Zinc Die Casting Design Guidelines for Precision Parts (Lignes directrices pour la conception de pièces de précision moulées sous pression en zinc)
zamak 5, Moulage sous pression du zincLe moulage sous pression du zinc est une méthode de production flexible qui implique l'injection de matière fondue en alliage de zinc dans un moule spécialement conçu, sous haute pression, afin de créer des pièces complexes et de haute précision. Cette approche est particulièrement appropriée pour les pièces de précision car le zinc a une grande fluidité, un point de fusion bas et peut être usiné avec des tolérances serrées sans beaucoup de post-traitement. Le moulage sous pression du zamak est utilisé dans des secteurs tels que l'automobile, l'électronique, les biens de consommation et les appareils médicaux pour des pièces telles que des connecteurs, des engrenages, des boîtiers et des mécanismes complexes qui nécessitent des tolérances dimensionnelles et une grande longévité. La plupart des alliages de zinc sont traités à l'aide de machines à chambre chaude, qui permettent des cycles rapides et une qualité constante. Les pièces précises bénéficient de la capacité du zinc à produire des parois minces, des géométries complexes et des pièces de forme nette, ce qui réduit le gaspillage de matériaux et le temps d'assemblage. Néanmoins, des taux de réussite élevés sont obtenus lorsque des règles de conception spécifiques sont respectées et que les propriétés des matériaux, la forme et les paramètres de traitement sont pris en compte. Ces règles permettent de réduire les défauts, d'améliorer la fabricabilité et la précision. Cet article identifie les principales lignes directrices soutenues par les normes industrielles établies par les organisations pour aider les ingénieurs à concevoir des pièces de précision en zinc moulé sous pression. Avantages du moulage sous pression du zinc pour les pièces de précision L'utilisation du moulage sous pression du zinc présente plusieurs avantages qui en font l'un des meilleurs matériaux pour les applications de précision. Sélection du matériau : Alliages de zinc Le choix du bon alliage de zinc est important pour les pièces de précision car il affecte les propriétés mécaniques, la coulabilité et les tolérances. Les séries Zamak (2, 3, 5, 7) et ZA (8, 12, 27) ont des compositions et des performances spécifiques. Le tableau ci-dessous résume les types d'alliages de zinc utilisés dans la fabrication de pièces de précision : Types d'alliages de zinc Résistance à la traction (ksi/MPa) Allongement % Dureté (BHN) Densité g/cm³ Limite d'élasticité (MPa) Point de fusion °C Zamak 2 52/359 7 100 6.6 283 379-390 Zamak 3 41/283 10 82 6.6 269 381-387 Zamak 5 48/328 7 91 6.6 283-269 380-386 Zamak 7 41/283 13 80 6.6 310-331 381-387 ZA 8 54/372 6-10 100-106 6,3 359-379 375-404 ZA-12 59/400 4-7 95-105 6,03 145 377-432 ZA-27 62/426 2,0-3,5 116-122 5,3 N/A 372-484 Ces propriétés peuvent être utilisées pour s'assurer que les alliages de zinc répondent aux spécifications de précision et que les pièces complexes ont des scores de fluidité élevés (1-2 sur une échelle de 1-4 ; 1 étant la meilleure). Pour être plus précis, les fabricants devraient choisir des alliages tels que le Zamak 3 ou le ZA-8 en raison de leur stabilité et de leur capacité à supporter des tolérances serrées. Principales lignes directrices en matière de conception Une bonne coulée de zinc sous pression est conçue pour faciliter l'écoulement et l'éjection tout en maintenant la résistance à un coût minimal. Épaisseur de la paroi L'épaisseur de la paroi doit être uniforme pour éviter les porosités et les déformations. Pour les pièces de précision, elle doit être comprise entre +/-10% et une épaisseur minimale de 0,040 pouce (1 mm) pour une bonne finition de surface, et aussi fine que 0,020 pouce (0,5 mm) pour les modèles miniatures. Les rapports entre les sections épaisses et minces doivent être inférieurs à 3:1 pour minimiser les risques de porosité ; de préférence, les rapports entre les diamètres des sphères inscrites ne doivent pas dépasser 6:1. L'épaississement des parois améliore l'écoulement mais augmente la durée du cycle et la consommation. À des distances éloignées de l'ingrédient, l'épaisseur minimale change : moins de 0,5 mm dans les zones inférieures à 50 mm, jusqu'à 2 mm à 200 mm. Différentes simulations peuvent être utilisées pour vérifier les conceptions. Dans le cas de la coulée de zinc, il convient de spécifier une épaisseur minimale de 0,025 pouce (0,635 mm) aux endroits sélectionnés, mais de 0,040 pouce (1,016 mm) aux endroits où la coulée est la meilleure. Angles de dépouille Les angles de dépouille permettent d'éjecter les pièces et d'éviter d'endommager la matrice. Pour le zinc, les angles de dépouille minimaux sont de 0,5 ° -1 sur les surfaces extérieures, de 1 -1 sur les surfaces intérieures et de 0,1 ° -1 sur les trous ronds. Les caractéristiques courtes qui utilisent des pièces mobiles (éléments de matrice) peuvent être imprimées en zéro, mais c'est plus coûteux. Pour les nervures, une conicité de 5 à 10 est utilisée lorsqu'elle n'est pas parallèle au retrait. Différentes normes donnent des calculs de dépouille : les tolérances standard sont de 50 (angle de dépouille d'environ 1,9 degré à une profondeur de 1 pouce) pour les parois intérieures et de 100 pour les parois extérieures. Il existe également des tolérances de précision qui permettent des tracés constants de 60 et 120. Filets et rayons Les filets et les rayons doivent toujours être ajoutés, car les arêtes vives entraînent des concentrations de contraintes et l'érosion de la matrice. Le rayon minimal du congé intérieur est de 0,016 pouce (0,4 mm) et celui du congé extérieur de 0,031 pouce (0,8 mm). Des rayons plus grands (jusqu'à 0,063 pouce ou 1,6 mm) améliorent l'écoulement et la résistance. Des rayons minimaux doivent être utilisés (0,060 pouce (1,5 mm) pour les bossages et les nervures). Le rayon à forte contrainte ne doit pas être inférieur à 1 mm ; les normes suggèrent ±0,08/±0,04 pouces (±2/±1 mm) dans les congés. Cela améliore la durée de vie de la pièce et réduit les fissures. Nervures et bossages Les nervures renforcent la pièce sans l'encombrer. Créez des nervures peu profondes et arrondies (rapport hauteur/épaisseur ne dépassant pas 3:1) et espacez-les de façon régulière afin qu'elles ne soient pas déformées. Collez les nervures aux parois à l'aide de filets afin d'éviter toute porosité au niveau de l'intersection. La hauteur des bossages utilisés pour le montage ou le filetage doit être égale à leur diamètre, et lorsque le diamètre est important, ils doivent être munis de nervures. La distance entre les bossages doit être de 6,5 mm. Les tolérances de hauteur critique peuvent être contenues dans les nervures, comme dans les conceptions de précision des nervures de ±0,001 pouce (±0,025 mm). Trous carottés et filets Les trous pratiqués dans le noyau l'allègent et permettent l'insertion d'éléments tels que des filets. Les profondeurs maximales sont d'environ 3 mm de diamètre, 9 mm en aveugle ou 24 mm à travers ; jusqu'à 12 mm de diamètre avec des ouvertures plus grandes. Le diamètre doit être d'au moins 6 mm, le rapport L/D ne doit pas dépasser 4:1 pour les petits trous. Considérations relatives au plan de joint Il est préférable de placer le plan de joint dans la plus grande section possible afin de produire le moins de bavures possible et de permettre un découpage facile. Les lignes verticales ou compliquées doivent être évitées ; il est préférable d'utiliser des angles droits de plan de matriçage. Les tolérances sur les plans de joint sont la somme des tolérances linéaires, par zone projetée. Zone projetée Tolérance (+in) Jusqu'à 10 +0.0045 11-20 +0.005 21-50 +0.006 51-100 +0.009 Tolérances des pièces de précision Le moulage sous pression du zinc a des tolérances de précision encore plus élevées que les tolérances standard, et parfois 65% de ces contrôles spéciaux sont des tolérances de précision plus élevées que les tolérances standard.










