Le champ d'application en expansion du moulage sous pression en alliage d'aluminium

Heure de publication: 05 / 11 2021 Auteur: Site Editor Visite: 12471

Depuis les années 1990, l'industrie chinoise du moulage sous pression a connu un développement incroyable et est devenue une nouvelle industrie. À l'heure actuelle, le processus de moulage sous pression d'alliage d'aluminium est devenu l'un des processus les plus largement utilisés dans le processus de formage d'alliage d'aluminium automobile, représentant 49% des différentes méthodes de processus de formage automobile.

Il existe environ 3,000 266,000 entreprises de moulage sous pression en Chine. La production de pièces moulées sous pression est passée de 1995 870,000 tonnes en 2005 à 20 3 tonnes en 4, et le taux de croissance annuel est resté supérieur à XNUMX %. Parmi eux, les pièces moulées sous pression en alliage d'aluminium représentent les XNUMX/XNUMX et plus. Les types de produits de moulage sous pression en Chine sont diversifiés, y compris les automobiles, les motos, les télécommunications, les appareils ménagers, les produits de quincaillerie, les outils électriques, l'informatique, l'éclairage, les escaliers mécaniques, les lampes de jouets, etc. Avec l'amélioration du niveau technique et des capacités de développement de produits, les types et les domaines d'application des produits de moulage sous pression continuent de s'étendre, et son équipement de moulage sous pression, ses moules de moulage sous pression et ses procédés de moulage sous pression ont subi d'énormes changements.

Alliage d'aluminium moulé sous pression

Depuis que l'alliage d'aluminium moulé sous pression a été mis en production commerciale en 1914, il s'est développé rapidement avec le développement de l'industrie automobile et l'invention de la machine de moulage sous pression à chambre froide. Les alliages d'aluminium moulés sous pression peuvent être divisés en résistance faible et moyenne (comme le Y102 en Chine) et en résistance élevée (comme le Y112 en Chine) en fonction de leurs performances. À l'heure actuelle, les alliages d'aluminium moulés sous pression utilisés dans les applications industrielles comprennent principalement les séries suivantes : Al-Si, Al-Mg, Al-Si-Cu, Al-Si-Mg, Al-Si-Cu-Mg, Al-Zn , etc.

L'amélioration des propriétés mécaniques des alliages d'aluminium moulés sous pression s'accompagne souvent d'une réduction des performances du processus de coulée. En raison des caractéristiques de la solidification rapide à haute pression du moulage sous pression, cette contradiction est plus importante dans certains aspects. Par conséquent, il est difficile pour les pièces moulées sous pression générales de subir un traitement thermique en solution, ce qui limite Pour améliorer les propriétés mécaniques des alliages d'aluminium moulés sous pression, bien que le moulage sous pression rempli d'oxygène et le moulage sous vide soient des moyens efficaces d'améliorer la mécanique propriétés des alliages, il est encore difficile de les utiliser à grande échelle. Par conséquent, le développement et la recherche de nouveaux alliages d'aluminium moulé sous pression se sont poursuivis.

Technologie avancée de moulage sous pression

Le processus de moulage sous pression de la première machine de moulage sous pression à chambre froide horizontale n'a qu'une seule vitesse pour pousser le métal en fusion dans le moule, et la vitesse d'injection n'est que de 1 m ~ 2 m/s. Avec ce processus, il y a de nombreux pores à l'intérieur du moulage et la structure est lâche. Il sera bientôt amélioré en injection en deux étapes. Le processus d'injection est simplement décomposé en deux étapes, lente et rapide, mais la vitesse rapide n'est que de 3 m/s. Augmenter la densité des moulages sous pression, à des vitesses lentes et rapides

Après cela, une étape d'augmentation de pression a été ajoutée, qui est devenue trois étapes d'injection lente, d'injection rapide et de pressurisation. C'est l'injection classique en trois étapes. Au milieu des années 1960, cette injection à trois étages a été généralement repoussée, et la vitesse de l'étage d'injection rapide a été portée à 5 m/s. Au cours des 40 années suivantes, les principaux fabricants de machines de moulage sous pression du monde entier ont mené des recherches et des expérimentations sur le processus d'injection et ont développé de nouveaux procédés, tels que le système d'injection parabolique dans les années 70, le système de moulage sous pression sans flash dans les années 80, et les années 90 Le système d'injection sans flash, dont certains re-décomposent chaque étage de l'injection à trois étages, qui est une extension du développement continu de cette injection classique à trois étages. Maintenant, la vitesse et la pression d'injection ont été modifiées de la commande de réglage manuel du volant d'origine à la commande par ordinateur. Ces dernières années, afin de résoudre les problèmes de pores et de trous de retrait dans les pièces moulées sous pression, les gens peuvent produire des pièces moulées sous pression à haute résistance, haute densité, soudables, thermotraitables et tordables avec diverses exigences élevées. En plus de continuer à améliorer le moulage sous vide, il a également développé de nouvelles technologies telles que le moulage sous pression et le moulage sous pression semi-solide, et elles sont généralement appelées "méthode de moulage sous pression à haute densité".

Technologie de moulage sous vide

La méthode de moulage sous pression sous vide consiste à évacuer ou à évacuer partiellement le gaz dans la cavité pour réduire la pression de l'air dans la cavité pour faciliter le remplissage et l'élimination du gaz dans l'alliage fondu, de sorte que l'alliage fondu remplisse la cavité sous le action de la pression, et solidifier sous pression pour obtenir des moulages sous pression denses. Par rapport à la méthode de moulage sous pression ordinaire, la méthode de moulage sous pression sous vide présente les caractéristiques suivantes :

La porosité est fortement réduite ;
Les pièces moulées du moulage sous pression sous vide ont une dureté élevée et une microstructure petite
Les propriétés mécaniques des pièces moulées sous vide sont relativement élevées.

Récemment, le moulage sous vide est principalement utilisé pour éliminer le gaz dans la cavité, et il existe deux formes principales :

Pomper l'air directement à partir du moule ;
Placer le moule dans une boîte à vide pour pomper de l'air.

Lorsque le moulage sous pression sous vide est utilisé, la conception de la position du conduit d'échappement et de la surface du conduit d'échappement du moule est très importante. Il existe une "zone critique" dans le conduit d'échappement, qui est liée à la quantité de gaz pompée dans la cavité, au temps de pompage et au temps de remplissage. Lorsque la zone du conduit d'échappement est plus grande que la zone critique, l'effet de moulage sous pression sous vide est évident ; au contraire, ce n'est pas évident. Le choix du système de vide est également très important. Il est nécessaire que le vide dans la cavité puisse être maintenu jusqu'à ce que le remplissage soit terminé avant que la pompe à vide ne soit arrêtée.

Technologie de moulage sous pression oxygénée

La plupart du gaz dans les pores des moulages sous pression est N2 et H2, et il n'y a presque pas d'O2. La raison principale est que l'O2 réagit avec les métaux actifs pour former des oxydes solides, ce qui fournit une base théorique pour la technologie de moulage sous pression rempli d'oxygène. Le moulage sous pression rempli d'oxygène consiste à remplir la cavité d'oxygène avant le moulage sous pression pour remplacer l'air qui s'y trouve. Lorsque le métal en fusion pénètre dans la cavité, une partie de l'oxygène est évacuée de la rainure d'échappement, et l'oxygène restant réagit avec le métal en fusion pour générer des particules d'oxyde dispersées, qui forment un vide instantané dans le moule, obtenant ainsi une moulage sous pression. Dans le processus de moulage sous pression rempli d'oxygène, le vide dans la cavité est produit par une réaction chimique. Afin d'assurer la sécurité de la production, la quantité d'oxygénation doit être strictement contrôlée et la pression de la cavité doit être réduite pour correspondre à la pression d'oxygénation. En combinant le processus de moulage sous vide et d'oxygénation pour rendre la cavité dans un état de pression négative, de meilleurs résultats peuvent être obtenus. Dans le processus de remplissage de métal en fusion, le métal en fusion doit être rempli dans un état de pulvérisation dispersée. La taille de la taille du canal a également une grande influence sur l'effet du moulage sous pression rempli d'oxygène. La bonne taille de canal peut non seulement satisfaire le métal fondu remplissant le moule sous la forme d'un écoulement turbulent, mais également empêcher la température du métal fondu de chuter trop rapidement. La distribution très dispersée des oxydes n'affectera pas négativement les pièces moulées, mais peut augmenter la dureté des pièces moulées et affiner la structure après traitement thermique. Le moulage sous pression rempli d'oxygène peut être utilisé pour les alliages Al, Mg et Zn qui réagissent avec l'oxygène. À l'heure actuelle, diverses pièces moulées en alliage d'aluminium peuvent être produites par moulage sous pression rempli d'oxygène, telles que: boîtier de transmission hydraulique, échangeur de chaleur de chauffage, corps de vanne de transmission hydraulique, support d'ordinateur, etc.

Pour les pièces moulées sous pression qui nécessitent un traitement thermique ou un soudage groupé, une étanchéité à l'air élevée et une utilisation à des températures plus élevées, la coulée sous pression remplie d'oxygène présente des avantages techniques et économiques.

Technologie de moulage sous pression semi-solide

Le moulage sous pression semi-solide est une technique dans laquelle le métal liquide est agité pendant la solidification, et une suspension d'environ 50 % ou plus de composition en phase solide est obtenue à une certaine vitesse de refroidissement, puis la suspension est utilisée pour le moulage sous pression. La technologie de moulage sous pression semi-solide comprend actuellement deux procédés de formage : un procédé de formage rhéologique et un procédé de thixoformage. Le premier consiste à envoyer le métal liquide dans un cylindre de machine de moulage par injection spécialement conçu, qui est cisaillé par un dispositif à vis pour le refroidir en une suspension semi-solide, puis moulé sous pression. Ce dernier consiste à envoyer les particules ou déchets métalliques solides dans la machine de moulage par injection en spirale, et les particules métalliques sont converties en suspension dans les conditions de chauffage et de cisaillement, puis de moulage sous pression. La clé du processus de formage par moulage sous pression semi-solide est la recherche et le développement de la préparation efficace de la suspension d'alliage semi-solide, le contrôle précis du rapport de composition solide-liquide et le contrôle automatisé du processus de formage semi-solide . Afin de réaliser la production automatisée de formage semi-solide, les scientifiques américains pensent que les technologies suivantes doivent être vigoureusement développées :

Transport de bar avec adaptabilité et flexibilité;
Lubrification et entretien de précision par moulage sous pression ;
Système de refroidissement de coulée contrôlable ;
Dégazage et traitement plasma.

Technologie de moulage sous pression par extrusion

Le moulage sous pression par extrusion est également appelé "moulage de métal liquide". Le moulage a une bonne compacité, des propriétés mécaniques élevées et aucune colonne montante de coulée. Certaines entreprises de notre pays l'ont appliqué dans la production réelle. La technologie de moulage sous pression présente d'excellents avantages technologiques. Il peut remplacer le moulage sous pression traditionnel, le moulage sous pression, le moulage à basse pression, les procédés de moulage sous vide et est compatible avec les procédés de moulage rhéologique tels que le moulage sous pression différentielle, la coulée continue et le forgeage continu, et le traitement semi-solide. Les experts pensent que la technologie de moulage sous pression par extrusion est une nouvelle technologie de pointe, couvrant plusieurs domaines de processus, riche en connotation, forte innovation et extrêmement stimulante.

Pompe électromagnétique coulée basse pression

La coulée à basse pression par pompe électromagnétique est un nouveau procédé de coulée à basse pression. Par rapport à la technologie de coulée à basse pression de type gaz, la méthode de pression est complètement différente. Il utilise une force électromagnétique sans contact pour agir directement sur le métal liquide, ce qui réduit considérablement les problèmes d'oxydation et d'inhalation causés par l'air comprimé impur et la pression partielle élevée d'oxygène dans l'air comprimé, et réalise le transport en douceur de l'aluminium liquide . Et le type de remplissage peut empêcher la pollution secondaire causée par les turbulences. De plus, le système de pompe électromagnétique adopte complètement le contrôle numérique par ordinateur, l'exécution du processus est très précise et la répétabilité est bonne, de sorte que les moulages en alliage d'aluminium présentent des avantages évidents en termes de rendement, de propriétés mécaniques, de qualité de surface et d'utilisation du métal. Avec la recherche continue et approfondie de cette technologie, le processus est devenu de plus en plus mature.

Développement d'équipements de moulage sous pression

Grâce au développement de ces dernières années, le niveau de conception, les paramètres techniques, les indicateurs de performance, la structure mécanique et la qualité de fabrication de la machine de moulage sous pression de la Chine ont été améliorés à des degrés divers, en particulier la machine de moulage sous pression à chambre froide, qui a été modifiée par rapport au mécanisme de fermeture entièrement hydraulique d'origine au mécanisme de fermeture à bascule, et ajoute également un chargement automatique, une pulvérisation automatique, un ramassage automatique, un tranchant automatique, etc., les appareils électriques ont également été modifiés du contrôle de puissance ordinaire au contrôle par ordinateur, et le niveau de contrôle a été grandement améliorée, et certains ont atteint ou approché Au niveau international, il marche vers la grande échelle, l'automatisation et la modularisation. Au cours de cette période, de nouvelles entreprises nationales de machines de moulage sous pression sont apparues les unes après les autres. Hong Kong Lijin Company est un représentant typique. La société a développé un certain nombre de modèles nationaux de moulage sous pression. Par exemple, la machine de moulage sous pression à chambre froide horizontale a une vitesse d'injection d'air maximale de 6 m. /s (1997) et 8m/s (début 2000), machine de coulée sous pression à chambre chaude en alliage de magnésium (début 2000), système d'injection à accélération uniforme (2002), vitesse maximale d'injection d'air 10m/s et système de coulée sous pression à plusieurs étages (2004 ) juin), contrôle en temps réel du système d'injection (août 2004) et une grande machine de moulage sous pression avec une force de serrage de 30000 kN (juillet 2004), etc. Ces dernières années, Shanghai Die Casting Machine Factory, Guannan Die Casting Machine L'usine et d'autres entreprises clés ont développé des machines de moulage sous pression à chambre froide horizontales avec une vitesse d'injection d'air maximale de plus de 8 m/s et de grandes machines de moulage sous pression avec une force de serrage de plus de 10000 2005 kN ; 10000 Guangdong Sunwill Yili Precision Press Technology Co., Ltd. mis en production produira des machines de moulage sous pression à grande échelle de 30000 XNUMX kN à XNUMX XNUMX kN. On peut voir que la Chine forme un puissant mécanisme de moulage sous pression avec des droits de propriété intellectuelle indépendants Industrie manufacturière.

Le nombre total de machines de moulage sous pression en Chine est de 12,000 85, dont environ 15 % des machines de moulage sous pression nationales et environ 1,800 % des machines de moulage sous pression importées. Au cours des deux dernières années, le volume des ventes annuelles de machines de moulage sous pression en Chine a été de plus de 10000 2, dont les machines de moulage sous pression de 8000 9000 kN et plus représentaient 5 %, les machines de moulage sous pression 5000 7000 kN ~ 13 3500 kN représentaient 4000 %. Les machines de moulage sous pression de 20kN~3000kN représentaient 60%, et les machines de moulage sous pression de 3000kN~30kN représentaient XNUMX%, et les machines de moulage sous pression de XNUMXkN et moins représentaient XNUMX%. Parmi les machines de moulage sous pression inférieures à XNUMX kN, la machine de moulage sous pression à chambre chaude représente environ XNUMX%. Les petites et moyennes machines de moulage sous pression sont encore dominées par des équipements de fabrication nationale. L'écart entre les machines de moulage sous pression nationales et les équipements de moulage sous pression de pointe étrangers se manifeste principalement sous les aspects suivants :

La conception globale de la structure est en arrière;
Fuite d'huile grave;
Mauvaise fiabilité : C'est le défaut le plus important des machines de moulage sous pression domestiques. Il est entendu que le temps moyen entre les pannes des machines de moulage sous pression domestiques est inférieur à 3000 heures, ce qui n'est même pas au niveau des pays étrangers dans les années 1950 et 1960. Et les pays étrangers dépassent généralement les 20,000 XNUMX heures ;
Variétés et spécifications insuffisantes, faible capacité de support : bien que la machine de moulage sous pression à chambre froide horizontale soit essentiellement devenue une série, il reste encore des engrenages cassés. Par exemple, il n'y a pas de produits entre 16000kN et 28000kN. La machine de coulée sous pression à chambre chaude manque également de produits supérieurs à 4000 kN.

Le développement du moule de coulée sous pression

Les premiers matériaux de noyau de moulage sous pression utilisaient 45 % d'acier, d'acier moulé et d'acier forgé, etc., en raison de sa faible résistance aux chocs à haute température, de sorte que la durée de vie était courte à l'époque. Avec le développement de la science et de la technologie, des changements majeurs ont eu lieu dans les matériaux de base moulés sous pression. De nos jours, l'acier de forgeage à chaud 3Cr2N8VH13 haute température et haute résistance est utilisé comme matériau de base. Ces dernières années, 8407 matériaux importés ont été utilisés, ce qui améliore considérablement la durée de vie du moule. ,
En particulier ces dernières années, la plupart des usines nationales ont adopté une technologie de conception et de remplissage par simulation informatique, ce qui améliore considérablement la qualité de production des moules de moulage sous pression et raccourcit considérablement la période de production. L'industrie chinoise des moules se développe rapidement. De 1996 à 2004, le taux de croissance annuel moyen de la production de moisissures était de 14 %. En 2003, la valeur de production des moules de moulage sous pression était de 3.8 milliards de yuans.

À l'heure actuelle, le taux de satisfaction des moules nationaux chinois sur le marché n'est que d'environ 80%. Parmi eux, les moules moyen et bas de gamme sont principalement utilisés. Les moules de précision grands et complexes ne peuvent pas répondre au développement de l'économie nationale en termes de technologie de production, de qualité et de durée de vie des moules et de capacité de production. besoin.

Direction Recherche et Développement

La consommation des industries de l'automobile et de la moto et des accessoires automobiles et la demande de produits de support offrent un large marché pour la production de pièces moulées sous pression. L'application de l'alliage d'aluminium moulé sous pression dans les automobiles continuera également à se développer. Dans la recherche et le développement futurs de la technologie de moulage sous pression, l'approfondissement du moulage sous pression en alliage d'aluminium sera toujours une direction principale du développement de la technologie de moulage sous pression. Afin de s'adapter à la demande du marché, les problèmes suivants devraient être résolus à l'avenir :

Promouvoir l'application de nouveaux alliages de moulage sous pression à haute résistance et haute résistance à l'usure, et étudier les alliages de moulage sous pression colorables et les nouveaux alliages de moulage sous pression utilisés dans les moulages avec des exigences de sécurité particulières ;
Développer un alliage d'aluminium moulé sous pression avec des performances stables et une composition facile à contrôler ;
Simplifier la composition de l'alliage, réduire les nuances d'alliage et fournir une base pour réaliser une production verte ;
Améliorer encore le nouveau processus de moulage sous pression (moulage sous vide, moulage sous pression rempli d'oxygène, moulage sous pression semi-solide, moulage sous pression, etc.) ;
Améliorer la capacité de répondre rapidement au marché et mettre en œuvre l'ingénierie simultanée (CE) et la fabrication de prototypage rapide (RPM) ;
Effectuer la recherche et le développement de système CAD/CAM/CAE;
Développer et appliquer plus de pièces automobiles en alliage d'aluminium moulé sous pression.

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