Introduction
Deux des techniques de production les plus utilisées pour la production de composants et de produits métalliques sont l'usinage et le moulage.. Chacun a ses avantages et ses inconvénients spécifiques; donc, le choix entre les deux dépend des exigences et des conditions d'une application donnée. Dans l'article suivant, les différents aspects de l’usinage et du moulage discutés et comparés pour voir lequel est le meilleur.
Considérations relatives aux coûts
La question du coût est étroitement liée au choix de la méthode de production., ce qui est un facteur de considération important. Dans l'ensemble, la coulée est considérée comme plus adaptée à la production de grandes quantités de pièces. Le moulage nécessite un investissement massif dès les premières étapes concernant le moule et les outils.. Toujours, le coût par pièce est maigre, surtout lors du moulage de milliers ou de millions de pièces.
Usinage, cependant, est le plus approprié dans les cas où le nombre de pièces nécessaires est relativement faible. Ici, les coûts d'installation pour l'usinage sont nettement inférieurs à ceux pour la coulée car le processus ne nécessite pas de moules ni d'outils spécialisés. Cela fait de l'usinage la méthode la plus adaptée à la création de prototypes et à toute autre application nécessitant un court tirage de production.. Le compromis est que l'usinage coûte plus cher par pièce à un volume de production élevé..
Taille et complexité des pièces
La complexité de la taille et de la forme des pièces souhaitées dicte également l'adéquation des usinage ou fonderie processus. Le moulage permet de produire de manière économique d’énormes pièces de métal, comme les blocs moteurs. Tenter de créer une telle pièce à partir d’un bloc solide de matériau par usinage serait très coûteux et peu rentable..
D'autre part, le casting a ses inconvénients, en particulier dans la création de composants complexes et mineurs avec des détails élaborés. La nature du processus entraîne un certain degré d'incohérence et d'imperfection dans la qualité des composants coulés.. Usinage, dans lequel de la matière est retirée d'un flan, est plus précis et peut produire des formes de pièces finement détaillées.
Options matérielles
Le moulage est plus polyvalent en termes de type de matériau pouvant être utilisé. La plupart des métaux, comme l'acier, fer, aluminium, magnésium, laiton, bronze, et divers alliages, peut être coulé dans des produits finis.
Lors de l'utilisation du processus d'usinage, le matériau à partir duquel la pièce finie est usinée doit répondre à des critères spécifiques. Dureté, force, usinabilité, et la microstructure sont quelques-uns des facteurs. Cela limite la gamme de métaux utilisés pour l'usinage des pièces et des composants.. Des exemples de tels matériaux incluent certains des alliages exotiques utilisés dans les industries aérospatiales., qui ne peut être disponible que dans les produits moulés.
Vitesse de production
En fonction de la taille des pièces requises, l'une des deux méthodes permettra de respecter les délais et les plannings de production. Pour de nombreux et petits composants, l'usinage en tant que méthode de fabrication produira généralement des produits dans un délai plus court grâce à l'automatisation, centres d'usinage CNC à grande vitesse. La machine CNC d’aujourd’hui est capable de produire des milliers de pièces métalliques usinées avec précision en une heure..
Le casting est utile car il peut être parallélisé. Contrairement à d'autres processus de fabrication qui impliquent l'ajout de pièces étape par étape, le moulage utilise plusieurs moules pour couler le métal en fusion à la fois. Cela implique que l'opérateur peut produire des milliers de pièces en un seul cycle de solidification.. Le temps requis pour fabriquer des moules et des outils personnalisés doit également être pris en compte..
Traitement secondaire
Il n'est pas rare que le moulage et l'usinage soient utilisés conjointement pour obtenir le processus le plus favorable.. La majeure partie du volume de la pièce et de sa forme simple peut être créée de manière économique par moulage.. Toujours, cotes de précision, les finitions de surface et les détails fins proviennent d'opérations ultérieures, c'est-à-dire, usinage. Pièces de moteur de voiture telles que des ébauches d'engrenages, blocs moteurs, pales de turbine, etc., sont des exemples d'œuvres produites sous leur forme brute de fonte et sont généralement finies par usinage..
La séquence peut également être inversée dans la mesure où l'usinage a lieu en premier pour produire une ébauche.. En revanche, le moulage du métal a lieu ensuite pour réaliser le résultat final, partie vitale. Cela capitalise sur les points forts de chaque processus tout en cherchant à éliminer leurs faiblesses.. Cependant, lorsque les processus de coulée et d’usinage sont pris en compte, plus de flexibilité est accordée au processus de fabrication.
Contrôle de qualité
En termes de qualité, il a été observé que l'usinage, en particulier Usinage CNC, a le dessus sur le moulage car il offre des résultats plus précis et uniformes. Le processus soustractif est idéal pour obtenir un contrôle précis de la taille, texture de la surface, et d'autres caractéristiques. Puisqu'il s'agit d'une opération exécutée dans une séquence d'instructions, l'usinage réduit également les variations entre les pièces dues aux erreurs commises par les opérateurs.
Le niveau de qualité pouvant être atteint avec la coulée repose sur la minimisation des défauts grâce au contrôle du processus.. Des défauts comme la porosité, vides, fissuration, contraintes résiduelles, et les inexactitudes impliquent des dimensions en cas de conception de moule et de paramètres de production inappropriés.. L'identification de la qualité interne à l'aide de tests aux rayons X ou aux ultrasons entraîne également des coûts supplémentaires. L'écart entre le moulage et l'usinage s'est réduit au fil des années grâce à la technologie avancée mais est toujours présent..
Flexibilité de conception
Il y a, cependant, un domaine où le casting offre plus de flexibilité, et c'est dans la création de formes complexes. Courbes complexes, noyaux et colonnes montantes, canaux de refroidissement, et l'optimisation topologique qui ne peut pas être réalisée lors de l'usinage peut être réalisée en fonderie. Moulage au sable, moulage de précision, et le moulage sous pression offrent chacun des possibilités de conception spécifiques avant une finition ultérieure.
En usinage, les conceptions doivent prendre en compte la capacité des outils à accéder à certaines zones du modèle. Les problèmes surviennent lorsque les épaisseurs sont profondes, les formes sont longues et fines, et les espaces sont fermés si les outils de coupe ne sont pas choisis de manière appropriée. Les contre-dépouilles sont également délicates et nécessitent généralement l'utilisation de supports de travail uniques et d'une programmation créative.. Ainsi, le moulage permet certaines formes, tandis que l'usinage permet des détails.
Impact sur la durabilité
Parmi les moyens par lesquels l'usinage et le moulage peuvent contribuer à modérer les effets de la production sur la durabilité, citons la consommation de matériaux et d'énergie.. Étant donné que les moules de coulée ont des contours proches de la forme du composant, ils emploient des techniques de forme proche du filet pour réduire les rebuts. Alors que l'usinage est un processus soustractif qui produit davantage de déchets, les parcours d'outils informatisés tentent de minimiser le gaspillage de matériaux.
Une différence est que pendant le processus d'usinage, les copeaux de ferraille sont plus accessibles à la réutilisation et au recyclage que les carottes et les colonnes montantes de fonderie.. La coulée peut également impliquer des processus de traitement thermique qui peuvent consommer beaucoup d'énergie.. Cependant, il convient de noter que le moulage et l'usinage peuvent être optimisés pour des avantages environnementaux.
Conclusion
La décision d’usiner ou de couler (ou les deux) cela dépend de facteurs tels que le coût, temps, qualité, conception, et si la durabilité est nécessaire. Le moulage coûte moins cher en grandes quantités que l'usinage, tandis que ce dernier offre polyvalence en petites quantités et précision. Utiliser la connaissance des forces et des faiblesses de chaque processus, les fabricants peuvent décider où utiliser au mieux l'usinage ou le moulage lors de la production de leurs pièces métalliques.