Moulage sous pression et moulage à la cire perdue : Principales différences

Introduction

Le moulage, en général, est un processus de fabrication utilisé depuis des siècles. Diverses technologies de moulage ont été mises à jour depuis les années 1890, mais le principe de fonctionnement de base reste largement inchangé.

Les deux méthodes de moulage les plus utilisées sont le moulage sous pression et le moulage à la cire perdue : Le moulage sous pression et le moulage à la cire perdue. Comme indiqué précédemment, elles partagent le même principe général mais ont des exigences spécifiques différentes.

Précisément, dans le cas du moulage sous pression, le métal en fusion est injecté à haute température dans le moule en acier préfabriqué pour créer des pièces. Le moulage à la cire perdue consiste à injecter de la cire pour créer la forme souhaitée du moule.
Dans cet article, nous examinerons en détail le moulage sous pression et le moulage à la cire perdue. Nous nous pencherons sur le fonctionnement des deux techniques. Nous ferons également une analyse comparative pour vous aider à choisir celle qui convient le mieux à votre projet.

Moulage sous pression

Le moulage sous pression est un processus dans lequel les alliages non ferreux sont fondus et injectés à haute pression dans des matrices en acier à outils préfabriquées dans des machines de moulage sous pression. On les laisse ensuite refroidir. Lorsque le métal se solidifie et que la matrice s'ouvre, les pièces finales sont éjectées à l'aide de broches d'éjection. Deux procédés principaux sont utilisés pour le moulage sous pression :

• Moulage sous pression en chambre chaude : Le processus consiste à utiliser un flux hydraulique pour injecter le métal en fusion dans le moule à haute pression. Des métaux tels que le zinc, l'alliage d'étain, le plomb et le magnésium sont utilisés dans ce processus parce qu'ils possèdent des points de fusion bas.
• Moulage sous pression en chambre froide : Dans ce processus, le métal en fusion est versé dans la chambre de congélation, puis injecté dans la matrice. La pression utilisée dans ce processus est comprise entre 2000 et 20000 psi. Ce procédé est idéal pour les métaux comme l'aluminium dont le point de fusion est élevé.

Le processus de moulage sous pression permet d'obtenir des pièces très durables, dotées d'une excellente conductivité mécanique et électrique. Elles peuvent maintenir des tolérances serrées et donner une bonne finition de surface tout en conservant une précision dimensionnelle pendant de longues périodes.

Moulage à la cire perdue

Il s'agit d'abord de créer un modèle en cire de la forme souhaitée. Il est ensuite plongé dans une suspension de matériau réfractaire, comme la céramique, où le moule s'imprègne de la suspension. Le revêtement est ensuite durci. Ce processus permet de créer un moule jetable. Ensuite, la cire à l'intérieur de l'enrobage est fondue, laissant l'espace creux de la forme souhaitée.

Le métal en fusion est alors versé dans la cavité, remplaçant la cire, et on le laisse refroidir. Au fur et à mesure que la pièce métallique se solidifie, le moule extérieur jetable se désagrège, créant ainsi le produit de moulage final.

Le moulage à la cire perdue convient idéalement à une gamme de matériaux comprenant divers alliages, la fonte et de nombreux autres alliages non ferreux. Ce procédé permet d'obtenir des tolérances serrées et des géométries et formes complexes, c'est-à-dire des pièces presque nettes ou en forme de filet, avec un excellent état de surface. Par conséquent, un usinage secondaire n'est pas nécessaire pour des composants aussi précis.

Comparaison entre le moulage sous pression et le moulage à la cire perdue

Traitement

Le processus de moulage sous pression implique l'injection forcée de métal en fusion dans une matrice en acier réutilisable et créée à l'avance. Lorsque le métal en fusion se solidifie, il est éjecté et le processus se répète pour des cycles rapides.
En revanche, le moulage à la cire perdue crée une coquille ou un revêtement en céramique ou en d'autres matériaux résistants à la chaleur sur un modèle en cire. Ensuite, la chaleur est appliquée pour faire sortir la cire, et le métal en fusion est versé dans la coquille de céramique jetable. Enfin, le revêtement est brisé et les pièces coulées finales sont révélées.

Applicabilité des matériaux

Le moulage sous pression est limité aux alliages non ferreux. L'aluminium, le zinc et le magnésium sont des exemples de métaux. Cela est dû à la durée de vie et aux niveaux de pression élevés impliqués dans le processus.
Le moulage à la cire perdue couvre une gamme plus large de matériaux ferreux et non ferreux. Il s'agit notamment des aciers, des alliages de nickel, du titane et des options non ferreuses.

Précision et complexité des pièces

Le moulage sous pression permet d'obtenir des tolérances serrées et des parois minces, avec une bonne répétabilité sur des formes complexes. Le moulage à la cire perdue permet de créer des géométries externes et des passages internes complexes, formés par des noyaux, avec des détails fins.

Finition de la surface

Si l'on compare les deux, les pièces moulées à la cire perdue présentent un meilleur état de surface que les pièces moulées sous pression. Le moulage sous pression permet d'obtenir des surfaces lisses comme si elles avaient été coulées et nécessite souvent une finition minimale pour les pièces produites en grande quantité. Parfois, un usinage supplémentaire est nécessaire pour obtenir la finition souhaitée. Le moulage à la cire perdue permet d'obtenir des surfaces très lisses et détaillées à partir de la coquille en céramique, souvent presque nettes pour les applications cosmétiques. Ce procédé permet d'obtenir une tolérance standard et précise de IT5-6 et une finition allant jusqu'à 125 micromètres. C'est pourquoi un usinage supplémentaire est souvent nécessaire dans la plupart des cas.

Coût de production

Le moulage sous pression a un coût d'outillage plus élevé, mais un coût par pièce plus faible pour les volumes élevés. Il est capable de produire de 100 à 2000 pièces par heure, ce qui peut aller jusqu'à un million de pièces en fonction de l'équipement. En comparaison, le moulage à la cire perdue est fiable pour traiter moins de 10 000 pièces. Il convient donc mieux aux petites séries. En outre, bien que le coût de l'outillage soit inférieur, il peut entraîner des coûts par pièce plus élevés pour les grandes séries en raison de l'utilisation de coquilles non réutilisables.

Efficacité de la production

Compte tenu de son efficacité, le moulage sous pression est un processus nettement plus rapide que le moulage à la cire perdue traditionnel. Les machines de moulage sous pression peuvent être entièrement automatisées avec une intervention humaine minimale. Elle excelle à un débit très élevé, jusqu'à 100 tirs par minute pour les petites pièces.

En comparaison, le moulage à la cire perdue est un processus plus lent et axé sur les lots. Il nécessite une certaine main-d'œuvre et convient mieux aux volumes faibles à moyens ou aux alliages variés.

Tableau de comparaison

Analyse des avantages et des inconvénients

Moulage sous pression

Avantages

• Débit élevé avec des temps de cycle courts ; idéal pour les grands volumes et les dimensions constantes.
• Des tolérances serrées, des parois minces et un bon état de surface peuvent parfois réduire les besoins d'usinage.
• Les matrices en acier durable permettent une longue durée de vie de l'outil et une répétabilité stable.

Inconvénients

• Coût d'outillage plus élevé et délai d'exécution plus long ; moins adapté aux petits lots.
• Limité aux alliages non ferreux et peut présenter des porosités sans un contrôle minutieux du processus.
• Les modifications de conception sont coûteuses une fois que la matrice est découpée.

Moulage à la cire perdue

Avantages

• Excellents détails et surfaces lisses ; les géométries complexes sont réalisables.
• S'adapte à une large gamme d'alliages, y compris les aciers et les superalliages.
• Usinage minimal ; convient pour les pièces nécessitant des caractéristiques fines.

Inconvénients

• Processus plus lent, en plusieurs étapes ; délais plus longs que pour le moulage sous pression.
• Le coût par pièce est plus élevé pour les gros volumes.
• Les coquilles en céramique sont à usage unique, ce qui augmente le coût des consommables.

Conclusion

Pour conclure, il est essentiel de bien faire la différence entre le moulage sous pression et le moulage à la cire perdue. Bien que la technique de traitement varie, elles partagent un principe de base.

Le moulage sous pression excelle dans les pièces de grand volume, à tolérance serrée, avec des cycles rapides et un faible coût unitaire une fois l'outillage amorti.

Le moulage à la cire perdue s'impose lorsque la géométrie est complexe, que les alliages sont exigeants ou que l'aspect esthétique doit être proche de la perfection. Le bon choix dépend du volume, de l'alliage, de la tolérance et des priorités de finition.

Vous avez besoin d'une recommandation et d'un devis précis ? Partagez la CAO, l'alliage et les quantités cibles, et contactez MoldPartner pour obtenir un devis dès aujourd'hui !