Applications et avantages des tarauds HSSE dans la fabrication de moules

Les tarauds HSS/HSSE : Des outils de précision essentiels dans la fabrication de moules

Dans la fabrication de moules, l'usinage des filetages a un impact direct sur la précision de l'assemblage et la durée de vie du produit. Que ce soit pour les moules d'injection, les moules de moulage sous pression ou les moules de découpe, choisir le bon taraud en fonction des propriétés du matériau est crucial. Les tarauds HSS (acier rapide) et HSSE (acier rapide contenant du cobalt) sont largement utilisés dans l'industrie en raison de leurs performances supérieures. Cet article explore leurs caractéristiques et techniques d'application pratiques.

Défis dans la fabrication de moules et la solution HSS/HSSE

1. Trois grands défis dans l'usinage de l'acier pour moules

• Paradoxe de la dureté : Les aciers trempés (HRC48-52) nécessitent des tarauds à la fois durs et tenaces. Les tarauds HSS traditionnels sont sujets à l'éclatement, tandis que les tarauds en carbure sont coûteux.
• Piège de la sensibilité à la chaleur : Lors de l'usinage des moules de moulage sous pression, les températures localisées dépassent les 600°C, entraînant une perte de dureté rouge et une instabilité dimensionnelle.
• Domages microstructurels : Si la racine du filetage d'un moule à finition miroir dépasse Ra0.4μm en rugosité, la concentration des contraintes peut provoquer des fissures.

2. Exigences fondamentales pour les tarauds dans la fabrication de moules

Adaptabilité aux matériaux haute dureté

Les aciers pour moules (par exemple, SKD11, NAK80) subissent un traitement thermique, atteignant des niveaux de dureté supérieurs à HRC50, nécessitant des tarauds résistants à l'usure.

Assurer la douceur de surface

Les moules à finition miroir nécessitent des surfaces de filetages en dessous de Ra0.4μm pour éviter les rayures affectant le démoulage des produits.

Gestion des structures complexes

Des tarauds spécialisés sont nécessaires pour les trous profonds et les micro-filets afin de prévenir la rupture ou les écarts de précision.

En intégrant l'innovation des matériaux, l'optimisation des processus et la conception structurelle, les tarauds HSS/HSSE abordent systématiquement les défis de l'usinage des matériaux haute dureté, du contrôle de la qualité de surface et des structures complexes.

3. Comparaison entre les tarauds HSS et HSSE

Guide d'application pour les scénarios typiques de fabrication de moules

Scénario 1 : Usinage de micro-filets sur des inserts de moules d'injection

Défi : Filets M1.2×0.25 sur des inserts en acier P20 ; les tarauds en carbure se cassent facilement et coûtent 200 $ par taraud.

Solution innovante :

• Le HSSE à grain ultra-fin (taille de grain ASTM 12) améliore la résistance à la flexion.
• Conception à double angle de coupe (10° à l'entrée → 6° dans la section de coupe) réduisant la force axiale de 30%.
• Résultats : Après l'usinage de 800 pièces, le taux de réussite du gabarit de filetage reste à 100%, réduisant les coûts de 60%.

Scénario 2 : Filetages de canaux d'eau de refroidissement dans des moules de moulage sous pression

Défi : Filetage de trous profonds (rapport profondeur/diamètre 8:1) dans de l'acier H13 avec des problèmes d'évacuation des copeaux et de dissipation de la chaleur.

Percées techniques :

• Angle d'hélice élevé de 50° + conception de rainures à pas variable (évacuation dense des copeaux à l'avant, anti-vibrations à l'arrière).
• Canaux de refroidissement internes (pression d'huile ≥5MPa) maintenant la température de la zone de coupe sous 180°C.
• Cas client : Un fabricant de moulage sous pression automobile a augmenté l'efficacité par un facteur de 3 avec une précision de filetage ISO 2-6H.

Scénario 3 : Réparation de filets dans des composants de guides de matrices de découpe

Défi : Restauration des filets usés M16-M24 dans de l'acier DC53 tout en équilibrant précision et efficacité.

Solution personnalisée :

• Conception de tige anti-vibration prolongée (rapport longueur/diamètre ≤15:1), avec un gradient de dureté de HRC58 à 45.
• Arêtes de coupe coniques inversées (0,02-0,05mm/100mm) compensant les déficiences de rigidité de la machine.
• Résultats des tests : La concentricité des filets après réparation est ≤0,015mm, correspondant aux nouvelles normes de moules.

Scénario 4 : Usinage de micro-filets dans des moules en verre

Exigence spéciale : Filets M6×0.5 dans des moules en fonte doivent atteindre une finition miroir Ra0.2μm.

Combinaison technique :

• Substrat HSS + revêtement DLC (Diamond-Like Carbon) réduisant le coefficient de friction à 0,1.
• Conception à six cannelures décalées éliminant les marques de vibrations, combinée avec une coupe assistée par ultrasons.
• Résultats : Rugosité de surface atteignant Ra0.18μm, avec une durée de vie de l'outil atteignant 80% de celle des tarauds en carbure.

Scénario 5 : Usinage de modules de précision multi-cavités

Défi : Usinage de matériaux mixtes (acier inoxydable 304 et acier pour moules S136) dans le même cadre de moule.

Solution :

• Tarauds à gradient de cobalt (10% Co au tranchant / 8% Co au centre / 6% Co à la tige).
• Technologie de revêtement adaptative (AlCrN sur le tranchant, TiCN sur les faces des cannelures).
• Validation en production : Réduction des changements d'outils de 70% et du temps de cycle de 25%.

Cinq conseils pratiques pour prolonger la durée de vie des tarauds

1. Principes de sélection des matériaux

• Acier pour moules général (HRC<40) : Utilisez des tarauds HSS.
• Acier trempé/acier inoxydable : Les tarauds HSSE sont indispensables.

2. Conseils pour le choix des revêtements

• TiN (Jaune) : Usage général, rapport coût-efficacité.
• TiAlN (Noir) : Convient aux alliages à haute température.
• DLC (Argent) : Idéal pour l'usinage de finition miroir.

3. Directives d'utilisation des liquides de refroidissement

• Usinage des moules en aluminium : Utilisez un liquide de refroidissement à base d'huile.
• Usinage des moules en fonte : L'évacuation des copeaux par air comprimé est recommandée.

4. Signes d'usure

• Les dimensions du filetage dépassent la tolérance.
• Augmentation notable du bruit de coupe.
• Les copeaux deviennent bleu profond ou violet.

5. Bonnes pratiques de maintenance régulière

• Enlevez immédiatement les résidus de copeaux après utilisation.
• Appliquez de l'huile anti-rouille pendant le stockage.
• Inspectez régulièrement l'usure des arêtes de coupe.

Questions fréquemment posées

Q1 : Dois-je utiliser des tarauds HSS ou HSSE pour usiner de l'acier pour moules DC53 ?

→ Il est recommandé d'utiliser des tarauds HSSE (≥8% de cobalt). La démagnétisation avant l'usinage peut améliorer l'efficacité de 20%.

Q2 : Comment retirer un taraud cassé d'un trou borgne ?

→ Méthode de récupération en trois étapes :

• 1. Imbiber dans de l'huile pénétrante pendant 2 heures.
• 2. Utiliser une machine à décharge électrique (EDM) pour retirer le taraud cassé.
• 3. Restaurer le filetage avec un outil de réparation de filet.

Q3 : Quand faut-il remplacer un taraud ?

→ Utilisez un gabarit de filetage : Si le couple augmente de 15 % lors de l'insertion d'un gabarit GO ou si un gabarit NO-GO visse de plus de 1,5 tour, remplacez immédiatement le taraud.

Conclusion

Le choix précis du taraud crée une plus grande valeur

Une sélection et une utilisation appropriées des tarauds HSS/HSSE garantissent un usinage de filets de haute qualité et rentable dans les moules. En optimisant la sélection des matériaux, les paramètres d'usinage et les procédures opérationnelles, des gains d'efficacité significatifs peuvent être obtenus. Nous proposons plus de 30 spécifications de tarauds pour moules spécialisés et soutenons des solutions non standard sur mesure pour vous aider à relever des défis uniques d'usinage.