FABRICATION DE MOULES - Zhejiang Ningbo Hexin se concentre sur le moulage à basse pression, le moulage par gravité, la fabrication de moules pour le moulage sous pression, l'usine de moulage d'aluminium.

Qu'est-ce que la fabrication de moules sous pression (moulage sous pression, moulage par gravité, moulage à basse pression) ?

La fabrication de moules sous pression consiste essentiellement à adapter des outils à cavité métallique de haute précision à différents procédés de moulage, en fonction de la dynamique et de la manière dont le liquide métallique remplit la cavité. Parmi ces procédés, citonsMoulage sous pressionLes moules sont soumis à des pressions d'injection extrêmement élevées et à des vitesses de remplissage importantes. Ils sont généralement fabriqués en acier à haute résistance pour moules de travail à chaud, avec des systèmes d'éjection, d'extraction du noyau et de refroidissement de précision conçus pour préserver la durée de vie et la dissipation de la chaleur lors d'un remplissage à la milliseconde ;coulée gravitationnelleLe moule repose sur le remplissage par poids propre du métal liquide, avec une structure relativement simplifiée, axée sur une conception raisonnable de l'échappement et de la solidification séquentielle, et un choix plus large de matériaux ;coulée à basse pressionLes moules sont étroitement intégrés à un système de coulée scellé et isolé, où la pièce est remplie en douceur du bas vers le haut sous l'effet d'un gaz à basse pression, et la conception du moule met particulièrement l'accent sur la solidification directionnelle verticale et les canaux de rétrécissement. Malgré les différentes sources d'énergie, les trois types de moules sont conçus pour offrir une grande précision dans les dimensions de la cavité, d'excellents angles de démoulage et des traitements de revêtement qui garantissent que les pièces moulées sont densément emballées et clairement définies sous pression, à basse pression ou sans pression du tout.

1. la conception et l'examenConception graphique 3D/2D

La fabrication des moules de coulée sous pression commence par l'analyse du dessin du produit et l'examen du flux du moule. Les ingénieurs vérifient d'abord l'épaisseur de la paroi, la pente de démoulage et la structure de l'angle vif du moule pour identifier les risques potentiels de retrait, d'air piégé et de mauvais remplissage. Ensuite, une analyse du flux du moule est effectuée pour simuler dans un logiciel l'ensemble du processus de remplissage de la cavité avec un liquide d'aluminium ou de zinc à une vitesse élevée de plusieurs dizaines de mètres par seconde, pour prévoir l'emplacement de l'air emprisonné et la séquence de solidification, et pour optimiser l'emplacement de la porte, la section transversale de la porte et la disposition du canal de trop-plein en conséquence. Au stade de la conception structurelle, la surface de séparation est déterminée, le système de coulée/décharge est conçu, les canaux de refroidissement sont disposés et le calcul du mécanisme d'extraction et d'éjection du noyau de la glissière est achevé. Les résultats finaux des moules en 3D et des dessins de pièces en 2D constituent une base précise pour la préparation et l'usinage ultérieurs des matériaux.

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Conception et validation de modèles de moules en 3D/2D

2. matériaux et ébaucheEbauche des noyaux de moules

L'essentiel de cette étape consiste à obtenir des ébauches de moule qualifiées. Les cadres de moules sont généralement achetés dans des dimensions standard, tandis que les aciers pour moules de travail à chaud tels que H13, SKD61 ou 8407 sont utilisés pour les écrous de moules (cavités/cores) qui sont en contact direct avec des fluides métalliques à haute température. Afin d'améliorer la densité et l'isotropie de l'organisation interne de l'acier, les ébauches doivent être forgées dans trois directions, ce qui constitue un processus préalable essentiel pour éviter une fissuration précoce du moule. L'ébauche est réalisée sur une fraiseuse ordinaire ou une machine à cadre d'ébauche afin d'éliminer rapidement une grande quantité de matériau résiduel, en laissant une surépaisseur de finition de 0,5 à 1 mm d'un côté. Ensuite, traitement thermique sous vide : trempe + revenu à haute température, de sorte que la dureté du noyau du moule atteigne HRC 48-52. Le traitement thermique entraîne inévitablement une déformation et une peau d'oxydation, c'est pourquoi il est classé avant la finition, ce qui constitue la loi d'airain du processus de fabrication des moules.

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3. finition et usinage de spécialitésFraisage de précision après traitement thermique

Le noyau du moule est renforcé par un traitement thermique et entre ensuite dans la phase de finition. La CNC à grande vitesse effectue le fraisage de précision des surfaces de séparation, des contours des cavités, des rainures de glissement, etc., et la surépaisseur de coupe est uniformément contrôlée à 0,1-0,2 mm.Pour les rainures profondes, les fentes étroites, les textes concaves ou les angles aigus qui ne sont pas accessibles à l'outil CNC, l'électroérosion est utilisée : une électrode en graphite ou en cuivre est utilisée pour la décharge par impulsion dans un milieu de paraffine afin de reproduire la forme de l'électrode en sens inverse, et la précision dimensionnelle peut atteindre ±0,005 mm.Les trous des goupilles d'éjecteur, Les trous de l'éjecteur, les trous de la tête basculante et les trous de montage du manchon de la porte sont réalisés par découpage à fil à avance lente. À la fin de cette étape, une nitruration de surface (nitrocarburation gazeuse ou nitruration ionique) est effectuée pour former une couche durcie de quelques microns à quelques dizaines de microns afin d'augmenter la résistance du moule à l'usure par fusion Al/Zn. Les moules haut de gamme peuvent être encore plus résistants au frottement grâce à un revêtement PVD optionnel.

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4. l'assemblage et la mise en serviceMoule Fit Mould

Les pièces sont traitées et transférées au processus d'assemblage par serrage. La première tâche consiste à faire des recherches avec (moule à mouches) : dans le moule, la surface de séparation du noyau est enduite de rouge Dan, et l'autre côté de la pression du moule, observez la densité de distribution du point de contact, réparez à plusieurs reprises jusqu'à ce que le taux d'ajustement de la surface de séparation soit de 85% ou plus, ce qui permet d'éviter les fronts de phi des bords de moules à mouches, la garantie fondamentale. Ensuite, la plaque d'éjection, le levier de réinitialisation, le ressort, l'installation du curseur et la colonne de guidage oblique sont assemblés, reliés au cylindre du noyau hydraulique, le circuit d'eau de refroidissement est mis en place et un test d'étanchéité à la pression est effectué un par un. Le moule d'essai est cette étape de la liaison d'essai : levage du moule vers la machine de coulée sous pression, débogage du point de commutation haute vitesse / basse vitesse, pression de suralimentation, temps de pulvérisation, température du moule et autres douzaines de paramètres. Lorsque le premier moulage complet est éjecté du moule, l'idée de conception se transforme en réalité pour la première fois.

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5. l'acceptation et la livraisonContrôle des dimensions, entretien avant livraison

La pièce du moule d'essai entre dans la salle d'inspection après le retrait de la carotte et le sablage. La machine à mesurer tridimensionnelle effectue un balayage grandeur nature des dimensions d'installation clés, de l'espacement des trous d'assemblage et de la tolérance de forme et de position, et génère un rapport d'inspection du premier article (FAI). En même temps, nous fournissons le certificat du matériau du moule, l'enregistrement de la courbe de traitement thermique et les données d'essai de dureté. Les clients demandent généralement que des échantillons de pièces soient ramenés à l'usine pour une production d'essai d'assemblage en petite série, afin d'examiner les pièces moulées dans les conditions d'usinage et d'assemblage de l'effet d'appariement réel. Si l'apparence du grain est requise, un traitement de gravure/peeling sera effectué après le passage du moule d'essai afin d'éviter l'usure de la surface du grain au cours d'un débogage répété. Avant la livraison, les moules sont soigneusement traités contre la rouille, les cavités sont nettoyées de l'huile, le paquet de pièces détachées (goupilles d'éjection, joints, ressorts de réarmement) est attaché conformément à l'accord, et les moules sont expédiés dans des boîtes avec des certificats de conformité et des rapports d'inspection.

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Contrôle par coordonnées tridimensionnelles

Capacités et équipements de fabrication de moules

He Xin Mould dispose deConception, fabrication, assemblage et mise au point des moules en interneUne capacité de production de bout en bout, permettant de réaliser sans recours à des sous-traitants l'ensemble de la chaîne de fabrication, depuis l'ébauche en acier à moules jusqu'à la livraison de prototypes conformes. L'atelier de moulage est équipé d'équipements clés tels que des centres d'usinage CNC, des machines d'électroérosion (EDM), des machines de découpe par fil à vitesse lente et des presses à moules, ce qui permet de prendre en chargeMoules de moulage sous haute pression, moules de moulage sous basse pression, moules de moulage par gravitéFabrication de moules selon trois types de procédés, avec un cycle de développement des moules de 15 à 40 jours et un nombre d'essais et de retouches limité à 2 tours maximum.

Avantages de la fabrication en interne :Par rapport au recours à des sous-traitants spécialisés dans la fabrication de moules, la fabrication en interne permet d'éliminer la perte d'informations entre les phases de conception et de fabrication, ce qui réduit le cycle d'optimisation et d'itération des moules de plus de 50% ; parallèlement, les interventions de maintenance sont plus rapides, les réparations courantes pouvant être effectuées dans les 24 heures, ce qui réduit au maximum les temps d'arrêt de production chez le client.

Comparaison entre trois procédés de fabrication de moules pour la fonderie

Fabrication de moules pour le moulage sous pression

Matériaux du mouleH13 / SKD61 / 8407

Dureté du traitement thermiqueHRC 48 à 52

Précision des cavités±0,01 mm

traitement de surfaceNitruration ionique / Revêtement PVD

Durée de vie du moule80 000 à 150 000 cycles

Cycle de fabrication25 à 40 jours

Les moules de moulage sous pression sont soumis à un écoulement de métal en fusion à grande vitesse (50 à 100 m/s) et à une pression d'injection ≥ 70 MPa, ce qui impose des exigences particulières à l'acier à moules en termes deRésistance aux hautes températures, résistance à la fatigue thermique et résistance à la perte par fusionExigences maximales. Les matériaux doivent subir un forgeage tridimensionnel + un traitement thermique sous vide (trempe + plusieurs recuites à haute température) afin d’éliminer l’austénite résiduelle et de garantir une structure homogène. Après l'usinage de finition, on procède à une nitruration douce sous gaz ou à une nitruration ionique afin de former une couche durcie de 0,1 à 0,3 mm ; les moules haut de gamme sont dotés d'un revêtement PVD (CrN / AlCrN) afin de réduire la tendance à l'adhérence de l'aluminium fondu.

Fabrication de moules pour la coulée sous basse pression

Matériaux du mouleH13 / QT500-7 fonte nodulaire

Dureté du traitement thermiqueHRC 44 à 48

Précision des cavités±0,03 mm

traitement de surfaceNitruration douce en phase gazeuse

Durée de vie du moule30 000 à 50 000 cycles

Cycle de fabrication20 à 30 jours

La pression subie par les moules de moulage à basse pression (0,02 à 0,3 MPa) est bien inférieure à celle du moulage sous pression, mais une coordination précise avec le tube d'alimentation et le four de maintien en température est nécessaire. La fabrication des moules repose principalement surAjustement étanche entre la douille de coulée et le raccord du tube de remontéerépondre en chantantUsinage des canaux de refroidissement/chauffage des compartiments——La mise en place de circuits indépendants de refroidissement par eau et de chauffage électrique dans différentes zones permet un contrôle précis du champ thermique du moule, garantissant ainsi une solidification séquentielle des pièces moulées dans le sens vertical. La plaque de fond et les parois latérales sont généralement réalisées en fonte à graphite sphéroïdal QT500-7, ce qui permet de concilier coût et résistance à la fatigue thermique.

Fabrication de moules pour la coulée par gravité

Matériaux du mouleQT500-7 / HT250

Dureté du traitement thermiqueHRC 40 à 45

Précision des cavités±0,02 mm

traitement de surfaceRevêtements pour moules / Nitruration localisée

Durée de vie du moule20 000 à 100 000 cycles

Cycle de fabrication15 à 25 jours

Les moules de moulage par gravité ne subissant pas de contraintes externes, les exigences en matière de résistance à haute température de l'acier à moule sont relativement faibles, ce qui élargit le choix des matériaux : la fonte (QT500-7 / HT250) suffit pour la plupart des applications. La fabrication repose principalement surPrécision d'ajustage des surfaces de séparationrépondre en chantantStructure de positionnement des noyaux en sable——Lorsqu'on utilise conjointement un moule métallique et un noyau en sable résiné, il est nécessaire d'usiner sur le moule des logements de positionnement précis pour les noyaux en sable ainsi que des canaux d'évacuation des gaz (profondeur des rainures d'évacuation : 0,3 à 0,5 mm), afin de garantir le positionnement exact des noyaux en sable lors de la fermeture du moule et l'évacuation sans encombre des gaz pendant la coulée.

Sélection des matériaux pour moules et spécifications de traitement thermique

Le choix des matériaux de moulage a une incidence directe sur la durée de vie des moules, la qualité des pièces moulées et les coûts de fabrication. En fonction du type de procédé de moulage et du volume de production, He Xin recommande les solutions suivantes en matière de matériaux de moulage :

qualité du matériau	Procédés applicables	Température de trempe	Température de revenu	Utilisation en fonction de la dureté	Références concernant la durée de vie des moules	Caractéristiques des matériaux
H13 (4Cr5MoSiV1)	Moulage sous pression, basse pression	1 020 à 1 050 °C	560 à 600 °C × 2 à 3 fois	HRC 48 à 52	80 000 à 150 000 cycles	Excellente résistance à haute température, bonne résistance à la fatigue thermique, haute trempabilité
SKD61	Moulage sous pression, basse pression	1 020 à 1 050 °C	550 à 620 °C × 2 à 3 fois	HRC 46 à 50	60 000 à 120 000 cycles	Norme japonaise JIS, performances proches de celles de la norme H13, avec une ténacité légèrement supérieure
8407 (ASSAB)	moulage sous pression	1 020 à 1 050 °C	560 à 600 °C × 2 à 3 fois	HRC 48 à 52	100 000 à 180 000 cycles	Swedish One-Win-Hundred : haute pureté, résistance aux fissures thermiques à la pointe du secteur
QT500-7 fonte nodulaire	Basse pression, gravité	860 à 900 °C – recuit normalisant	Recuit à 550-600 °C	HRC 25 à 35	20 000 à 50 000 cycles	Faible coût, bonnes propriétés d'autolubrification, adapté aux petites et moyennes séries
HT250 – fonte grise	Gravité	— (Utilisation à l'état brut de coulée)	500 à 550 °C : détente	HB 190 à 240	10 000 à 30 000 cycles	Coût minimal, bonnes propriétés d'amortissement des vibrations, adapté à la production en petites séries et au prototypage

Équipements clés et capacités d'usinage pour la fabrication de moules

Centre d'usinage CNC à grande vitesse

Équipé de 2 centres d'usinage CNC de haute précision, avec une vitesse de rotation de la broche de 12 000 tr/min, des courses de 800 × 500 × 500 mm, permettant le fraisage de précision des cavités de moules, avec une précision d'usinage des plans de joint de ± 0,01 mm et une rugosité de surface pouvant atteindre Ra 0,8 μm.

Machine de formage par électroérosion (EDM)

Plusieurs machines d'électroérosion (EDM) sont utilisées pour usiner des rainures profondes et étroites, des inscriptions en creux et des angles vifs, etc., inaccessibles aux outils CNC. Le procédé d'électroérosion par impulsions utilise des électrodes en graphite ou en cuivre, avec une précision dimensionnelle de ±0,005 mm, et permet d'usiner de l'acier à moules trempé d'une dureté comprise entre HRC 48 et 52.

Machine de découpe au fil à vitesse lente

Destiné à l'usinage de trous traversants de haute précision, tels que les trous pour éjecteurs, les trous obliques et les trous de montage des manchons de coulée, avec une précision d'usinage de ±0,003 mm et une rugosité de surface Ra de 0,4 μm, ce qui permet de garantir que le jeu d'ajustement entre l'éjecteur et la plaque d'éjection est maintenu entre 0,01 et 0,02 mm.

Machines d'assemblage de moules et équipements d'essai de moules

Équipé d'une machine à assembler les moules pour l'ajustement des moules (moules volants), le taux d'ajustement des plans de joint est contrôlé par la méthode de développement au minium ; une valeur ≥ 85% est requise pour la réception. Une fois la fabrication du moule terminée, celui-ci est directement transféré vers l’atelier de fonderie interne de Hexin pour les essais de moulage. Le cycle en boucle fermée « essais de moulage → retouches du moule → nouveaux essais de moulage » peut être bouclé en 24 heures.

Normes de contrôle qualité et de réception des moules

He Xin applique un processus rigoureux de contrôle des moules afin de garantir que chaque moule livré réponde aux critères de qualité essentiels suivants :

Éléments à contrôler	Méthodes/outils de détection	Critères de réception et d'inspection	Moment du dépistage
Précision dimensionnelle des cavités	Machine de mesure tridimensionnelle (CMM)	Dimensions critiques : ±0,01 mm ; dimensions non critiques : ±0,05 mm	Après la finition et les essais de moulage
Taux d'adhérence des surfaces de séparation	Révélage au rouge de plomb + mise sous pression par la presse à moules	Taux d'adhérence ≥ 85%, sans interstices traversants	Phase d'assemblage et de mise au point
Mouvement du poinçon/du curseur	Test des mouvements manuels de poussée-traction et de fermeture du moule	Le mouvement est fluide et sans à-coups ; la course de poussée est conforme aux plans.	Une fois le montage terminé
Étanchéité des circuits de refroidissement	Essai de pression hydraulique (1,5 fois la pression de service)	Maintien de la pression pendant 30 minutes : aucune fuite, aucune perte de charge	Une fois le montage terminé
Dureté du moule	Duromètre de Leeb / Duromètre de Rockwell	Conforme aux exigences techniques (HRC 48 à 52 ou HRC 40 à 45)	Après le traitement thermique et avant l'usinage de finition
Dimensions des pièces d'essai	Numérisation en trois dimensions à l'échelle réelle + rapport FAI	Les cotes critiques sont conformes aux tolérances indiquées sur les plans, Cpk ≥ 1,33	Après les essais de moule
Couche de nitruration superficielle	Microscope métallographique / Duromètre microscopique	Profondeur de la couche de nitruration : 0,1 à 0,3 mm ; dureté superficielle : ≥ HV 900	Après le traitement par nitruration
Intégralité du kit de pièces de rechange	Vérification point par point de la liste	Les poinçons, joints d'étanchéité, ressorts de rappel, etc. sont fournis conformément à la liste convenue	Avant la livraison

Problèmes techniques courants dans la fabrication de moules

Q : Quelles sont les causes d'une durée de vie réduite et d'une tendance à la fissuration des moules ? Comment prolonger la durée de vie des moules ?

Les causes courantes de fissuration précoce des moules sont notamment les suivantes : ① L'acier à moule n'a pas subi de forgeage tridimensionnel — il s'agit de l'étape préliminaire la plus cruciale ; le forgeage tridimensionnel permet d'éliminer la ségrégation des carbures dans la structure à l'état brut de coulée et de rendre le matériau isotropique. Un acier à moule non forgé est extrêmement susceptible de présenter des fissures réticulaires sous l'effet des cycles thermiques ; ② un traitement thermique inapproprié : une vitesse de refroidissement trop rapide lors de la trempe ou un revenu insuffisant entraînent des contraintes résiduelles trop élevées ; ③ un préchauffage insuffisant du moule : le contact direct d’un moule froid avec de l’aluminium fondu à haute température (680 à 750 °C) provoque un choc thermique en raison d’un écart de température instantané trop important. Mesures prises par He Xin : l’ébauche en acier à moules 100% est un matériau forgé dans les trois directions ; après un traitement thermique sous vide, elle subit 2 à 3 recuites à haute température, chacune étant suivie d’un refroidissement à l’air jusqu’à température ambiante avant de passer à la suivante, afin de garantir la transformation complète de l’austéite résiduelle ; Lors de la production, le moule doit être préchauffé à une température comprise entre 180 et 250 °C avant la coulée.

Q : Les moules de moulage sous pression et les moules de moulage à basse pression peuvent-ils être utilisés de manière interchangeable ?

Ils ne peuvent pas être utilisés en commun, car les conditions de contrainte et la structure des raccords sont totalement différentes : les moules de moulage sous pression doivent supporter une pression d’injection ≥ 70 MPa et l’érosion à grande vitesse du métal en fusion ; l’épaisseur des parois et la structure de soutien sont donc bien plus résistantes que celles des moules à basse pression ; les moules de moulage à basse pression, quant à eux, nécessitent l’usinage de raccords pour les tubes de remontée du métal et de structures d’étanchéité sur la plaque de base ; la conception des circuits de refroidissement/chauffage du moule est également adaptée aux exigences du procédé à basse pression, à savoir un remplissage lent et une solidification séquentielle. Cependant, les moules de moulage sous pression et les moules de moulage à basse pression destinés au même produitGéométrie de la cavitéLa conception peut s'appuyer sur un même modèle 3D, ce qui permet de réduire le travail de modélisation répétitif. Si le client n'est pas encore certain du procédé à choisir, He Xin recommande d'évaluer au préalable la faisabilité des deux procédés à l'aide d'une simulation CAE, avant de décider de la solution finale pour la fabrication du moule.

Q : Quelle est la durée du cycle de développement d'un moule ? Est-il possible d'accélérer le processus ?

Délai standard : 25 à 40 jours pour les moules de moulage sous pression, 20 à 30 jours pour les moules de moulage à basse pression, 15 à 25 jours pour les moules de moulage par gravité. Une option d’accélération permet de réduire le délai standard de 30%, sous réserve que les conditions suivantes soient remplies : ① la conception du produit est figée, aucune modification en cours de route n’est acceptée ; ② les matériaux du moule sont disponibles en stock (par exemple, les dimensions courantes du H13), ce qui évite d’attendre le planning de production de l’aciérie ; ③ Hexin dispose actuellement d’une marge de capacité de production. Les étapes de traitement thermique des moules en urgence ne peuvent pas être raccourcies (les cycles de trempe et de revenu sont fixes) ; les gains de temps peuvent principalement être réalisés lors de la revue de conception et de la planification de l’usinage CNC. Il est recommandé aux clients de lancer la fabrication des moules dès que possible après validation de la conception du produit, en prévoyant suffisamment de temps pour les essais et les retouches.

Q : Quelle est la politique de garantie de He Xin concernant les moules ? Comment se déroule la réparation des moules ?

He Xin assure le service après-vente des moules qu'il fabriqueAssistance technique à viePendant la période de garantie (généralement 50% de la durée de vie du moule ou 12 mois, selon la première échéance), les défauts du moule dus aux matériaux et au processus de fabrication sont réparés gratuitement. Les réparations effectuées après l’expiration de la période de garantie sont facturées en fonction du temps de travail et des matériaux réellement utilisés. La réparation des moules constitue un atout majeur de la fabrication en interne de Hexin : les réparations courantes (telles que le remplacement des éjecteurs, le nettoyage des canaux de refroidissement ou la réparation de l’usure légère) peuvent être effectuées dans les 24 heures, tandis que les réparations plus importantes, telles que le soudage des cavités, prennent entre 3 et 5 jours ouvrables. En cas de dommages causés par une mauvaise utilisation de la part du client (par exemple, choc contre le moule ou fissures dues à l’oubli du préchauffage), Hexin propose un service de réparation prioritaire, mais payant.

Vous avez besoin de services de fabrication de moules de fonderie ?

Envoyez-nous les plans de vos produits : l'ingénieur He Xin réalisera une évaluation de votre projet de moule dans les 24 heures et vous fournira des recommandations sur le choix des matériaux, une estimation du délai de fabrication ainsi qu'un devis.

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