Fonte injectée en aluminium et zamak. Industrias DOJE S.L.

Dans le secteur industriel, le choix du matériau approprié pour la fabrication de composants définit non seulement la qualité du produit final, mais aussi la rentabilité de l'ensemble du projet. Lorsqu'il s'agit de fonderie sous pression (die casting), le Zamak et l'Aluminim sont les deux alliages non ferreux les plus utilisés et les plus demandés.

Bien que ces deux matériaux offrent d'excellentes propriétés mécaniques et une grande précision géométrique, leurs caractéristiques techniques dictent des applications très différentes.

Si vous êtes en train de concevoir une nouvelle pièce ou si vous cherchez à optimiser vos coûts de production, cet article analyse les différences clés afin de vous aider à découvrir quel matériau est le mieux adapté aux besoins de votre projet.

Différences techniques clés entre le Zamak et l’Aluminium

Pour prendre la bonne décision, il est essentiel de comprendre comment ces deux alliages se comportent pendant le processus de fonderie sous pression et tout au long de leur cycle de vie.

1. Point de fusion et consommation d'énergie

Le Zamak (un alliage de zinc avec de l'aluminium, du magnésium et du cuivre) a un point de fusion relativement bas, autour de 390 °C. De son côté, l'Aluminium nécessite des températures beaucoup plus élevées, avoisinant les 650 °C.

Impact sur la production : En fondant à une température plus basse, l'injection de Zamak consomme moins d'énergie et, surtout, réduit considérablement l'usure des moules, prolongeant leur durée de vie jusqu'à 4 ou 5 fois plus que les moules en aluminium.

2. Tolérances dimensionnelles et épaisseur de paroi

Si votre projet exige des pièces aux géométries extrêmement complexes, des parois minces ou des détails minutieux, le Zamak est le roi de la précision. Il permet d'obtenir des tolérances beaucoup plus strictes et des épaisseurs de paroi inférieures à 1 mm sans compromettre l'intégrité structurelle. L'aluminium, bien que polyvalent, nécessite des parois légèrement plus épaisses.

3. Poids et densité

C'est ici que se trouve l'une des plus grandes différences. L'aluminium est un métal léger avec une densité d'environ 2,7 g/cm³, tandis que le Zamak est nettement plus dense (6,6 g/cm³). Si la réduction de poids est une priorité absolue (comme dans l'industrie automobile ou aéronautique), l'aluminium est généralement l'option privilégiée.

Tableau comparatif : Zamak vs Aluminium en injection

Quand choisir la fonderie sous pression de Zamak ?

Le Zamak est le choix idéal si votre priorité est la précision, la finition esthétique et la rentabilité à long terme pour les grandes séries de production. Il est largement utilisé dans :

• Quincaillerie et serrurerie : Poignées, charnières et composants de sécurité.
• Électronique et automobile : Connecteurs, boîtiers de précision et pièces intérieures aux géométries complexes.
• Articles à haute exigence esthétique : Pièces nécessitant un bain électrolytique (chromage, nickelage) ou des peintures de haute qualité, car le Zamak offre une surface exempte de porosités.

Quand choisir la fonderie sous pression d'Aluminium ?

L'aluminium se distingue lorsque la résistance mécanique, la légèreté et le comportement thermique sont les facteurs critiques de la conception. C'est le matériau standard pour :

• Composants automobiles : Blocs moteurs, boîtes de vitesses et pièces structurelles visant à alléger le poids du véhicule.
• Éclairage LED et électronique : Dissipateurs de chaleur et boîtiers extérieurs, grâce à son excellente conductivité thermique.
• Applications extérieures : Pièces exposées aux intempéries qui nécessitent une haute résistance à la corrosion sans traitements coûteux.

Conclusion : Le moule parfait pour votre projet

Il n'existe pas de meilleur matériau qu'un autre ; il existe l'alliage adapté à chaque application. Alors que l'aluminium offre légèreté et résistance thermique, le Zamak garantit une précision inégalée, des finitions de surface esthétiques supérieures et un meilleur amortissement des moules d'injection.

Chez Doje, nous sommes spécialistes de la fonderie sous pression de zamak et d'aluminium. Nous disposons de la technologie et de l'expérience nécessaires pour vous conseiller, depuis la phase de conception du moule jusqu'à la production en série de vos pièces.

Vous avez un projet en tête et vous hésitez sur le choix du matériau ? Contactez notre équipe technique. Nous vous aiderons à optimiser vos coûts et à garantir la qualité maximale de vos composants.

Les défauts de type soufflure en fonderie sous pression sont générées par un emprisonnement d'air lors du remplissage ou par la décomposition de produit gras ou d'eau dans le moule par l'alliage liquide. Les soufflures sont des défauts de forme arrondie et sont isolées les unes des autres. Les causes de soufflures sont liées aux paramètres d'injection (V2, L1), ..., au poteyage ou à la conception du système d'alimentation. La peau de pièce est la plupart du temps exempte de porosités de type soufflure et les opérations d'usinage ultérieur révèlent les soufflures sous-cutanées.

Causes de soufflure

• V2 trop rapide (pas assez de temps pour évacuer l'air)
• L1 (course 1er phase) trop courte
• Tirages d'air insuffisants, mal placés ou encrassés
• Trop de poteyage et/ou soufflage insuffisant (eau résiduelle dans le moule)
• Système alimentation mal conçu
• Fuite des circuits d'eau (ou de thermorégulation) dans l'empreinte
• Graissage conteneur trop important
• V1 trop rapide

Remèdes spécifiques :

• Ajouter un système de sous vide (ou un tirage d'air massif)
• Réaliser une simulation numérique du remplissage pour optimiser l'évacuation de l'air
• Nettoyer le plan de joint (encrassé) plus souvent
• Percer un trou dans une zone de tiroir (vers l'arrière du moule) pour faciliter l'évacuation de l'eau
• Utiliser un poteyage "sans eau"

Défectologie

Il peut être nécessaire de tenir compte de l'impact des défauts lors du dimensionnement d'une pièce en fatigue pour réduire le casting factor.

Microtomographie

La micro-tomographie permet d'appréhender finement la localisation et la taille des défauts internes.

Source : CTIF

La revue allemande de fonderie, Giesserei, publiait un essai en 2016 sur l'industrie 4.0 en fonderie avec des machines équipées de capteurs et corrélant la qualité des pièces avec les paramètres de production grâce à un système de type IA (Kognitives System).

Machine de fonderie sous pression du futur

Selon les auteurs, de multiples capteurs équiperont les machines (pression, vitesse, température , ...) mais également le moule (température, arrivée du métal, ...) et les périphériques (poteyage, conteneur, sous vide) et permettront de corréler la qualité des pièces aux paramètres de fabrication grâce à des systèmes dits intelligents et du big data.

Bon, ..., il faudra encore attendre quelques années, mais nous, on y croit.

Source : revue Giesserei

Une pièce de fonderie possède des propriétés mécaniques en statique et dynamique et des propriétés d'usage (tenue à la corrosion, tenue à chaud, ...) qui résultent d'un certain nombre de paramètres liés à la conception (design fonctionnel), au CDC d'approvisionnement et à la fabrication de la pièce (maîtrise des éléments d'alliage, finesse de la microstructure).

Les facteurs importants

Les principaux facteurs qui impactent sur les caractéristiques fonctionelles d'une pièce sont :

• La teneur en éléments d'alliage (fourchette min-max) qui entrent dans la composition chimique de la matière
• La teneur en impuretés (S, P pour les fontes et Fe pour les alliages d'aluminium), en oxydes ou en éléments dits "poison" non désirables dans la composition chimique (fourchette maxi autorisée)
• L'absence de défauts internes (retassures, soufflures) ou externes (criques) dans les parties de pièces sollicitées. On spécifie généralement, dans le CdC pièce, des ZD (Zones Désignées) et des ZND (Zones Non Désignées). L'impact des défauts sur les caractéristiques mécaniques peut être appréhendé finement par la détermination des abattements
• Le tracé de la pièce (et par exemple l'absence de zones de concentration de contraintes ou de zones massives isolées). Le design pièce doit être optimisé en fonction des enjeux et des séries. La simulation numérique du process (remplissage, solidification) en amont permet de faire "bon du premier coup", de raccourcir les délais de mise au point et de fiabiliser la qualité des pièces de production sur leur durée de vie
• Le type de microstructure obtenue. La forme du graphite (lamellaire, sphéroïdale, vermiculaire) ou de la matrice (perlitique, ferritique, austénitique, bainitique) pour les fontes ou la forme du silicium (aciculaire ou lamellaire) ou des composés inter-métalliques (Al-Fe-Si) pour les alliages d'aluminium
• La finesse de la microstructure (résultant de la vitesse de solidification). Pour certaines applications, on spécifie ainsi le SDAS (Secondary Dendritic Arm Spacing) dans certaines zones de pièce pour les alliages d'aluminium et la taille des nodules de graphite pour les fontes Les micro-éléments d'addition en très faibles quantités (quelques ppm versus quelques % pour les éléments d'alliage traditionnels)
• Un traitement thermique ultérieur (trempe/revenu/...) qui modifie la microstructure (transformation de l'austénite en martensite pour les aciers par exemple). Pour les alliages d'aluminium Al-Si, c'est l'addition de magnésium qui permet, lors du traitement thermique, d'augmenter les caractéristiques mécaniques
• Les opérations d'usinage ultérieures qui peuvent soit éliminer la peau de pièce, soit faire déboucher en surface des porosités sous-jacentes ou encore amener des contraintes résiduelles
• Un traitement de surface mécanique: shot peening, CIC (Compression Isostatique à Chaud) qui va éliminer les imperfections de fonderie et doper les caractéristiques d'usage
• Un traitement de surface de conversion chimique (nitruration, anodisation dure) qui va protéger la pièce ou amener un élément de décoration (anodisation de couleur, peinture)

Source : CTIF

Une variété de finitions de surface de haute qualité est un autre avantage majeur

Electro-Dépôt

Zinc moulé coulées offrent d'excellentes caractéristiques de placage. Electro-placage est généralement un revêtement multicouche consistant en une ou deux couches de cuivre, une ou deux couches de nickel, et une couche finale de chrome, le laiton, l'or, ou tout autre métal placable. Le chromage est la finition décoratif le plus populaire lorsque la corrosion et résistance à l'abrasion est nécessaire.

Chromage adhère mieux aux alliages zamak ZA-8 suivies par ZA-12. Chromage de ZA-27 est possible, mais plus difficul en raison de la nécessité de traiter ZA-27 comme une pièce coulée en aluminium. Processus qui fournissent une peau extérieure lisse, dense, tels que le moulage sous pression et la coulée en moule permanent sont préférés lorsque le placage est envisagée.

Chromates

Chomating est un traitement chimique à faible coût qui offre une protection supplémentaire contre la corrosion contre «cep rouille». Cette forme de corrosion du zinc est causée par une exposition prolongée à des conditions humides. Finitions chromate sont produites par des méthodes d'immersion simples qui déposent un revêtement de chromate mince. Revêtements de chromate sont souvent appliqués à l'instrument, militaire et composants automobiles où la résistance à faible coût à l'humidité est nécessaire. Ces revêtements présentent généralement une tonalité de bronze ou de lustre métallique selon le procédé utilisé.

Phosphates

Revêtements de phosphate sont principalement utilisés pour fournir une bonne base pour la peinture ou le revêtement de poudre.

Anodisation

Un traitement spécial de l'anodisation de zinc est diposition pour moulages de zinc. Ce revêtement est complètement différente de celle des alliages d'aluminium. Zinc anodisation est un revêtement fonctionnel offrant une résistance maximale à la corrosion dans des environnements atmosphériques et marins.

Depuis le processus manteaux uniformément des cavités profondes et des zones filetées, anodisé en alliage de zinc coulée peut servir comme une alternative économique lors du remplacement de laiton traditionnel, bonze et composants en acier inoxydable.

Polissage et brossage

Lustre classique de haut polissage ou techniques brosse de finition peuvent produire des traits semblables à chromage ou en acier inoxydable. Lorsque laqué, ces finitions sont adaptés pour des applications décoratives, intérieur.

Peinture

Tous les alliages de zinc forment une excellente base pour les peintures. Pour faciliter adhérence de la peinture, de phosphate ou chromate prétraitements sont souvent employés. Les alliages de zinc peuvent également être electrostatically peints.

Revêtements en poudre

Revêtement en poudre implique la pulvérisation électrostatique des moulages de zinc avec une résine époxy ou polyester en poudre. Les parties sont alors immédiatement cuit au four pour une finition dureble dur. Il en résulte une corrosion revêtement en matière plastique résistant même, peu coûteux. Les revêtements en poudre sont disponible dans une large gamme de couleurs.

Source : Interzinc

Comme vous le savez , il existe de nombreux types de matériaux pour des bijoux . Mais aujourd'hui, nous prêtons attention à un en particulier qui a montré d'excellents résultats , venez et la forme compacte , de sorte que nous pouvons acquérir et simplement l'ajouter à notre chambre. Nous parlons de Zamak.

Et quel est le zamak ? On voit , ce est un matériau en alliage de zinc, l' aluminium, le magnésium et le cuivre. Il est dur et résistant , et peut être trouvé dans beaucoup de façons pour vos perles.Idéal pour les bijoux car avec le passage du temps ne est pas endommagé , vous risquez de perdre du lustre , mais ne se détériore pas ou est âgé avec l'utilisation contrairement aux autres matériaux . Par rapport à l'argent , Zamak étant d'ailleurs moins cher ne est pas sales à l'usage . Et par rapport au métal , zamak pas de pauses ou se laide avec le passage du temps , est plus léger que l'acier et a presque la même résistance . Cela ne veut pas dire qu'il ne aime pas , mais il est plus durable et attrayante que d'autres matériaux .

Source : abedulart

En fonderie sous pression, un système d'alimentation efficace et bien conçu permet un remplissage correct de la pièce, une santé pièce correspondant au cahier des charges du client et ne dégrade pas certains éléments de moule (collage, érosion) tout en assurant un temps de cycle et le minimum d'arrêt de production (TRS). Différents outils existent pour réaliser une conception la plus optimisée possible et qui nécessitera un minimum de mise au point et de modifications lors des premiers essais du moule en production.

Rôle du système d'alimentation

Un système d'alimentation doit permettre :

• D'évacuer l'air de l'empreinte le plus complètement possible
• De remplir facilement toutes les zones de pièces
• De pouvoir transmettre la pression de multiplication (P3) aux zones massives ou délicates
• De remplir les pièces (grappe multi-empreintes) de la même manière

Règles de conception

• Longueur d'attaque la plus longue possible (pour permetttre un temps de remplissage court et éviter des trop fortes vitesses à l'attaque)
• Avoir des attaques proches de zones massives
• Limiter le nombre d'attaque (non contigüe) par pièce pour éviter les flux de métal non maîtrisées
• Épaisseur d'attaque suffisante pour transmettre P3 tout en garantissant une découpe aisée
• Eviter d'attaquer en face de petites broches non refroidies (collage) près des attaques de coulée en particulier
• Adapter les sections d'attaques aux différentes zones à remplir
• Assurer un écoulement pulvérisé aux attaques pour disperser au mieux les porosités

Outils

• Le retour d'expérience (REX) et le know-how sur des conceptions antérieures
• Un Outil métier (Salsa 3D, développé par CTIF et vendu par revendu par ESI
• La simulation numérique du remplissage (en interne ou en sous-traitance). CTIF réalise de nombreuses conceptions initiales ou optimisations de moule par simulation numérique pour les fondeurs et les donneurs d'ordre.

Source : CTIF

Source : My little blog fonderie

AUJOURD'HUI ZINC alliages de fonderie sont solides, durables et le coût des matériaux d'ingénierie efficace. Leurs propriétés mécaniques en concurrence avec et souvent supérieures à celles de la fonte d'aluminium, de magnésium, bronze, plastique et la plupart des fontes. Ces caractéristiques, ainsi que leurs capacités de finition supérieurs, et le choix des procédés de moulage font alliage de zinc le choix des matériaux incontestée pour les 1990's, car Ils acquerront de gagner du temps et de l'argent:

Les opérations de montage sont réduits.

Assemblées entières peuvent être coulés en une seule unité, ce qui élimine la nécessité pour les opérations d'assemblage manuel coûteux.

Les opérations de montage sont réduits.

Assemblées entières peuvent être coulés en une seule unité, ce qui élimine la nécessité pour les opérations d'assemblage manuel coûteux.

Moins matière d'adaptation nécessaire

Zinc's coulée supérieure fluidité, résistance et la rigidité permet la conception de parois minces pour la réduction de poids et matérielles des économies de coûts.

Les opérations d'usinage sont réduits

En raison de la capacité de coulée net-forme supérieure d'alliages de zinc, l'usinage peut être éliminée ou fortement réduite.

Une production plus rapide et durée de vie prolongée

Die casting cadences de production de zinc sont beaucoup plus rapides que l'aluminium ou le magnésium. Couplé avec une durée de vie dépassant souvent 1 million de pièces, outillage et d'utilisation de la machine charges sont considérablement réduits.

Éliminer les roulements et bagues

Zinc's excellente roulement et d'usure permettent une plus grande souplesse de conception et de réduire les coûts de fabrication secondaires en éliminant les petites bagues et porter inserts.

Choix de basse, moyenne et haute production

Une variété de procédés de coulée sont disponibles pour fabriquer économiquement toutes les tailles et les quantités requises.

Source : Interzinc

La tomographie est une nouvelle technologie CND (Contrôle Non Destructif) permettant d'obtenir une reconstruction 3D des défauts internes. Les défauts peuvent donc être visualisés et quantifiés avec précision (position dans l'espace, taille, facteur de forme, ...).

Quel est le principe de la tomographie ?

La tomographie consiste à utiliser une source radio (micro foyer) sur une pièce ou un échantillon en rotation. L’image en 3D est ensuite reconstruite par calcul.

Par rapport à d’autres moyens d’analyse de défauts internes, la tomographie présente des avantages :
- vrai image en 3D qui permet de visualiser et diagnostiquer finement les défauts interne,
- quantification (de la géométrie pièce et des défauts)

Mais impose également des contraintes :
- coût de l’outil
- temps d’analyse.

Que permet d'analyser la tomographie ?

La tomographie permet de faire deux choses:
- Du contrôle dimensionnel sur pièce 3D
- Du contrôle de santé interne sur pièce

Un fondeur peut-il s'équiper ?

Oui, certains ont commencé à le faire à des fins de contrôle dimensionnel et de santé pièce. Des clients ou centres de R&D sont équipés également d'un tomographe.

La quantification de défauts internes

La micro-tomographie, utilisé par CTIF dans un projet de R&D, a permis d'acquérir des images avec une résolution comprise entre 3 µm et 20 µm (1 voxel = 20 µm). Différents matériaux ont été analysés (Al Si9Cu3, Al Si12, Al Si17Cu3, zamak, magnésium, fonte GS, mousse d'aluminium). La grande majorité concernait la fonderie sous pression (Al, Zn), sujet de ce projet de R&D.

La tomographie permet d'avoir accès aux informations suivantes :
- taux de porosité (dans une zone de pièce)
- diamètre des pores (moyen, mini, maxi)
- facteur de forme des pores
- distance des pores à la peau de pièce. Ce paramètre a une importance cruciale pour la tenue en fatigue (en flexion alternée, mais également dans une moindre mesure en traction/compression) dans le sens où les défauts très proches de la surface initient les fissures de fatigue.

Toutes ces données nécessitent cependant une opération de dépouillement manuelle :
- Isoler la zone intéressante
- Réaliser une opération de seuillage (transformation d'une image initiale en niveau de gris en une image binaire noir-blanc). L'opération de seuillage (en analyse d'image) est clairement la plus délicate.
- Opérations d'érosion et dilatation qui permettent d'éliminer le bruit (résultant du seuillage) et les trop petits défauts afin d'avoir un nombre de pores facilement analysable.
- Analyse proprement dite du fichier pour rendu réaliste et transfert vers un tableur type Excel.

Traitement d'image

Analyse et quantification des pores

Distance à la surface (et diamètre de pore en ordonnée) pour une pièce en aluminium de 3.5 mm d'épaisseur

Pores par rapport à la surface de pièce (gauche et droite) de pièce.

La zone en peau de pièce est relativement saine.

Images de défauts 3D en tomographie

Micro-retassure (vue 3D) - Shrinkage

Reprise (vue 3D) - Cold shut

Soufflure (vue 3D) - Blowhole pores

Retassure (vue 3D) sans filtrage - shrinkage (without erode and dilate operations)

Retassure (Al Si9Cu3)

Vídeos

1. Tomographie Medical
2. Reprise
3. Retassure
4. Soufflo Retassure
5. Soufflure

Un moyen de CND d'avenir

La tomographie est un moyen de contrôle qui commence à sortir de la R&D et est amené à se développer industriellement dans l'avenir car permettant d'accéder à des informations complémentaires par rapport à la radioscopie.

Source: My little blog fonderie

Une pièce de fonderie, qu'elle soit en fonte en aluminium ou en acier, possède des propriétés mécaniques en statique (Rm, Rp0.2, allongement) et en dynamique (limite d'endurance en fatigue) qui résultent d'un certain nombre de paramètres (conception de la pièce, éléments d'alliage, ..., finesse de la microstructure).

Les facteurs importants

Les principaux facteurs qui impactent sur les caractéristiques mécaniques (en statique comme en dynamique) d'une pièce sont :

• La teneur en éléments d'alliage qui entrent dans la composition chimique de la pièce (Al-Si7Cu3Mg pour un aluminium ou 2.7 % C, 0.6 Si, 4.2 % Ni et 1.6 % Cr pour une fonte Ni-Hard)
• L'absence de défauts internes ou externe dans les parties de pièces sollicitées mécaniquement. On spécifie généralement un niveau de défaut acceptable (classe 1 pour les retassures en zone désignée par exemple) dans le CdC pièce. L'impact des défauts sur les caractéristiques mécaniques peut être appréhendé finement
• Le tracé de la pièce (et par exemple l'absence de zones de concentration de contraintes ou de zones massives isolées)
• Le type de microstructure obtenue. Par exemple, la forme du graphite (lamellaire, sphéroïdale, vermiculaire) ou de la matrice (perlitique, ferritique, austénitique, bainitique) pour les fontes ou la forme du silicium (aciculaire ou lamellaire) ou des composés intermétalliques (Al-Fe-Si) pour les alliages d'aluminium
• La finesse de la microstructure (résultant de la vitesse de solidification). Pour certaines applications, on spécifie ainsi le DAS (Dendritic Arm Spacing) en µm pour les alliages d'aluminium
• Les micro-éléments d'addition en très faibles quantités (quelques ppm versus quelques % pour les éléments d'alliage traditionnels)
• Un traitement thermique ultérieur qui modifie la microstructure (transformation de l'austénite en martensite pour les aciers par exemple). Pour les alliages Al-Si par exemple, c'est l'addition de magnésium qui permet lors du traitement thermique d'augmenter les caractéristiques mécaniques
• Les opérations d'usinage qui peuvent faire déboucher en surface des porosités ou amener des contraintes résiduelles
• Un traitement ultérieur (shot peening local ou compression isostatique à chaud par exemple)

Source : CTIF

Source: My little blog fonderie