Objectif: Industrialisation d’un composant structurel devant avoir une bonne étanchéité au passage d’huile pour une application dans le secteur automobile.

Processus:Technique de la coulée sous pression ; alliage utilisé : Alsi9Cu3 (UNI EN AB 46000).

Demandes: Concevoir un moule avec un minimum de deux empreintes ; éviter la porosité dans une zone de masse bien définie qui est ensuite soumise à un travail mécanique.

Résultats: Garantie de l’intégrité des composants ; moule à quatre empreintes avec réduction des coûts de gestion

Client: Magna, en collaboration avec Galba s.r.l et Alpress s.r.l.

Intervention

Afin d’identifier la solution la plus performante, nous avons envisagé différentes hypothèses.
Nous avons tout d’abord écarté la possibilité de simuler un canal de coulée en exploitant la partie inférieure de la pièce : les données de Material Trace ont montré que les deux branches de coulée ne fonctionnaient pas correctement, ce qui provoquait un remplissage non homogène de la pièce, tandis que du matériau tendait à se détacher. Grâce au Hot Spot, nous avons identifié le caractère critique des points chauds qui se formaient en raison de l’incapacité du métal liquide à occuper tout le volume, une fois solide. Le placement d’un piston surpresseur près de la zone de masse aurait pu résoudre le problème, mais la présence d’entrées d’air en aurait limité les avantages. Nous avons donc opté pour une coulée ciblée sur la zone massive de la pièce, afin de réduire au minimum les porosités de retrait et de limiter l’air résiduel. Pour ce faire, nous avons dû ajouter un mouvement mécanique supplémentaire par empreinte et donc, afin de réduire les coûts de gestion, avons décidé d’ajouter deux profils en optant pour un moule à quatre empreintes.

La simulation avec Material Trace a montré que dans cette proposition de coulée, le matériau était « accompagné » de manière plus uniforme. Les données sur la pression de l’air ont montré que la nouvelle configuration orientait l’air à l’extérieur de la pièce ce qui permettait de l’évacuer. La porosité a également diminué de façon substantielle. Sur la base des résultats de la simulation, nous avons placé un orifice de refroidissement sur la dernière zone qui a été remplie de métal, réduisant ainsi considérablement l’air résiduel à l’intérieur de la coulée, comme le confirment également les données fournies par MAGMA 5. À ce stade, nous avons conçu la 3D du moule avec les circuits de régulation thermique correspondants qui permettent de maintenir une température modérée pour réduire la durée du cycle. Nous avons ensuite simulé neuf cycles pour assurer un régime thermique du moule en vérifiant que la température des matrices est d’environ 200°C.

Résultats:

Grâce au soin apporté, la valeur de la porosité a fortement diminué. Il a été essentiel d’ajouter un embout de coulage avec un actionnement supplémentaire pour un fonctionnement optimal avec le troisième étage de la presse. Le coût du moule a été compensé par les économies réalisées en ajoutant deux profils supplémentaires. Les objectifs fixés par le client ont été satisfaits comme suit:

• l’intégrité du composant sur le domaine critique a été obtenue
• un moule à quatre empreintes, au lieu de deux, a été réalisé, ce qui a permis de réduire significativement les coûts de gestion.