Il s'agit d'une méthode de moulage sous pression bien connue utilisée pour produire des pièces en zinc complexes. Le moulage sous pression du zinc offre une solidité et une résistance à la corrosion extraordinaires et des pièces légères. Par conséquent, dans cet article, nous aborderons ce qu'est le moulage sous pression du zinc ainsi que son processus, ses avantages et ses utilisations dans différents secteurs.
Qu'est-ce que le moulage sous pression du zinc?
En termes simples, il s'agit d'un processus de fabrication de haute précision dans lequel un alliage de zinc fondu sous haute pression est introduit dans des moules en acier. Le point de fusion du zinc étant très bas, ce processus en chambre chaude est généralement réalisé à des températures plus basses. Cela permet de produire des pièces complexes avec des parois aussi étroites que 0.008 pouce.
Procédé de moulage sous pression du zinc
Préparation du moule
La première étape de cette coulée est la préparation du moule. Le moule est généralement en acier ou en un autre matériau durable (par exemple en aluminium). Ce moule est ensuite personnalisé selon les spécifications de la pièce à couler.
Fusion et injection de l'alliage
Dans la deuxième étape, l'alliage de zinc est fondu à des températures comprises entre 370 et 430 °C dans une chambre de four. Ensuite, le métal en fusion s'écoule dans la chambre de tir par un mécanisme à col de cygne. Le zinc liquéfié est ensuite forcé par un piston hydraulique dans la cavité de la matrice sous une forte pression à l'aide de vannes logiques pour assurer un contrôle précis du débit.
Refroidissement et solidification
Une fois l'injection terminée, l'étape suivante consiste à refroidir et à solidifier rapidement le zinc fondu dans le moule. Le temps de refroidissement est soigneusement contrôlé afin que la pièce conserve sa précision dimensionnelle et sa forme. Cela dépend de la complexité de la pièce, mais il faut généralement quelques secondes à quelques minutes pour refroidir.
Éjection
Une fois le zinc solidifié, les moitiés du moule s'ouvrent et la pièce moulée est poussée hors de la cavité du moule par des broches d'éjection. Une force d'éjection appropriée est nécessaire en raison du rétrécissement lors de l'étape de refroidissement qui peut provoquer un collage ou une déformation. Après cela, le moule est prêt pour le cycle suivant.
Coupe et finition
Une fois le moule démoulé, des scies, des machines d'ébavurage vibratoires ou des matrices d'ébavurage sont utilisées pour éliminer les excédents de matière tels que les canaux d'alimentation ou les bavures. Des opérations de finition supplémentaires, comme le polissage, peuvent toutefois être nécessaires pour répondre aux spécifications dimensionnelles et de qualité de surface requises.
Contrôle de qualité
Enfin, la pièce finie est soumise à un contrôle qualité afin de vérifier sa conformité aux normes esthétiques, dimensionnelles et mécaniques. Ce contrôle comprend des mesures tridimensionnelles (MMT), des essais non destructifs (détection de fuites) ainsi que des vérifications visuelles. En cas de problème, la pièce est rejetée ou retravaillée.
Les alliages de zinc les plus utilisés
1- Alliage ZAMAK
Le ZAMAK est une famille d'alliages à base de zinc qui contient du magnésium, du cuivre et de l'aluminium. En raison de leur nature durable, ils sont généralement utilisés dans la production de pièces en grande série.
ZAMAC 2
Alliage de zinc à haute teneur en cuivre (2.5-3 %). Il offre une fluidité de coulée exceptionnelle, une résistance à la corrosion et un amortissement des vibrations. Cet alliage peut également être post-traité et utilisé pour fabriquer des pièces complexes.
ZAMAC 3
Le ZAMAK 3 est un alliage de zinc bien connu, composé à 96 % de zinc et à 4 % d'aluminium. Sa finition lisse et sa facilité de traitement font de cet alliage un matériau souvent utilisé dans des applications telles que les objets décoratifs et l'électronique grand public.
ZAMAC 5
Le ZAMAK 5 contient 96 % de zinc, 3.8 % d'aluminium et 1 % de cuivre. Par rapport au ZAMAK 3, il offre une meilleure résistance à la corrosion, une meilleure dureté et une meilleure résistance. De plus, il présente une stabilité dimensionnelle et une résistance au fluage exceptionnelles à des températures élevées.
ZAMAC 7
Le Zamak 7 est un alliage de zinc pur et présente une meilleure ductilité et fluidité en raison de sa faible teneur en magnésium. Il présente une résistance à la traction de 170 MPa (environ) et une dureté Brinell de 70.
2- Alliages ZA
Les alliages zinc-aluminium, également appelés alliages ZA, sont des alliages qui présentent une résistance à la chaleur et une solidité supérieures à celles des alliages ZAMAK classiques. Ces alliages sont parfaits pour les applications qui exigent à la fois stabilité thermique et résistance.
ZA-8
L'alliage zinc-aluminium ZA-8 contient 8 % d'aluminium et présente une résistance au fluage , une résistance mécanique et une dureté exceptionnelles. De plus, c'est le seul alliage ZA adapté au moulage sous pression en chambre chaude, car il offre une excellente aptitude au moulage pour les pièces à parois minces et les formes complexes.
ZA-12
Le ZA 12 est un alliage de zinc pour chambre froide contenant 12 % d'aluminium. Il offre une dureté (107 Brinell), une résistance à l'usure et une solidité exceptionnelles (rendement de 46 ksi). Le ZA-12 est idéal pour les applications où des caractéristiques anti-étincelles et une stabilité dimensionnelle sont requises.
ZA-27
Parmi les alliages ZA, le ZA 27 est l'alliage le plus léger et le plus résistant avec 27 % d'aluminium. En outre, il présente une résistance à la traction impressionnante de 426 MPa ainsi que des propriétés d'usure et de roulement.
Avantages
- Les alliages de zinc offrent une solidité, une rigidité et une résistance extraordinaires pour les applications de haute performance. Grâce à leur résistance impressionnante aux chocs et à la traction, ils augmentent la durée de vie des composants, même dans les conditions les plus agressives.
- Le moulage sous pression du zinc permet de réduire les pertes de matière, d'économiser l'énergie et d'obtenir des temps de cycle rapides qui réduisent les coûts de production. De plus, il élimine le besoin d'usinage secondaire.
- Les moules en zinc moulé durent beaucoup plus longtemps car le zinc est moins abrasif et a une température de fusion basse. Les outils peuvent produire plus de mille pièces, ce qui réduit les coûts de remplacement et améliore la productivité.
- Les pièces fabriquées à partir de ce moulage en zinc ne se corrodent pas naturellement. Elles créent une couche protectrice d'oxyde de zinc lorsqu'elles sont exposées à l'air. Dans les environnements difficiles tels que les applications marines et extérieures, cette barrière durable protège contre la rouille.
- Le zinc est capable d'atteindre des tolérances serrées jusqu'à ±0.001 pouce et de capturer des détails fins grâce à sa grande fluidité. Cette précision permet ainsi la production de pièces complexes, de forme nette, avec des finitions de surface lisses.
Applications du moulage sous pression d'alliages de zinc
Industrie automobile
Dans les véhicules, ce procédé est largement utilisé pour des composants tels que les poignées de porte, les supports de moteur, les systèmes de freinage, les pièces du système d'alimentation en carburant et les mécanismes de ceinture de sécurité. Pour les applications extérieures et intérieures, sa répétabilité et sa précision garantissent une conception légère et durable.
Domaine médical
Les composants d’équipements de diagnostic, les outils dentaires, les prothèses et les pièces d’instruments chirurgicaux sont tous fabriqués à l’aide de moulage en zinc.
Vitrines et Écrans Numériques
Le moulage en zinc est utilisé pour fabriquer des connecteurs, des dissipateurs thermiques, des composants d'appareillage de commutation, des boîtiers de batterie, des boîtiers électroniques, etc. Il dissipe la chaleur des composants électroniques délicats en raison de sa bonne conductivité thermique.
Télécommunications
Dans le domaine des télécommunications, le moulage sous pression du zinc est important pour la production de boîtiers de blindage RF, de composants d'antenne, de connecteurs à fibre optique et de pièces de communication par satellite. Le processus produit des pièces solides, légères et adaptées à un usage quotidien
Biens de consommation
Le moulage sous pression du zinc est largement utilisé pour fabriquer des biens de consommation. Ce procédé permet de fabriquer des poignées de porte, des accessoires décoratifs ainsi que des appareils de cuisine. Pour les produits à forte demande, sa capacité à produire des designs complexes avec de bonnes finitions de surface garantit un attrait esthétique, une production rentable et une durabilité.
Machinerie lourde
Les pièces complexes destinées aux machines industrielles sont souvent produites par moulage sous pression de zinc. Il s'agit notamment des composants d'engrenages, des liaisons mécaniques et des carters de transmission. En outre, ce procédé offre un meilleur rapport résistance/poids pour les équipements lourds.
Comparaison avec d'autres matériaux
Zinc contre aluminium
Le moulage sous pression de l'aluminium exige un traitement plus complexe en raison de sa moindre fluidité. Par conséquent, les moules complexes peuvent être difficiles à remplir. De plus, l'aluminium a une plus grande tendance au rétrécissement lors du refroidissement.
Le moulage sous pression du zinc présente en revanche une plus grande fluidité, ce qui facilite son traitement. Il est donc relativement plus facile de remplir les moules et de conserver une meilleure précision dimensionnelle lors du moulage sous pression du zinc.
Zinc contre magnésium
Le moulage sous pression du magnésium nécessite un traitement très minutieux car le magnésium est très réactif. Il nécessite également un environnement spécial et une température élevée comprise entre 650 et 700 °C. Cependant, le zinc est moins réactif et sa température de coulée est généralement inférieure à 385 °C. Il offre de meilleures finitions de surface ainsi qu'une meilleure résistance à la corrosion.
Pour résumer
En bref, le moulage sous pression du zinc permet une production très précise, solide et économique de pièces complexes. Il convient à différentes industries en raison de sa fluidité, de sa résistance à la corrosion et de sa durée de vie plus longue des outils.
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Questions Fréquemment Posées
Comment le zinc moulé sous pression se compare-t-il au laiton massif ?
Le laiton ne peut pas rivaliser avec le zinc en termes de rentabilité et de flexibilité de conception. De plus, le laiton possède de meilleures propriétés thermiques tandis que le zinc offre une plus grande précision dimensionnelle et une production en vrac économique.
Les pièces en zinc moulé sous pression rouillent-elles ?
Non, ces pièces ne rouillent pas. Lorsqu'elles sont exposées à l'air, elles forment une couche d'oxyde de zinc qui leur confère une résistance extraordinaire à la corrosion.
Comment nettoyer le zinc moulé sous pression ?
Les pièces moulées en zinc doivent être nettoyées à l'eau tiède et au savon doux. N'utilisez pas d'outils abrasifs ni de produits chimiques agressifs, car ils pourraient rayer la couche d'oxyde protectrice. Utilisez également des nettoyants spéciaux pour métaux pour éliminer les saletés incrustées sur les alliages de zinc.
Dans le moulage sous pression, pourquoi devriez-vous utiliser des alliages plutôt que du zinc pur ?
Par rapport au zinc pur, les alliages de zinc offrent de meilleures propriétés mécaniques telles que la durabilité, la stabilité dimensionnelle et la ténacité.
En outre, l’ajout d’autres éléments au zinc tels que le cuivre et l’aluminium augmente la fluidité, diminue le retrait et augmente la résistance à l’usure du zinc.
Le zinc moulé sous pression est-il magnétique ?
Les pièces moulées sous pression en zinc sont amagnétiques de par leur composition. Elles conviennent donc aux composants électroniques nécessitant un blindage électromagnétique sans interférence magnétique.
