Le facteur décisif pour l'industrie automobile dans le rhéocasting est la liberté de conception des composants correspondants.

Rheocasting en aluminium: plus léger et recyclable

Conception légère Rheocasting en aluminium: plus léger et recyclable

| Éditeur:
                     Nicole Kareta

Fonte d’aluminium à l’état semi-solide: le procédé dit de rhéocasting permet des composants nettement plus légers et plus faciles à recycler.

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Le facteur décisif pour l’industrie automobile dans le rhéocasting est la liberté de conception des composants correspondants.

La thixotropie des masses fondues légères: cela semble énigmatique, mais c’est un phénomène rhéologique qui a été découvert au Massachusetts Institute of Technology dans les années 1970 – et constitue la base du soi-disant processus rhéo. La « thixotropie » est une propriété des métaux en fusion: lors de la solidification, ils s’écoulent au cours d’un mouvement d’agitation; au repos, cependant, ils forment une masse pâteuse rigide. Un exemple domestique est le ketchup, qui devient plus liquide lorsque vous appuyez sur la bouteille.

Rhéocasting d’aluminium: comment fonctionne le processus

La rhéocasting n’a cessé de se développer depuis le début du millénaire. Le Salzburger Aluminium Group (SAG) l’utilise à l’échelle industrielle en Europe depuis 2016. Dans les procédés de coulée conventionnels, les grains d’aluminium α solidifiés dendritiquement sont caractéristiques de la microstructure. Pendant le rhéocasting, des grains ronds, appelés globulites, sont formés par un refroidissement contrôlé en amont de la masse fondue et un mouvement d’agitation. Ceux-ci favorisent la fluidité pendant le remplissage du moule et le réapprovisionnement pendant la solidification.

La collaboration est prévue pour une période de temps illimitée et comprend des expériences de fonderie axées sur la rhéocasting.

Comme l’aluminium fondu à traiter s’est déjà largement solidifié avant le remplissage du moule, les cavités de solidification et la distorsion peuvent être minimisées. La viscosité élevée de la masse fondue empêche également les turbulences et donc les inclusions de gaz. En tant que pores dans les procédés de coulée conventionnels, ils forment la proportion la plus importante et la plus dommageable de défauts de coulée. La masse fondue partiellement liquide est traitée dans une machine de coulée sous pression à chambre froide à haut rendement. Les alliages d’aluminium hypoeutectiques largement utilisés de la famille AlSiMg sont principalement utilisés.

Potentiel de construction légère

Les principaux avantages de la qualité de coulée améliorée sont une résistance et une ductilité accrues. La faible proportion de pores empêche également la formation de bulles dans un processus de traitement thermique en solution en aval. En conséquence, les pièces peuvent être traitées thermiquement contrairement au moulage sous pression T6 conventionnel. Les paramètres mécaniques possibles se rapprochent ainsi de ceux des pièces moulées en fer ou des pièces forgées en aluminium. Par rapport à la fonte, cela crée un potentiel considérable de conception légère, ce qui correspond approximativement à l’avantage de densité de l’aluminium, c’est-à-dire une économie de poids de plus de 60%

La particularité ici est que les pièces en fonte peuvent même être remplacées sans frais si tous les aspects économiques tels que l’utilisation des matériaux, la protection contre la corrosion, le traitement mécanique et la logistique sont pris en compte. Comparé aux pièces forgées en aluminium, le rhéocasting est donc une alternative économique pour produire des pièces de châssis importantes pour la sécurité. La faible distorsion et la bonne qualité de surface permettent de maintenir des tolérances étroites même sans traitement mécanique en aval – les étapes de processus correspondantes peuvent être éliminées.

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Variable et soudable

Cependant, le facteur décisif pour l’industrie automobile est la liberté de conception des composants correspondants. Les bonnes propriétés de remplissage et de solidification du moule permettent des structures à parois minces et à parois épaisses en un seul composant. Le matériau ne doit être utilisé que s’il est important pour le fonctionnement du composant. Cela conduit également à des composants plus légers. le qualité de coulée améliorée et faible proportion de pores ont également un effet positif sur l’étanchéité et la soudabilité des composants moulés. SAG produit donc, par exemple, des composants moulés à paroi mince et soudables pour des réservoirs sous pression de châssis à suspension pneumatique qui sont étanches à l’hélium. L’application est également adaptée aux réservoirs de batterie, aux compresseurs de climatisation et aux échangeurs de chaleur. Pour les composants soumis à des contraintes thermiques, le procédé de rhéocasting signifie par rapport à la coulée sous pression, ils ont une conductivité thermique plus élevée.

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Meilleur recyclage grâce à la rhéocasting

Cependant, le processus ne permet pas seulement des composants plus légers – ils peuvent également être mieux recyclés. L’utilisation d’aluminium secondaire ne nécessite qu’environ 5% de l’énergie nécessaire à la production d’aluminium primaire. Il existe une large gamme de matières premières qui peuvent être recyclées: les déchets qui se produisent localement pendant la production et les matières secondaires achetées peuvent être fondus – et avec un traitement par fusion approprié peuvent être transformés en composants fortement sollicités sans aucune perte de qualité.

Un exemple d’application de l’industrie des véhicules utilitaires montre à quel point les composants fabriqués à l’aide de ce processus sont résistants: SAG et Volvo Trucks ont développé conjointement un support de cabine qui devait remplacer un composant en fonte existant. Résultat: douze kilogrammes de poids en moins pour deux pièces installées par camion.

À la suite du projet, SAG a reçu un ordre de fabrication en série correspondant en 2016 – et le «Volvo Innovation Excellence Award». Mais cela ne peut être que le début: des applications similaires peuvent également être trouvées dans les châssis de camions, où la fonte domine actuellement. Dans le cas du tracteur semi-remorque classique à deux essieux, le processus peut économiser environ 120 kilogrammes; en conduite, cela correspond à un potentiel d’économies de 120 litres de carburant soit 0,3 tonne de CO2 par camion et par an. La charge utile du camion augmente parallèlement. En conséquence, moins de voyages sont nécessaires pour le fret. Le rhéocasting en aluminium peut ainsi apporter une contribution (légère) à une conception légère avec des matériaux classiques.

Cet article a été publié pour la première fois par Automobil Industrie.

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