Meilleures pratiques pour concevoir des pièces à parois variables dans le moulage métallique

La conception de pièces moulées avec des épaisseurs de paroi variables présente un ensemble unique de défis dans le moulage métallique, notamment en ce qui concerne les performances de remplissage, le contrôle de la solidification et la stabilité dimensionnelle. Une épaisseur de paroi inégale peut entraîner de la porosité de retrait, du gauchissement, des fuites froides et des contraintes thermiques. Les ingénieurs doivent suivre les meilleures pratiques bien établies fondées sur la DFM (Conception pour la Fabricabilité) et l'analyse de la simulation de l'écoulement métallique pour éviter ces problèmes et garantir une conception robuste et manufacturable.

Minimiser la variation d’épaisseur de paroi

Une variation excessive de l'épaisseur des parois crée des taux de refroidissement non uniformes, ce qui augmente le risque de défauts internes. La meilleure pratique consiste à minimiser la variation à ±20–30 % sur la pièce, dans la mesure du possible.

• Pour les alliages d’aluminium (par exemple, A380), l’épaisseur idéale des parois est de 2,5–3,5 mm

• Pour les alliages de zinc (par exemple, Zamak 5), des parois aussi fines que 0,6–1,5 mm sont possibles grâce à de meilleures caractéristiques d’écoulement

• Pour les alliages à base de cuivre, des sections plus épaisses de 4,0–6,0 mm peuvent être nécessaires pour gérer la résistance à l’écoulement

Utiliser des transitions progressives

Évitez les transitions brusques entre les régions épaisses et fines. Les changements soudains d'épaisseur de paroi peuvent provoquer un écoulement métallique turbulent et un remplissage incomplet. Utilisez des congés ou un rétrécissement (dépouille) pour créer des transitions fluides.

• Utilisez des rayons de congé ≥ 1,5 mm pour réduire les concentrations de contraintes

• Appliquez des angles de dépouille de 1°–3° pour faciliter le démoulage et maintenir la stabilité dimensionnelle

Contrôler les gradients thermiques

Les épaisseurs de paroi variables provoquent une dissipation thermique inégale, entraînant des rétrécissements localisés et des points chauds. Les ingénieurs concepteurs doivent identifier et atténuer la concentration de la masse thermique en utilisant des logiciels de simulation lors de la phase de conception.

Incorporer des nervures au lieu de parois épaisses

Pour augmenter la résistance sans créer de sections de paroi massives, utilisez des nervures de renfort. Les nervures réduisent le poids et améliorent la rigidité tout en évitant les problèmes de rétention de chaleur des parois épaisses.

• Épaisseur de nervure recommandée : 60–75 % de l'épaisseur de la paroi adjacente

• La hauteur de la nervure ne doit pas dépasser trois fois l’épaisseur de la paroi

Cette approche est particulièrement pratique pour les pièces structurales automobiles et les boîtiers électroniques, souvent fabriquées par moulage sous pression en aluminium ou moulage sous pression en zinc.

Optimiser les systèmes de canaux et d’alimentation

Les zones plus épaisses nécessitent un placement stratégique des canaux et des épanchements pour garantir un écoulement complet du métal et compenser le rétrécissement pendant la solidification.

• Les canaux doivent être dirigés vers les sections plus épaisses pour remplir d’abord la masse plus lourde.

• Utilisez des systèmes de canaux sous pression dans le moulage sous pression haute pression (HPDC) pour surmonter la solidification prématurée dans les parois fines.

Effectuer une analyse d’écoulement du moule

Une partie cruciale de la conception moderne des moulages est la simulation. Neway utilise la simulation de l’écoulement et la modélisation thermique pour prédire et éliminer les défauts de moulage avant le début de l’outillage.

Cela permet :

• Identification des points chauds

• Détection des zones d'enfermement de l'air

• Optimisation de la géométrie des canaux et de l’emplacement des portes

Ces outils de simulation sont particulièrement précieux pour les géométries de pièces complexes avec des nervures, des bosses et des zones de parois variables, où les calculs manuels sont insuffisants.

Aligner les tolérances avec la variation d’épaisseur de paroi

Les pièces avec des épaisseurs de paroi variables subissent des rétrécissements dus à la solidification, ce qui affecte les dimensions finales. Il est important de spécifier des tolérances appropriées selon ISO 8062-3 (tolérances de moulage) en fonction de l'épaisseur locale de la paroi.

• Caractéristiques à paroi fine : tolérances plus serrées (±0.10–0.20 mm)

• Sections épaisses : tolérances plus lâches (±0.30–0.50 mm)

Collaborer tôt avec votre fournisseur de moulage garantit des tolérances réalistes et fonctionnelles pour chaque géométrie.

Utiliser le prototypage pour valider la géométrie

Le prototypage avec moulage uréthane ou impression 3D est recommandé pour les pièces avec des profils d’épaisseur complexes. Ces méthodes permettent aux ingénieurs de tester l’ajustement de l’assemblage, le comportement du refroidissement et la distribution du poids avant le développement complet du moule.

Conclusion

Gérer la variation de l’épaisseur des parois est un élément crucial d'une conception réussie du moulage métallique. En appliquant ces meilleures pratiques, de l’optimisation de la géométrie et du contrôle des canaux à la simulation et au prototypage, les fabricants peuvent éviter les défauts coûteux, améliorer l’efficacité des matériaux et renforcer l’intégrité mécanique de la pièce finale. Chez Neway, chaque conception de moulage subit un examen rigoureux DFM, une modélisation thermique et une validation des matériaux pour répondre aux objectifs fonctionnels et de production.