Processus technologique du moulage d'alliages d'aluminium sous pression : décomposition complète de la matière première au produit fini

Processus technologique du moulage d'alliages d'aluminium sous pression : décomposition complète de la matière première au produit fini

Le moulage d'alliages d'aluminium sous pression est un processus industriel systémique qui nécessite la coordination de six étapes clés pour transformer la matière première métallique en pièces à haute précision. Pour garantir la qualité du produit, un contrôle strict des paramètres est indispensable à chaque étape.

La fusion de la matière première constitue l'étape initiale du processus. Les lingots d'aluminium avec une pureté supérieure à 99,5 % sont mélangés à des éléments d'alliage (tels que le silicium, le magnésium, le cuivre) dans des proportions définies, chargés dans un four à induction à fréquence moyenne et chauffés à 650–720 °C. Pendant la fusion, des agents de raffinage sont ajoutés pour éliminer les impuretés, et de l'azote ou de l'argon est injecté pour prévenir l'oxydation. Le résultat final est un métal fondu d'alliage d'aluminium à composition homogène et à faible teneur en gaz — sa pureté influence directement les propriétés mécaniques des pièces moulées ultérieures.

La préparation du moule est une condition préalable essentielle. Les moules sont généralement fabriqués en acier à outil réfractaire de grade H13 et se composent de deux parties : le moule mobile et le moule fixe. À l'intérieur, ils comportent une cavité (correspondant à la forme de la pièce), un système de canaux d'alimentation (lignes d'acheminement du métal fondu) et un système de vannes d'évacuation (pour l'élimination des gaz). Avant utilisation, le moule doit être préchauffé à 150–300 °C pour éviter la formation de fissures lors du contact entre le moule froid et le métal fondu d'aluminium chaud. De plus, un agent de démoulage est pulvérisé sur la surface de la cavité — cela réduit l'adhésion de l'aluminium et prolonge la durée de vie du moule.

Le moulage sous pression est l'étape clé, réalisée sur une presse à mouler sous pression. Tout d'abord, le métal fondu d'alliage d'aluminium est injecté à haute vitesse (3–15 m/s) depuis la chambre de projection (chambre d'injection) dans la cavité du moule, avec une pression généralement comprise entre 50 et 150 MPa. Cela garantit que le métal fondu remplit rapidement la cavité complexe et évacue les gaz emprisonnés. Ensuite, la pression est maintenue (temps de maintien de la pression : 5–30 secondes) pour assurer la solidification complète du métal fondu dans la cavité. L'étape finale consiste à ouvrir le moule et à extraire la pièce moulée à l'aide d'un mécanisme d'éjection. Tout le cycle de moulage ne dure que quelques dizaines de secondes, ce qui rend le processus adapté à la production en série.

L'élimination des canaux d'alimentation, des cales de coulée et le nettoyage sont effectués immédiatement. Les pièces moulées, juste après la formation, présentent des éléments superflu (canaux d'alimentation, cales de coulée) qui sont éliminés par découpe mécanique (scieage, fraisage, etc.) ou par jet d'eau à haute pression. Ensuite, la surface est traitée par sablage (traitement par jet) ou sablage à la sable pour éliminer les croûtes d'oxyde et les bavures. Grâce à cela, la rugosité de surface de la pièce moulée est réduite à Ra3,2–Ra6,3 μm, et l'adhésion de la surface est simultanément améliorée, ce qui jette les bases du traitement ultérieur.

Le renforcement par traitement thermique est réalisé si nécessaire. Pour les pièces moulées nécessitant une augmentation de résistance, un traitement thermique de type T6 est appliqué : d'abord, la pièce moulée est chauffée à 520–540 °C pour un chauffage homogène (traitement de dissolution), refroidie rapidement à l'eau, puis maintenue à une température de 120–180 °C pour le vieillissement. En résultat de ce processus, des phases précipitées homogènes se forment à l'intérieur de l'alliage, enfin la résistance à la traction augmente de 30–50 %, ce qui permet de répondre aux exigences relatives aux pièces structurelles.

Le contrôle de qualité est le point de contrôle final. L'inspection visuelle détecte les défauts de surface, la radiographie et l'inspection ultrasonique révèlent les pores et les fissures internes. À l'aide d'une machine de mesure tridimensionnelle, la précision dimensionnelle est vérifiée (la conformité à la norme IT8–IT10 est garantie). Seules les pièces moulées conformes sont envoyées au traitement de surface ultérieur ou à l'assemblage — cela assure la stabilité de la qualité du produit à toutes les étapes du processus.