Moulage semi-solide (thixomoulage et rhéomoulage)

Une bouillie de métal à moitié solide injectée dans une matrice en acier

Le moulage semi-solide injecte un métal ni complètement liquide ni solide, mais une bouillie de minuscules grains solides dans du liquide. Cette bouillie s'écoule bien dans une matrice en acier, emprisonne peu d'air et se rétracte moins : les pièces sortent plus denses que celles de la fonderie sous pression ordinaire. Les boîtiers d'ordinateurs portables et d'appareils photo en magnésium et certaines pièces automobiles en aluminium sont fabriqués ainsi.

Moulage semi-solide · machine de thixomoulage et voie du rhéomoulageLe schéma du haut montre le thixomoulage, la bande du bas le rhéomoulage ; les numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous.

Comment ça marche

Alimenter en copeaux solides. Le thixomoulage part de petits copeaux de magnésium, pas de métal fondu. Ils tombent d'une trémie dans un fourreau chauffé, sous une couverture d'argon pour éviter qu'ils ne brûlent.
Chauffer et malaxer en bouillie. Les chauffages et la vis en rotation échauffent et cisaillent les copeaux jusqu'à ce qu'ils soient partiellement fondus, généralement autour de 5 à 60 pour cent solides. Le cisaillement brise le solide en grains ronds : la bouillie s'écoule alors comme une pâte épaisse.
Rassembler une dose. La vis fait avancer la bouillie et une quantité mesurée s'accumule à l'avant du fourreau.
Injecter. La vis avance d'un coup comme un piston et pousse la bouillie à travers la buse dans une matrice en acier fermée. Comme elle est épaisse et en partie solide, elle remplit sans éclabousser.
Refroidir et éjecter. La pièce se fige en quelques secondes, la matrice s'ouvre et des éjecteurs poussent la pièce dehors, comme en fonderie sous pression.

Le rhéomoulage atteint la même bouillie par l'autre côté : l'aluminium liquide est brassé ou refroidi jusqu'à devenir en partie solide, puis coulé dans une machine de fonderie sous pression. La thixocoulée réchauffe des billettes d'aluminium solides jusqu'au même état pâteux.

Chiffres clés

Matériaux: Thixomoulage : alliages de magnésium. Rhéomoulage et thixocoulée : surtout alliages d'aluminium
Pièces typiques: Boîtiers d'ordinateurs portables, d'appareils photo et de téléphones, corps d'outils électroportatifs, supports automobiles, pièces de direction, boîtiers de télécoms
Taille de pièce: De quelques grammes à plusieurs kilogrammes
Précision: Environ ±0,05 à ±0,2 mm, comme en fonderie sous pression
État de surface: Lisse : Ra (rugosité moyenne) d'environ 1 à 2 µm
Taille de série adaptée: De dizaines de milliers à des millions de pièces
Coût d'outillage et de machine: Comme en fonderie sous pression : matrices à partir de dizaines de milliers de dollars, machines à partir de centaines de milliers
Vitesse: Environ 20 secondes à une minute ou deux par injection

Atouts et limites

Atouts

Peu de pores : les pièces peuvent être traitées thermiquement et sont plus résistantes que celles de la fonderie sous pression
Moins de retrait : tolérances plus serrées et parois plus minces
Température de procédé plus basse : les matrices durent plus longtemps
Le thixomoulage évite de manipuler un creuset de magnésium en fusion

Limites

Le contrôle du procédé est plus difficile : la fraction solide doit rester juste
Moins de fournisseurs et moins de savoir-faire qu'en fonderie sous pression ordinaire
Les machines et la matière première spéciale (copeaux, billettes) coûtent plus cher
Surtout limité aux alliages de magnésium et d'aluminium

Où on l'utilise

ÉlectroniqueBoîtiers d'ordinateurs portables, d'appareils photo et de téléphones en magnésium
AutomobileSupports, armatures de volants, pièces de suspension et de supports moteur
TélécomsBoîtiers et dissipateurs pour unités radio
Outils et sportBoîtiers d'outils électroportatifs, pièces de vélos et de tir à l'arc

Comment le reconnaître

Des parois très fines et régulières sur un boîtier en métal léger, souvent du magnésium (qui paraît plus léger que l'aluminium).
Une surface lisse, généralement peinte, avec de petites marques d'éjecteurs comme une pièce de fonderie sous pression.
Sur une coupe, presque aucun pore ; au microscope, des grains ronds au lieu de cristaux arborescents.
De l'extérieur, on la distingue difficilement d'une pièce de fonderie sous pression : consultez les données du fabricant.

À comparer avec

Fonderie sous pression1.4injecte un métal entièrement liquide ; moins cher et plus courant, mais plus poreux.Moulage par injection2.1la machine de thixomoulage ressemble beaucoup à une presse à injecter les plastiques, avec une vis et un fourreau.Le moulage par injection de métal (MIM)9.2injecte aussi avec une vis, mais un mélange de poudre métallique et de liant qui sera fritté ensuite.

À regarder

North American Die Casting Association · Un panorama des procédés semi-solides par un industriel, avec des schémas

The Limiting Factor · Une longue explication du thixomoulage et de la raison pour laquelle le magnésium s'y prête

Daseon Industry Group Ltd. · Une machine de thixomoulage en fonctionnement

Comptech AB · Une cellule de rhéomoulage produisant des pièces en aluminium

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Wikipédia : Semi-solid metal casting — thixocoulée, rhéomoulage et thixomoulage expliqués ; texte seul, utilisez donc la recherche ci-dessous pour les images
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À retenir

Le métal entre sous forme de bouillie, en partie solide et en partie liquide.
La bouillie remplit calmement la matrice : les pièces ont moins de pores que celles de la fonderie sous pression.
Le thixomoulage utilise des copeaux de magnésium et une vis ; le rhéomoulage brasse de l'aluminium liquide.