Le magnésium et l'aluminium sont des alliages coulables sous pression. Le magnésium est plus léger et s'accorde bien avec les pièces qui ont besoin d'efficacité énergétique et d'amortissement des vibrations. Il nécessite certaines techniques de manipulation. L'aluminium est disponible à un prix moins élevé et convient à un usage général. Il résiste bien à la corrosion. Découvrez les propriétés uniques du moulage sous pression du magnésium et du moulage sous pression de l'aluminium qui les différencient l'un de l'autre. Découvrez également leurs applications et les considérations relatives à la fabrication.

Propriétés du magnésium et de l'aluminium

Propriétés du magnésium

Alliages spécifiques

Les alliages spécifiques de magnésium sont essentiellement formés par des méthodes d'alliage. Le magnésium est alors mélangé à différents éléments. Les exemples incluent AZ91D, AM60 et AS41.

Une meilleure résistance et une meilleure capacité à prévenir la corrosion sont les principales propriétés de ces alliages. Par exemple, l'AZ91D est plus solide et plus léger grâce à sa résistance à la traction de 240 MPa.

Résistance à la corrosion

Le magnésium peut se corroder sous l'effet d'environnements tels que l'air ou les solutions alcalines. Dans ce cas, les revêtements ou les éléments d'alliage sont les plus efficaces. Par exemple, la résistance à la corrosion du magnésium s'améliore lorsque les ingénieurs le mélangent avec de l'aluminium.

En outre, la densité plus faible (1,74 g/cm³) du magnésium ne lui permet pas de bien résister à la corrosion. Il a donc besoin d'une certaine protection.

Conductivité thermique

De nombreux alliages de magnésium présentent une bonne conductivité thermique, comme l'AZ91 (51 W/m-K). Ils conduisent donc bien la chaleur, mais pas aussi efficacement que l'aluminium ou le cuivre.

Cependant, chaque fois qu'un métal est chauffé, il se dilate. C'est ce qu'on appelle la dilatation thermique. Le magnésium présente une dilatation thermique plus importante à 25,2 x 10-⁶/°C que l'aluminium (23,6 x 10-⁶/°C).

Capacité d'amortissement

Le magnésium possède un excellent pouvoir d'amortissement des vibrations. Il convient donc parfaitement à une utilisation dans les véhicules et les avions. Comme ces pièces doivent être moins bruyantes et moins vibrantes, leur module d'élasticité est de 45 GPa, ce qui signifie qu'elles sont plus souples. Il est inférieur à celui de l'aluminium (69 GPa).

Usinabilité

Les alliages de magnésium ont une température de fusion plus basse (650°C) que l'aluminium. Cependant, leur usinabilité est influencée par divers efforts de coupe, l'usure des outils et la formation de copeaux.

Son inflammabilité, en revanche, doit être traitée de manière appropriée. En effet, il peut produire des étincelles lors de l'usinage.

Propriétés de l'aluminium

Alliages spécifiques

L'A380, l'A383 et l'ADC1 sont des alliages d'aluminium spécifiques. Ces alliages contiennent d'autres éléments comme le silicium, le cuivre et le zinc.

Cela lui confère donc une plus grande solidité et une meilleure résistance à la corrosion. Par exemple, la résistance à la traction de 320 MPa de l'A380 en fait un meilleur choix pour une utilisation industrielle.

Résistance à la corrosion

La création d'une couche d'oxyde protectrice dans l'aluminium lui permet de résister à la corrosion dans les environnements atmosphériques et marins. L'aluminium a également une densité de 2,70 g/cm³. C'est pourquoi il est à la fois plus solide et plus léger.

Conductivité électrique

Les alliages d'aluminium comme l'A380 ont une conductivité électrique de 22,5% IACS (International Annealed Copper Standard). En gros, elle est inférieure à celle du cuivre, mais reste la meilleure pour le câblage électrique.

Castabilité

Les alliages d'aluminium peuvent prendre n'importe quelle forme complexe grâce à leur excellente coulabilité. Ils s'écoulent en douceur dans le moule et peuvent créer des parois minces. C'est pourquoi ils sont devenus un choix de fabrication populaire. En outre, leur point de fusion élevé leur permet de supporter des températures plus élevées pendant le moulage.

Applications du moulage sous pression du magnésium

Aérospatiale

La légèreté et la résistance modérée du magnésium le rendent utilisable pour la fabrication de plusieurs pièces aérospatiales. Il s'agit notamment de boîtiers de boîtes de vitesses d'avions et de moyeux de rotors d'hélicoptères.

Automobile

Dans le secteur automobile, les fabricants les utilisent en raison de leur capacité à consommer moins de carburant et de leur légèreté. Les applications comprennent les tableaux de bord, les volants, les intérieurs de hayon, les panneaux de porte et les barres de direction.

Électronique

Le magnésium convient également à la fabrication de boîtiers d'ordinateurs portables et de composants de smartphones. Il réduit le poids des pièces et offre une grande durabilité.

Économies de poids

Comme le magnésium ne contient pas plus de poids que l'aluminium, il peut être utilisé pour alléger le volant 40%.

En ce qui concerne l'industrie aérospatiale, l'utilisation de l'aluminium permet d'économiser du poids pour les boîtiers de boîte de vitesses. Les avions fonctionnent donc plus efficacement.

Importance de la réduction du poids

Comme vous l'avez déjà découvert, l'impact des caractéristiques légères. Cependant, des applications telles que les voitures qui utilisent le magnésium consomment moins de carburant et produisent moins d'émissions. En outre, les avions plus légers volent sur de longues distances. Enfin, les produits légers se transportent plus facilement.

Applications de la coulée sous pression d'aluminium

Automobile

L'aluminium est un métal qui permet aux fabricants de le mouler dans n'importe quelle forme. Ses caractéristiques de légèreté et de résistance conviennent à la fabrication de blocs moteurs, de boîtiers de transmission et de roues. Les applications consomment ainsi moins d'énergie et durent plus longtemps.

Aérospatiale

Il peut supporter efficacement des contraintes élevées. C'est pourquoi les entreprises aérospatiales l'utilisent pour leurs composants structurels et leurs boîtiers électroniques.

Équipements industriels

Les alliages d'aluminium protègent les pièces de la corrosion. En y résistant, ils assurent la durabilité et la résistance à l'usure de ces pièces industrielles, en particulier celles qui en ont besoin. Par exemple, les pompes et les boîtes de vitesses.

Recyclabilité

L'aluminium est recyclable. C'est pourquoi il est connu pour être une option durable. Vous pouvez réutiliser les matériaux qui le composent grâce à sa chaîne ininterrompue. De plus, il ne perd pas sa qualité et ses propriétés.

Le processus de recyclage de l'aluminium n'utilise pas plus de 5% pour extraire l'aluminium primaire de la bauxite. Cela réduit donc son impact sur l'environnement.

Avantages du recyclage de l'aluminium dans la coulée sous pression

L'aluminium recyclé est également souvent utilisé pour le moulage sous pression. Cela permet d'économiser des ressources et des coûts. Il s'agit également d'une option permettant d'atteindre les objectifs de développement durable dans diverses industries. L'utilisation de métaux recyclés permet de réduire l'empreinte carbone et de faire preuve de bon sens économique.

Considérations relatives à la fabrication de la fonte

Moulage du magnésium

Température de la matrice et réaction

Lorsque le mouleur chauffe les alliages de magnésium à leur point de fusion (650°C), ils se transforment en fusion.

Pour manipuler ce métal chauffé, il est inutile de découper des filières à des températures inférieures. Une filière doit donc supporter une température minimale de 700°C. La rencontre du magnésium avec l'oxygène provoque des réactions. Il peut s'agir d'une oxydation ou d'un risque d'incendie.

Pour éviter cela, vous pouvez choisir entre des fours hermétiques, argon, ou les couvercles de gaz SF6. En outre, l'utilisation d'outils secs permet d'éviter l'oxydation.

En outre, la prise en compte des cavités de retrait et de la mise en place des noyaux réduit les risques d'apparition de défauts.

Matériaux et entretien des matrices

Les matrices utilisées pour couler le magnésium sont généralement fabriquées en acier H13 (dureté de 45 à 50 HRC) et en acier 4140 (dureté de 28 à 32 HRC).

L'acier H13 peut supporter des températures de l'ordre de 600°C. D'une certaine manière, il s'use rapidement car le magnésium crée des réactions.

L'ajout d'angles de dépouille permet de pousser la pièce moulée hors des matrices. Cela signifie qu'il contribue également au bon fonctionnement de la filière.

En outre, l'entretien régulier et les revêtements de nitruration permettent de prolonger la durée de vie de la matrice.

Durée du cycle

La fonte du magnésium se solidifie plus rapidement. Chaque cycle ne dure pas plus de 20 à 40 secondes. De plus, la séparation de la ligne dans les matrices permet de la séparer facilement. Cela permet également d'économiser du temps de production.

Mesures de sécurité

La suppression du gaz SF6 permet de contrôler les risques d'incendie qui peuvent survenir lors du moulage du magnésium.

En outre, évitez d'utiliser des liquides de refroidissement à base d'eau. En effet, le magnésium chauffé réagit violemment avec l'eau.

Les angles de dépouille et les plans de joint ne créent pas de problèmes au cours du processus, ce qui réduit les risques.

Finition de surface

L'ajout d'angles de dépouille de 1 à 3 degrés permet d'obtenir de meilleures surfaces. En outre, plusieurs revêtements et peintures post-coulée améliorent l'aspect des pièces et les protègent de la corrosion.

Fonte d'aluminium

Température et pression de la matrice

Le moulage de l'aluminium nécessite des matrices plus solides pour fonctionner à 350°C sous des pressions allant jusqu'à 140 000 kPa. En effet, l'aluminium a un point de fusion élevé et une pression plus élevée peut provoquer des fissures.

Matériau des matrices et limites de production

Les matrices fabriquées en acier (H13) fonctionnent généralement bien et peuvent effectuer 100 000 cycles avant de devoir être remplacées.

Le plan de joint réduit les contraintes et prolonge la durée de vie. En outre, l'optimisation de la conception des filières apporte des changements positifs en termes de durabilité et de performance. Ces techniques permettent également de minimiser les coûts liés au remplacement des matrices.

Temps de cycle de l'aluminium

Le moulage en aluminium prend de 20 secondes à 1,5 minute pour terminer chaque cycle. Il permet de créer des pièces dont l'épaisseur des parois est de l'ordre de 2 à 10 mm.

En principe, son cycle comprend la vitesse d'injection (1-5 m/s), la température de la matrice (150-250°C) et le temps de solidification (5-20 secondes). C'est pourquoi ce procédé est un peu plus lent, mais il apporte de la précision.

Mesures de sécurité pour l'aluminium

La fonderie d'aluminium dégage souvent des fumées. Il est donc important de travailler dans des zones ventilées. Il faut également porter des EPI résistants à la chaleur et veiller à ce que les machines soient protégées. Un protocole strict doit être associé à l'aluminium en fusion et à la température de la filière. Vous pouvez ainsi éviter les brûlures, les incendies et les risques d'inhalation.

Finition de surface de l'aluminium

Dans le cas de la finition de surface, l'aluminium subit plusieurs processus. C'est là que le grenaillage, le polissage et l'anodisation font bon ménage.

Le moulage d'aluminium produit des pièces dont la rugosité (Ra) est comprise entre 0,8 et 3,2 µm.

Les revêtements tels que la peinture en poudre (60-120 µm d'épaisseur) augmentent donc sa durabilité et sa beauté. Ils réduisent l'apparition de la rouille et améliorent ses performances.

Comparaison des propriétés mécaniques

Le magnésium et l'aluminium sont deux métaux différents qui possèdent des propriétés uniques. C'est pourquoi le magnésium peut être utilisé pour divers produits manufacturés. Par exemple, les fabricants le mélangent à l'aluminium 43% pour créer des alliages.

De même, le 40% de magnésium est utilisé pour la fabrication de métaux de structure. C'est ainsi qu'il met en évidence son importance dans l'ingénierie légère.

Résistance à la traction et limite d'élasticité

La résistance à la traction d'un métal indique sa capacité à supporter des forces avant de se rompre.

La limite d'élasticité est le point auquel un métal commence à se déformer de façon permanente.

Les alliages de magnésium tels que l'AZ91D, en particulier, offrent une résistance à la traction de 240 MPa et une limite d'élasticité de 150 MPa. Cela contribue à en faire une option plus légère pour le moulage.

Pour ce qu'il vaut en aluminium, il y a l'avantage de ses 320 MPa résistance à la traction  et une limite d'élasticité de 130 et 280 MPa pour l'A380.

C'est pourquoi ces métaux sont utilisés pour les pièces soumises à de fortes contraintes.

Allongement et résistance aux chocs

Les métaux peuvent être étirés jusqu'à certaines limites avant de se rompre, ce qui correspond à leur élongation.

L'allongement a un impact sur la résistance du métal et démontre sa capacité à absorber les chocs.

L'allongement du magnésium est de 5 à 6% et la résistance aux chocs de 4 à 8 J. C'est ce qui le rend plus souple et plus absorbant.

En revanche, dans l'aluminium, la plage d'allongement est de 1 à 10% et la résistance aux chocs de 3 à 5 J. Cela signifie qu'ils sont un peu plus fragiles.

Résistance à la fatigue

La capacité des métaux à résister à des contraintes répétées est connue sous le nom de résistance à la fatigue.

Les alliages de magnésium offrent une résistance à la fatigue de 70 à 150 MPa. Bien qu'ils soient moins résistants que l'aluminium, ils sont fiables.

La résistance à la fatigue de l'aluminium oscille entre 90 et 180 MPa. C'est pourquoi il peut être utilisé dans les pièces de moteur.

Dureté

La dureté des métaux mesure leur résistance aux rayures. Par exemple, le magnésium a une dureté de 60 à 80 HB et est classé dans la catégorie des métaux tendres. L'aluminium, quant à lui, a une dureté de 70 à 100 HB. Il est donc plus durable.

Résistance au fluage

La chaleur a un impact sur la qualité et la performance des matériaux au fil du temps. Le paramètre de la résistance au fluage est une sorte de mesure de la capacité de résistance à la chaleur des métaux au fil du temps.

Par exemple, le magnésium est limité à une utilisation à haute température et s'affaiblit donc plus rapidement. Dans ce cas, l'aluminium est l'option alternative en raison de sa capacité à faire face à des températures plus élevées.

Conclusion :

En Moulage sous pression du magnésiumLes alliages d'aluminium et de magnésium se solidifient rapidement, mais les risques d'incendie sont plus élevés. L'aluminium met un peu plus de temps à refroidir que le magnésium. Il offre toutefois une certaine durabilité dans la fabrication des pièces. Le magnésium est un métal léger qui permet de produire rapidement des pièces en grande quantité. En revanche, l'aluminium convient aux pièces plus solides qui ne doivent pas se corroder avec le temps. Cependant, le choix du bon métal entre le magnésium et l'aluminium peut être fait en pesant les besoins de l'application.