé à chambre chaude est limitée à <500 °C. Cela signifie que seuls des alliages de métal à faible point de fusion peuvent être usinés, les alliages à base de zinc et d’étain comptant parmi les plus importants. À hautes températures, un contact durable de la fonte et de l’unité de coulée n’est plus possible, car cela accélérerait fortement l’usure, la sécurité de processus ne serait plus donnée à cause de la formation de scories et de collages et la fonte serait outre cela souillée chimiquement à cause des processus de diffusion des pièces moulées de l’unité de coulée.

B. Procédé à chambre froide
Les machines de moulage sous pression à chambre froide sont uniquement composées de l’unité de pressage dans laquelle le moule permanent est monté, et doivent être alimentées en externe de métal liquide. Le dosage de chaque injection se fait manuellement ou via un four de fusion avec robot de dosage. Avant chaque injection, la quantité nécessaire de matériau liquide est remplie dans la chambre de coulée. La fonte est alors pressée dans la cavité à des vitesses allant jusqu’à 200 m/s avec le moule permanent fermé. Après un refroidissement rapide, l’outil s’ouvre et la pièce à usiner est éjectée. Pour le procédé à chambre froide, il est possible de prévoir des durées de cycles >de 30 secondes. Les alliages à base d’aluminium, de cuivre et de magnésium comptent parmi les alliages usinés. À la différence du procédé à chambre chaude, l’unité de coulée (chambre, piston) est désaccouplée du réservoir de fonte, la charge thermique est interrompue de manière cyclique. Les températures de processus résident cependant globalement à un niveau supérieur, ce qui réduit les durées de vie à environ 50 000 à 200 000 injections (aluminium).

C. Autres procédés
Outre les deux premières variantes de moulage sous pression, il existe également d’autres procédés :

C1. Procédé Acurad
Le procédé Acurad s’utilise avec les pièces à usiner à paroi épaisse, pour lesquelles les inclusions de gaz sont problématiques. À la différence du moulage sous pression conventionnel, la fonte est guidée à basse pression et au travers d’une carotte avec un diamètre relativement important. Le matériau liquide est ainsi guidé de manière laminaire dans le moule permanent et la cavité est dégazée de manière homogène, moins d’inclusions de gaz pouvant alors se former dans le matériau. Suite au remplissage du moule permanent, un second cylindre presse la fonte qui se fige de manière à réduire la porosité résiduelle. Ce procédé n’est pas adapté aux pièces à usiner à paroi fine à cause du remplissage lent du moule.

C2. Moulage sous pression sous vide et sous ultra vide
Lors du moulage sous pression sous vide, le moule permanent est évacué avant chaque injection. Le matériau liquide est alors injecté dans la cavité vide d’air et se fige rapidement. L’évacuation entraîne une baisse nette de la teneur en gaz dans la fonte. Le moulage sous pression sous vide permet de fabriquer des pièces coulées sous pression en aluminium soudables et pouvant être soumises à un traitement thermique, puisque l’oxygène gênant est maintenu à un minimum.

C3. Moulage sous pression thixotrope
On entend par moulage sous pression thixotrope la coulée de matériau à l’état semi-liquide. Dans cet état, les matériaux se comportent sans influence externe comme un matériau solide. Si le matériau subit une contrainte de cisaillement, il coule alors et devient malléable. Cet état peut être obtenu dans différentes masses pour des alliages à des intervalles de température serrés définis. À l’état thixotrope, le matériau présente une structure particulièrement avantageuse. Le grain en est particulièrement fin et lors de la coulée, le matériau ne se fluidifie pas, son volume ne se modifiant ainsi pas de manière drastique, ce qui prévient la porosité de rétraction. L’inconvénient de ce procédé est cependant les coûts élevés du matériau brut, puisque celui-ci doit présenter un alliage précis afin de pouvoir être transformé. Le réglage exact du niveau de température dans la production en série est également très complexe.

Lors du processus de moulage sous pression, les excipients et les démoulants jouent un rôle capital
Lors du processus de moulage sous pression, l’utilisation de démoulants est nécessaire pour démouler les pièces coulées sans problème, pour obtenir une qualité de composant élevée et pour garantir un refroidissement externe de la surface du moule. Une priorité absolue doit être accordée à la sélection ciblée du bon produit. Une productivité réduite due à des durées de pulvérisation prolongées, des taux de rebut plus élevés dus à la porosité dans la structure, des défauts de démoulage, l’altération de la mise en peinture des composants, un travail de nettoyage plus important dû aux résidus de démoulants dans la cavité du moule et sur le cadre du moule, et même un arrêt de production dû à des collages de métaux dans la cavité peuvent être les conséquences de l’utilisation de démoulants non adaptés. Les démoulants utilisés dans le moulage sous pression de l’aluminium sont la plupart du temps liquides et appliqués par pulvérisation. On distingue les démoulants à base d’eau et ceux anhydres.

Démoulants à base d’eau
Les démoulants à base d’eau sont la plupart du temps de l’eau dans des émulsions d’huile. L’eau sert ici de matrice porteuse et s’évapore rapidement à cause du point d’ébullition relativement bas et refroidit la couche de l’outil proche de la surface. L’émulsion permet une application régulière des composants actifs de séparation hautement visqueux.

Micro-vaporisation : tel est le nom de la nouvelle approche respectueuse des ressources. Ici, un très faible volume est pulvérisé sur la surface du moule. Cela présente l’avantage de ne pas avoir besoin d’eau pour diluer les démoulants, ce qui économise l’élimination onéreuse des eaux usées. Outre cela, les durées de cycle sont réduites et il n’est pas nécessaire de prendre en compte la charge alternée thermique du moule. La durée de vie du moule peut ainsi être considérablement rallongée.

Démoulants anhydres
Ici, des huiles à faible viscosité ou des solvants sont utilisés comme caloporteurs. L’effet démoulant de la substance porteuse est similaire à celle de l’eau, il sert principalement à une répartition homogène. La pulvérisation des liquides inflammables sur le moule chaud constitue cependant un risque d’incendie et un danger pour l’environnement.

En ce qui concerne la qualité des pièces, la longévité du moule et l’efficacité du processus de moulage sous pression, la thermorégulation pour le refroidissement du moule de coulée sous pression joue, outre les excipients et démoulants, également un rôle majeur.

Aujourd’hui encore, il existe des applications pour lesquelles les moules de coulée sous pression sont uniquement refroidis à l’eau et le chauffage effectué avec des brûleurs à gaz ou des chauffages infrarouges.

Pour des raisons techniques mais également économiques, les systèmes de chauffage et de refroidissement qui travaillent avec des températures d’huile jusqu’à 360 °C, ou de l’eau surpressée jusqu’à 180 °C se sont majoritairement imposés.

  • Chauffage avec des brûleurs à gaz / chauffages à infrarouges, refroidissement à l’eau froide
  • Chauffage et refroidissement à l’huile caloporteuse jusqu’à 360 °C
  • Chauffage et refroidissement avec des appareils à eau surpressée jusqu’à 160 °C ou 230 °C

Le principal inconvénient de cette forme de thermorégulation réside dans les importants écarts de température et dans les tensions de matériau induites dans l’outil. Cela agit négativement sur la durée de vie de l’outil et à chaque interruption de la production, l’outil doit être à nouveau amené à la température souhaitée. Les temps de démarrage sont ainsi plus longs et les taux de rebut sont considérablement plus élevés. Cette variante est choisie dans la plupart des cas lorsque les canaux du moule sont de petite dimension, ne permettant pas l’utilisation de systèmes de thermorégulation.

La thermorégulation avec des thermorégulateurs, que ce soit à l’eau ou à l’huile, offre à bien d’égards des avantages par rapport à cette variante.

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