Quel métal convient le mieux aux moules de coulée sous pression ? (Analyse des matériaux)

En faisant moules de moulage sous pression , les questions de « quel matériau utiliser pour le moule » et « quel matériau utiliser pour le produit » sont deux problématiques différentes.
Le matériau de moule idéal doit ressembler à un « hamburger en acier », capable de résister à l'érosion des liquides à haute température et de ne pas se fissurer lors de cycles fréquents de chauffage et de refroidissement.

Voici quelques-uns des matériaux métalliques les plus couramment utilisés dans l’industrie :

1. Le « squelette » du moule lui-même : acier à outils pour travail à chaud

Il s’agit du matériau de base pour la fabrication de moules de coulée sous pression. Étant donné que le métal en fusion est brûlant lors du moulage sous pression, l’acier ordinaire se ramollirait au contact.
Acier H13 (le plus couramment utilisé) : C'est le « polyvalent » dans l'industrie du moule. Il a non seulement une dureté élevée, mais surtout, il est très résistant à la chaleur. Même après une exposition répétée à du métal en fusion à haute température, il n'est pas sujet à la fissuration (appelée fatigue thermique dans l'industrie). C'est le choix préféré pour la fabrication de moules en alliage d'aluminium et en alliage de magnésium.
Acier de haute qualité amélioré : pour les moules qui nécessitent des performances extrêmement élevées et doivent produire des centaines de milliers de produits en continu, un acier plus performant est utilisé. Ces matériaux contiennent moins d'impuretés et une plus grande ténacité, permettant au moule de durer plus longtemps.

2. « Adapter » les matériaux pour différents produits

Le choix de l'acier pour le moule dépend en grande partie du métal que vous y coulez :
Lors de la coulée d’alliages d’aluminium : L’aluminium a un point de fusion élevé, ce qui endommage davantage le moule. Il faut utiliser de l'acier pour travail à chaud à haute résistance ayant subi un traitement thermique rigoureux.
Lors de la coulée d'alliages de zinc : le zinc a un point de fusion relativement bas, comme celui d'une grenouille qui fait bouillir lentement, de sorte que les dommages causés au moule ne sont pas aussi importants. Par conséquent, lors de la fabrication de moules de coulée sous pression pour alliages de zinc, la gamme de choix d'acier peut être légèrement plus large et la durée de vie du moule est généralement beaucoup plus longue que celle des moules en alliage d'aluminium.
Lors de la coulée d'alliages de cuivre : la température du cuivre fondu est très élevée et l'acier ordinaire est difficile à résister pendant une longue période. Dans ce cas, certains alliages spéciaux coûteux ou matériaux avec des traitements de durcissement de surface spéciaux peuvent même être nécessaires.

3. Matériaux « de support » pour les accessoires de moule

Un moule de coulée sous pression complet ne se résume pas à deux grandes plaques d'acier ; il contient également de nombreuses parties :
Base du moule (coque extérieure) : elle n'a pas besoin d'entrer directement en contact avec le métal fondu à haute température, donc un acier ordinaire à teneur moyenne en carbone est généralement suffisant, ce qui permet de réduire les coûts. Tiges de poussée et poteaux de guidage : ce sont des pièces qui subissent des mouvements et des frottements fréquents, elles sont donc généralement fabriquées en acier allié avec une excellente résistance à l'usure et leurs surfaces sont très lisses.
Tuyaux d'eau de refroidissement : pour refroidir rapidement le moule, des tuyaux en cuivre sont intégrés à l'intérieur ou des trous sont percés dans l'acier pour utiliser la circulation de l'eau pour dissiper la chaleur.

4. Pourquoi ne peut-on pas utiliser du fer ordinaire ?

Beaucoup de gens se demandent : ne peut-on pas utiliser de la fonte ou de l'acier ordinaire que l'on trouve partout au bord des routes ? La réponse est : absolument pas.
Le fer ordinaire « s'écaille » : après avoir été chauffé, la surface s'oxyde et se décolle rapidement, ce qui donne lieu à des pièces avec une surface piquée.
Le fer ordinaire se déformera : sous la pression de serrage de plusieurs centaines de tonnes, le fer ordinaire sera pressé et déformé comme de l'argile, ce qui empêchera le moule de se fermer correctement et le métal en fusion jaillira de manière incontrôlable.