Magnesium die casting parts will be more popular scine 2025.The auto industry has always had to change under pressure. As the demand for more efficient cars grew, factories faced several challenges. It was always hard to make a car lighter and more energy efficient. Fuel economy and tighter emission controls are also noteworthy factors. In the past, steel and cast iron were used to make autos. Later, these metals became limitations rather than solutions. In this case, moulage sous pression du magnésium a représenté un changement important pour l'industrie automobile.

Traditionnellement, on utilisait le bois, le fer et l'acier simple pour fabriquer des automobiles. À l'époque, la solidité était plus importante que la vitesse. Cependant, l'aluminium a résolu le problème dans de nombreux cas. Il permet de fabriquer des voitures beaucoup plus légères et plus faciles à fabriquer. Cependant, il présente encore des limites pour certaines pièces automobiles.

Le magnésium a changé cette trajectoire. Avec la densité la plus faible parmi les métaux, il a introduit une nouvelle façon de concevoir les automobiles. L'utilisation du magnésium offre un rapport poids/résistance élevé. En outre, ils sont résistants à la corrosion et extrêmement légers.

Le moulage sous pression du magnésium est aujourd'hui crucial pour l'industrie automobile mondiale. Statistica indique qu'en 2024, le marché valait $1 841 millions. D'ici 2034, les chercheurs estiment que ce chiffre pourrait atteindre 5 088 millions, avec un taux de croissance annuel moyen de 10,7%. Cette augmentation est due aux besoins de l'industrie automobile en alliages de magnésium.

Cet article explique tout sur le moulage sous pression du magnésium pour les applications automobiles. Il met également en évidence les pièces automobiles les plus populaires fabriquées à partir de magnésium moulé sous pression. Nous espérons que cet article vous aidera à prendre des décisions éclairées. Il peut vous aider dans le développement de vos produits et dans vos activités commerciales.

Aperçu du moulage sous pression du magnésium

Le moulage sous pression du magnésium est un procédé de fabrication à grande vitesse. Il utilise un alliage de magnésium et l'injecte sous haute pression pour obtenir la forme voulue. L'application d'une pression extrême facilite l'ensemble du processus, car elle permet de sentir le moindre interstice du moule. Un autre avantage est que le magnésium est un métal très fluide. Même pour les pièces géométriques complexes, vous obtiendrez la plus grande précision.

En général, le processus commence par la fusion de l'alliage de magnésium. Il est ensuite placé dans un four et l'alliage est injecté dans la matrice en magnésium par l'intermédiaire d'un piston. L'alliage est ensuite laissé à refroidir. Une fois que l'alliage a durci, la machine éjecte la pièce solide. Ce cycle est relativement rapide car le magnésium se refroidit plus vite que les autres métaux.

Le moulage sous pression du magnésium est un processus vital pour l'ingénierie moderne. Il offre de multiples avantages et est considéré comme le matériau structurel le plus léger à l'heure actuelle. Comparativement, il est 33% plus léger que l'aluminium et 75% plus léger que l'acier. L'utilisation de pièces en magnésium permet de réduire le poids sans compromettre la résistance. Cette pratique permet d'économiser du temps et de l'énergie tout en améliorant les performances globales.

Les alliages de magnésium ont des applications très répandues dans presque tous les secteurs. La principale raison en est le large éventail d'excellentes propriétés, bien que la caractéristique cruciale soit sa légèreté. C'est pourquoi les fabricants utilisent le magnésium dans les secteurs de l'automobile, de l'électronique, de l'aérospatiale, de l'aviation et bien d'autres encore. Il s'agit également d'un matériau essentiel pour la construction de bâtiments.

Moulage sous pression du magnésium dans l'industrie automobile

Le moulage sous pression du magnésium est utilisé pour fabriquer divers types de pièces automobiles en magnésium. Les alliages utilisés pour chaque pièce peuvent être différents. Chacune de ces pièces a des exigences spécifiques en matière de solidité et de résistance aux chocs.

Pièces détachées d'intérieur

Les tableaux de bord, les consoles centrales, les cadres de sièges et les garnitures sont des pièces automobiles intérieures courantes. Les utilisateurs ont souvent recours à ces pièces. Elles doivent donc être légères, solides et résistantes aux chocs et à la chaleur. Le moulage sous pression du magnésium est un candidat parfait dans ce cas. Il existe également des alternatives telles que l'aluminium et le plastique. Toutefois, le magnésium offre une résistance supérieure et une meilleure stabilité dimensionnelle.

Parties du corps et de la structure

Il existe différents types de pièces de carrosserie en magnésium, telles que les cadres de toit, les hayons et les intérieurs de porte. Ces pièces sont essentielles pour les clients et doivent être suffisamment solides pour les protéger en cas d'accident. C'est là que le magnésium prend tout son sens. Il est solide et permet de fusionner des pièces en un seul remplacement, ce qui réduit les besoins d'assemblage. Les pièces sont également plus légères.

Châssis, cadres et pièces portantes

Cette section couvre les berceaux de moteur, les sous-châssis et les supports de suspension. Ces pièces sont essentielles pour supporter les charges. En outre, elles doivent supporter les fortes vibrations de la route. Les alliages de magnésium ont une excellente capacité d'amortissement et peuvent absorber l'énergie. L'acier est également solide, mais les alliages de magnésium tels que l'AZ91D sont durables et robustes. Il offre une durabilité spécifique à un frottement particulier pour les poids. Vous pouvez compter sur lui pour obtenir de meilleurs résultats.

Systèmes de direction, de freinage et de contrôle

Dans cette section, les pièces les plus courantes sont les volants, les colonnes, les supports de pédales et les boîtiers. Ces pièces étant très sensibles, elles doivent être précises et solides. Le moulage sous pression du magnésium permet de produire des pièces de taille exacte et de forme précise. Souvent, il ne nécessite que peu d'usinage, mais les pièces sont lisses et très stables pour les conducteurs.

Composants du groupe motopropulseur

Les pièces typiques du groupe motopropulseur sont les embrayages, les boîtes de vitesses, les couvercles de moteur et les carters d'huile. Ces pièces doivent supporter une chaleur élevée et des contraintes mécaniques. Il faut donc les fabriquer à partir de matériaux capables de dissiper la chaleur et de résister aux contraintes. Les alliages de magnésium sont l'un des matériaux les mieux adaptés à ce travail. Les ingénieurs les préfèrent pour minimiser le poids du moteur.

Boîtiers pour véhicules électriques et électroniques

Les véhicules électriques utilisent le magnésium pour les couvercles de batterie, les moteurs et les onduleurs. Ces pièces doivent être légères et faciliter la diffusion de la chaleur. Les pièces en magnésium sont parfaites pour les utilisations sensibles. Elles peuvent facilement bloquer les interférences électromagnétiques (EMI). Vous pouvez également utiliser du plastique ou de l'aluminium. Toutefois, de nombreuses personnes préfèrent cette solution pour augmenter l'autonomie de conduite en réduisant le poids.

Alliages de magnésium populaires pour le moulage sous pression de pièces automobiles

Les alliages de magnésium sont spécialement conçus pour le moulage sous pression des véhicules automobiles. Ils présentent diverses propriétés physiques. Vous pouvez prendre en compte la solidité, la résistance à la corrosion ou même le poids. Dans ce cas, les différents alliages offrent des propriétés différentes.

AZ91D

Cet alliage est composé de 9% d'aluminium, 1% de zinc et 0,15-5% de manganèse. Contrairement aux autres alliages de magnésium, il présente une résistance accrue à la corrosion et un faible fluage à des températures élevées. Ces propriétés spéciales font de cet alliage un matériau idéal pour les capots de moteur et les pièces structurelles.

AM60B

L'AM60B est un matériau flexible, ductile et résistant aux chocs. L'alliage ne contient que de l'aluminium 6% et une petite quantité de manganèse. Contrairement à d'autres alliages, il ne se fissure pas et ne se casse pas sous haute pression, mais peut se déformer. C'est pourquoi la plupart des gens l'utilisent pour les volants et les sièges, où la sécurité est essentielle.

AM50A

L'AM50A contient de l'aluminium 5% et est connu pour sa ténacité et son allongement élevés. Cet alliage est plus ductile que l'AM60B. Il est donc plus apte à survivre aux collisions sans se briser. C'est pourquoi les fabricants l'utilisent pour les intérieurs de portes et les hayons. Il assure un excellent équilibre entre la sécurité et la résistance.

AE42

L'AE42 est un matériau spécialisé qui utilise des métaux de terres rares dans l'alliage. Il s'agit d'un alliage unique car il peut résister facilement au fluage sans aucun dommage. Les termes de fluage font référence aux changements d'état ou à la déformation sous l'effet d'une contrainte constante et d'une température élevée. Ces caractéristiques en font une option utile pour les pièces de moteur.

Types de procédés de moulage sous pression du magnésium

Deux principaux procédés de moulage sous pression permettent de produire des pièces automobiles en magnésium. Bien que leur objectif soit le même, les méthodes et les équipements diffèrent. Chaque procédé comporte des étapes uniques pour la fusion, l'injection et la finition des alliages. Ils conviennent à un éventail de tailles de pièces et de volumes de production.

Moulage sous pression à chaud

Le moulage sous pression en chambre chaude est la méthode la plus courante pour façonner des pièces en alliage de magnésium. Elle fonctionne bien pour les composants de petite et moyenne taille. Le processus essentiel consiste à faire fondre le métal, à le placer dans une chambre chaude ou un moule, à le laisser refroidir et à le solidifier. Une fois solidifié, il faut lui donner une bonne forme pour une utilisation dans le monde réel. Dans ce type d'installation, le four se trouve à l'intérieur de la machine.

Étape #1 Préparation et fonte

La première étape consiste à préparer le moule et à le nettoyer en vue de l'approche suivante. L'opérateur doit enlever soigneusement la saleté de la surface, s'assurer qu'elle est correctement nettoyée, puis appliquer des lubrifiants. Cela empêche le métal de coller à la surface. Parallèlement, les lingots de magnésium fondent dans un brûleur déjà intégré à la machine. Un gaz spécialisé recouvre le métal et l'empêche de brûler lorsqu'il est exposé à l'oxygène.

Étape #2 Injection de magnésium fondu

Après la fusion, un piston hydraulique se déplace vers le métal en fusion. Le piston exerce alors des forces, poussant le métal à s'écouler à travers un tube appelé col de cygne. Cette pression et ces forces élevées font que le métal remplit chaque petit espace et chaque détail du moule. En outre, l'ensemble du processus de remplissage s'achève en quelques secondes seulement.

Étape #3 Solidification et refroidissement

Si le moule est plein, la pression reste constante. Cette étape permet d'éviter que des espaces d'air ou des bulles ne pénètrent dans le moule. Pour le refroidissement, on fait souvent couler de l'eau ou de l'huile dans des canaux afin de réduire la chaleur dans le moule. En outre, le magnésium métal forme rapidement une pièce solide, car c'est un métal fin.

Étape #4 Ouverture et éjection de la matrice

L'ouverture de la matrice est une étape automatisée. Après refroidissement, la machine ouvre automatiquement les deux moitiés de la matrice. La broche d'éjection pousse alors la pièce solide hors de la cavité. N'oubliez pas : le métal est peut-être solide, mais il est très chaud au toucher. Veillez à utiliser un bras automatisé ou à retirer la pièce avec précaution à l'aide d'autres outils. Ensuite, la matrice se referme automatiquement et commence un nouveau cycle.

Étape #5 Découpage et finition

La pièce brute peut présenter des parties supplémentaires appelées "flash". Une presse d'ébarbage appropriée est nécessaire pour couper ces parties supplémentaires. Après la découpe, les fabricants peuvent poncer ou polir la surface et appliquer un revêtement protecteur.

Moulage sous pression en chambre froide

Le moulage sous pression en chambre froide, quant à lui, est utilisé pour les pièces en magnésium plus grandes ou plus épaisses. Ce qui différencie ce procédé, c'est l'utilisation d'un moule ou d'une chambre froide pour créer les formes. Le terme “chambre froide” fait référence à l'absence de four dans la machine. Ce type d'installation est idéal pour les pièces de grande taille.

Fusion externe d'un alliage de magnésium

Dans ce processus, il n'y a pas de four supplémentaire dans la machine. C'est pourquoi les opérateurs fondent le magnésium dans une unité externe séparée. Cette unité ou ce four est recouvert d'un gaz qui protège le magnésium fondu de l'air. En l'absence de gaz, le magnésium peut réagir avec l'air, ce qui le rend impur pour la coulée.

Ladling manuel ou automatisé

Les fabricants prélèvent une quantité précise de magnésium en fusion pour le couler. En général, dans les usines modernes, un bras robotisé est utilisé pour couler le liquide à la louche ou à la cuillère. Ensuite, le bras verse le matériau dans la douille de grenaillage. Ce travail doit être effectué le plus rapidement possible pour que le matériau reste chaud.

Injection à haute pression

Lorsque le métal en fusion remplit la douille de grenaillage, un vérin hydraulique se déplace vers l'avant pour le travail suivant. Il pousse généralement le métal, sous haute pression et à grande vitesse, dans la matrice. Ici, la pression est relativement plus élevée que dans les machines à chambre chaude afin d'assurer un meilleur remplissage.

Remplissage, refroidissement et solidification

Le métal liquide remplit facilement la cavité de la matrice. Le métal s'écoule à travers chaque nervure, chaque trou et chaque paroi de la pièce. Comme la matrice est refroidie à l'eau, le métal fondu perd de la chaleur et se refroidit plus rapidement. En outre, la pièce reste sous haute pression jusqu'à ce qu'elle se solidifie.

Ouverture de la matrice et retrait de la pièce moulée

Lorsque le métal se solidifie, la machine ouvre ses lourdes plaques. Des broches d'éjection poussent le métal hors de la cavité. Comme la pièce reste très chaude même après sa formation, un robot l'enlève toujours et la laisse dans une station de refroidissement.

Post-traitement et finition

La pièce moulée peut présenter des parties ou des arêtes supplémentaires. Ces parties peuvent être enlevées à l'aide d'une matrice d'ébarbage ou de machines à commande numérique. La pièce peut également être surchauffée pour la rendre plus résistante. Une couche de protection est ensuite appliquée. Ces étapes permettent d'éviter que les pièces automobiles ne soient endommagées par le sel ou l'eau.

Coulée en chambre chaude ou en chambre froide

Le moulage en chambre chaude et le moulage en chambre froide sont tous deux largement utilisés dans l'industrie de la fabrication métallique. Bien que ces méthodes diffèrent dans leurs processus, elles sont idéales pour divers types de pièces automobiles. Le tableau suivant résume les différences entre ces deux méthodes de moulage sous pression.

Paramètres	Moulage sous pression à chaud	Moulage sous pression en chambre froide
Fusion des métaux	Métal en fusion maintenu dans une chambre chauffée	Métal fondu à l'extérieur de la chambre
Taille de la pièce	Petites et moyennes pièces	Pièces moyennes à grandes
Vitesse du cycle	Rapide	Plus lent
Alliages appropriés	Alliages à bas point de fusion	Alliages à point de fusion élevé
Usure de l'équipement	Moins	Plus (en raison d'un contact métallique à haute température)
Finition de la surface	Douceur et précision	Bon, peut nécessiter plus de finition
Utilisation courante	Supports, boîtiers, petits composants	Blocs moteurs, pièces structurelles, composants de châssis

 

Pourquoi l'industrie automobile s'oriente-t-elle vers le magnésium ?

L'industrie automobile fait appel au moulage sous pression du magnésium pour plusieurs raisons. Par rapport à d'autres métaux et à leurs alliages, les alliages de magnésium coulés sous pression donnent de meilleurs résultats pour les pièces automobiles. Ils permettent une plus grande souplesse de conception et un usinage plus facile. Par conséquent, les alliages de magnésium sont largement utilisés pour les pièces de cartes, en particulier les fermetures.

Allègement des véhicules

Comme indiqué précédemment, le magnésium est le matériau structurel le plus léger. Ce métal est plus léger que l'acier et l'aluminium. L'utilisation de ce métal permet de réduire considérablement le poids de chaque pièce. Il s'agit d'une excellente option pour les pièces automobiles en magnésium et les hayons élévateurs qui nécessitent un rapport poids/légèreté.

Adapté à la production à grande échelle

Le moulage sous pression du magnésium est un procédé rapide qui convient aux productions à grande échelle. Il permet de fournir des pièces en fusion à une vitesse constante. En outre, le métal a un point de fusion bas. Cet avantage efficace permet de réduire les coûts énergétiques et d'économiser du temps et de l'argent. Par conséquent, le coût global de la production de masse reste très faible à long terme.

Efficacité énergétique et réduction des émissions

L'efficacité énergétique et la réduction des émissions sont aujourd'hui cruciales. Le système consomme environ 0,3 à 0,5 litre de carburant en moins par 100 km pour chaque 100 kg économisés. En général, si la voiture perd 10% de son poids, elle augmente facilement son autonomie de 5% à 8%. Cette pratique aide les constructeurs à se conformer aux règles strictes en matière d'émissions de carbone.

Rapport résistance/poids élevé

Le magnésium est léger, mais résistant et ductile. Il présente le rapport résistance/poids le plus élevé parmi les matériaux structurels courants. La plupart des fabricants l'utilisent pour créer des pièces solides et légères. Comme vous le savez, ces pièces peuvent également résister aux contraintes et aux vibrations sans se fissurer ni se casser. Elles font partie des options les plus fiables pour répondre aux protocoles de sécurité des pièces automobiles en cas d'accident.

Flexibilité et précision de la conception

Le magnésium est l'un des métaux flexibles les plus fins, capable de produire des formes complexes et minces. Il peut atteindre une épaisseur de paroi de 1,0 mm, selon toute vraisemblance. Par conséquent, les ingénieurs peuvent remplacer de nombreuses petites pièces par un seul moulage sous pression en magnésium. Il n'est plus nécessaire d'assembler ou de souder les pièces.

Amortissement du bruit et des vibrations

Le magnésium absorbe naturellement les vibrations et le bruit pendant l'utilisation. Comparés à d'autres matériaux, tels que l'aluminium ou l'acier, les produits de moulage sous pression en magnésium sont beaucoup plus stables. Cette propriété est appelée “capacité d'amortissement”. L'utilisation de magnésium métallique dans les volants ou les dossiers de sièges rend l'habitacle de la voiture plus sûr. Cela rend la conduite plus facile et plus confortable pour l'utilisateur.

Rentabilité des grands volumes

Le magnésium brut peut être cher. Mais leur utilisation dans le cadre d'une production de masse permet de réduire considérablement le coût. Le processus de production est plus rapide ; chaque cycle se termine rapidement. Une production plus rapide signifie également que davantage de pièces sont fabriquées en moins de temps. Le coût unitaire du moulage sous pression du magnésium est ainsi réduit, ce qui en fait une option appropriée et rentable pour les grandes entreprises manufacturières.

Résistance à la corrosion moderne

Les anciens alliages de magnésium ne sont pas assez solides pour résister à la corrosion. Ils avaient des problèmes avec le sel et la rouille. Toutefois, les alliages modernes sont des alliages de haute pureté tels que l'AZ91D. Ils résistent facilement à la corrosion. En outre, les nouvelles technologies de revêtement, telles que l'oxydation électrolytique par plasma, les ont rendus plus fiables.

Matériaux recyclables et durables

Le magnésium est 100% recyclable et très abondant dans la nature. Il est très disponible dans la nature et constitue le 8e matériau le plus courant parmi les autres éléments chimiques. On peut même l'extraire de l'eau de mer. En outre, il ne faut que 5% d'énergie pour créer un nouveau matériau à partir du précédent.

Magnésium vs autres métaux pour le moulage sous pression de véhicules automobiles

Moulage sous pression du magnésium est l'une des options les plus populaires pour l'industrie automobile. La plupart des fabricants préfèrent le moulage sous pression du magnésium à l'acier et à l'aluminium. La raison principale est sa légèreté. Comme vous le savez déjà, le magnésium est 33% plus léger que l'aluminium et 75% plus léger que l'acier. Cette légèreté réduit le poids des pièces de la voiture, ce qui diminue le poids total de la voiture. Plus le poids est faible, moins il faut de carburant pour rouler. Elle permet également de fabriquer des pièces complexes à parois minces.

L'acier est certes solide et bon marché, mais il est lourd. Il peut également rouiller, alors que l'aluminium résiste à la corrosion et supporte mieux la chaleur. Toutefois, le magnésium est flexible et offre un meilleur rapport résistance/poids. Il absorbe également mieux les vibrations que les autres matériaux, ce qui le rend adapté et plus sûr pour les conducteurs et les passagers. Chaque métal joue un rôle important, mais le magnésium est un choix de premier ordre pour les cas d'économie de poids.

Difficultés et limites du moulage sous pression du magnésium pour les pièces automobiles

Bien que les pièces automobiles en magnésium soient très demandées dans l'industrie automobile, elles présentent certaines limites. Lors de la conception des composants, vous devez comprendre ces limites afin de mieux contrôler les processus de production.

Haute inflammabilité

Le magnésium est très réactif lorsqu'il est exposé à l'oxygène. Lorsqu'il est en fusion ou même en fine poussière, il peut facilement s'enflammer. Il existe un risque pour la sécurité lorsque l'on travaille avec des pièces moulées sous pression en magnésium. Vous devez donc utiliser des couvertures de gaz spécialisées pendant la production.

Exiger des revêtements protecteurs

Le magnésium se corrode facilement au contact du sel, de l'eau ou d'autres substances. Pour éviter ce problème, les fabricants utilisent différents types de revêtements. Cela permet aux pièces d'être plus durables et de résister à un plus grand nombre de conditions environnementales.

Coût de production plus élevé

Le magnésium brut est généralement plus cher que l'acier et l'aluminium. L'équipement coûte également plus cher en raison de ses protocoles de sécurité. Le processus nécessite donc un investissement initial plus important. Mais l'entreprise peut facilement équilibrer ces coûts par rapport à sa rentabilité en matière de carburant. Il offre plusieurs avantages qui peuvent se traduire par des bénéfices à long terme.

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