Dans le domaine industriel de la fabrication de précision, le moulage en silicone (également connu sous le nom de moulage à la cire perdue) est devenu le procédé de choix dans les secteurs de l'aérospatiale, des appareils médicaux et des instruments de précision en raison de sa haute précision et de ses capacités de moulage complexes. Cependant, même si le moulage en solution de silicone permet d'obtenir une qualité de surface proche de celle du moulage en forme de filet, des coquilles, des couches oxydées ou de légères bavures peuvent subsister après le démoulage. Comment obtenir une finition parfaite sans endommager la structure complexe ? Il ne s'agit pas seulement d'une question d'esthétique, mais aussi d'une question qui affecte directement la fonctionnalité, la résistance à la corrosion et la précision d'assemblage des pièces.
1. Les défis du polissage des pièces moulées en silicone : le double test de la précision et de la complexité
L'avantage principal des pièces moulées en silicone est la production de structures à parois minces, poreuses et façonnées (telles que les pales de turbines, les implants orthopédiques, les boîtiers de microcapteurs), mais son processus spécial pose également des défis uniques en matière de polissage :
Caractérisation des surfaces :
Les pièces moulées présentent souvent des résidus de sol siliceux à l'échelle nanométrique sur la surface qui nécessitent un nettoyage chimique ciblé ;
Les alliages à haute température (par exemple, Inconel 718) ont une dureté d'oxyde élevée qui peut entraîner des microfissures lorsqu'ils sont polis mécaniquement.
Limites structurelles :
Les zones telles que les canaux des cavités internes et les micropores (taille des pores <1mm) sont difficiles à atteindre avec des outils conventionnels ;
Les pièces à parois minces (épaisseur 0,3-1mm) sont sensibles à la pression de polissage et sujettes à la déformation ou à de super mauvaises dimensions.
2. moulages en silicone des quatre principales solutions de polissage
① Polissage mécanique
Grâce au contact physique et à l'action abrasive, l'adaptation flexible d'outils manuels ou automatisés permet d'éliminer les bavures, la couche d'oxydation et les défauts de bosses à la surface de la pièce moulée, afin d'optimiser la surface par étapes, du polissage grossier au polissage fin, qui est divisé en six méthodes.
Polissage manuel
Scènes applicables : production d'essais en petits lots, pièces de forme complexe (telles que les pièces moulées d'art antique, les fixations non standard) de la finition locale.
Avantages : Réglage souple de la force et de l'angle, possibilité de traiter les rainures et les lignes gravées qui sont difficiles à atteindre par les robots.
Limites : Dépend de l'expérience du technicien, manque de régularité, faible efficacité (le polissage d'une pale de turbine prend par exemple 4 à 6 heures).
Outils recommandés :
Polissage grossier : papier de verre à grain 60-240 ou lime diamantée ;
Polissage fin : disque de laine + pâte à polir à l'oxyde de chrome (Ra jusqu'à 0,2μm).
Polissage automatique
Scènes applicables : grandes quantités de pièces standardisées (telles que boîtiers de montres, coques de connecteurs).
Solution technique : Polissage flexible robotisé : bras robotisé à 6 axes équipé d'une tête de polissage à force contrôlée, s'adaptant aux changements de la surface (précision de ± 10μm) Machines-outils de polissage CNC : pour les surfaces plates/régulières (telles que la face d'extrémité de la plaque de soupape), l'efficacité a été augmentée de 5 à 8 fois.
Comparaison des données : après l'adoption du polissage automatique pour le moulage d'un capteur automobile, le temps de travail pour une seule pièce a été réduit de 45 minutes à 8 minutes, et le taux de rendement est passé de 82 % à 97 %.
Sablage / grenaillage
Principe du procédé : 0,6-0,8MPa de pression d'air pour pulvériser du sable de quartz, des billes de verre ou du sable de céramique, à la fois pour éliminer la peau oxydée et pour assurer une fonction de polissage grossier.
Suggestions de sélection :
Billes de verre (80-120 mesh) : convient pour l'acier inoxydable, le traitement mat de la surface des pièces coulées en alliage de titane (Ra1,6-3,2μm) ; grenaille d'acier inoxydable (S230-S550) : utilisé pour le grenaillage de renforcement des pièces coulées sous pression en alliage d'aluminium, pour améliorer la résistance à la fatigue de 30 % -50 %.
Polissage au jet d'eau
Scènes d'application : petites pièces standard (telles que les vis, les fermoirs de bijoux) traitement par lots.
Paramètres techniques :
Vitesse du tambour : 20-40r/min (le polissage humide peut ajouter un support céramique + un abrasif) ;
Durée de traitement : 2-6 heures (en fonction de la rugosité initiale).
Points à noter : les pièces à parois minces doivent être revêtues de caoutchouc pour éviter les déformations dues aux collisions ; il est recommandé d'ajouter un antioxydant à l'alliage de cuivre.
Polissage par vibration
Valeur fondamentale : par vibration tridimensionnelle (fréquence 15-50Hz) de sorte que les pièces et la pierre triangulaire, la porcelaine à haute fréquence et d'autres abrasifs entrent en collision à haute fréquence, ce qui convient aux micro-pièces de précision (telles que les pinces médicales MIM, les connecteurs électroniques).
Innovation du processus :
L'ajout d'une suspension de nano-diamant permet de réaliser une surface ultra-précise de qualité Ra0,05μm ;
Le réservoir de vibration à température contrôlée (35-50°C) peut accélérer le processus d'ébavurage et augmenter l'efficacité de 40 %.
Polissage magnétique
Avancée technologique : Utilisation d'un champ magnétique rotatif pour entraîner l'aiguille de polissage magnétique (Φ0,2-2mm) pour la coupe à grande vitesse de structures complexes telles que les alésages et les filets.
② Polissage chimique : élimination sans contact des défauts microscopiques
Principe technique : l'utilisation d'acide nitrique, d'acide fluorhydrique et d'autres solutions mixtes pour dissoudre sélectivement les bosses de surface, applicable à l'acier inoxydable, aux pièces moulées en alliage de titane.
Avantages :
Peut traiter les trous profonds et la réticulation pour maintenir l'intégrité géométrique ;
Élimine les contraintes mécaniques, améliore la durée de vie (par exemple, les vis orthopédiques en Ti6Al4V après polissage chimique, la capacité de charge cyclique a augmenté de 18%).
Note : Un contrôle précis de la concentration et de la température de l'acide est nécessaire pour éviter une corrosion excessive entraînant des écarts dimensionnels.
③ L'électropolissage : l'arme ultime pour une planéité microscopique
Matériaux applicables : acier inoxydable, alliage cobalt-chrome et autres matériaux conducteurs.
Avancée technologique :
Réaliser une rugosité de surface submicronique (Ra≤0,05μm) par dissolution anodique, particulièrement adaptée aux instruments médicaux nécessitant une surface miroir (par exemple les pièces d'endoscopes)
Les impuretés de surface peuvent être éliminées simultanément, ce qui rend le film de passivation plus dense, et le potentiel de résistance aux piqûres des pièces moulées en acier inoxydable 316L peut être augmenté de plus de 300mV.
④ Polissage fluide (abrasive flow processing) : à la conquête des cavités internes complexes
Principe de fonctionnement : un milieu semi-fluide contenant des grains abrasifs en diamant ou en oxyde d'aluminium est pompé à l'intérieur de la pièce moulée à haute pression pour polir uniformément les trous transversaux, les filets et les micro-coulures.
Application innovante :
Dans le moulage des tuyères de carburant, la rugosité de la paroi intérieure d'un trou de 0,2 mm de diamètre a été réduite de Ra1,6 μm à Ra0,2 μm, et l'efficacité de l'atomisation du carburant a été augmentée de 12 % ;
L'utilisation d'abrasifs fluides non newtoniens, de pièces à parois minces (telles que le support en alliage de magnésium des drones) pour réaliser un « polissage flexible », le contrôle de la tolérance de l'épaisseur dans ± 5μm.
⑤Polissage magnétique : traitement par lots de pièces minuscules
Points forts de la technologie : l'utilisation d'un champ magnétique à haute fréquence entraînant la rotation à grande vitesse de l'aiguille de meulage magnétique, convient au traitement par lots des pièces moulées en micro-silice (telles que les engrenages de montres, les connecteurs MIM).
Comparaison de l'efficacité : le polissage traditionnel par vibration prend 8 heures pour achever les pièces, alors que le polissage magnétique ne prend que 30 minutes, et aucune pièce n'est endommagée par les collisions.
3. Synergies clés dans la chaîne du processus de polissage : du prétraitement à la post-protection
Le prétraitement ne peut être ignoré :
Nettoyage par ultrasons : élimine les particules résiduelles de SiO₂ de la coquille du profilé (nettoyant alcalin recommandé pH=9-10) ;
Activation par plasma : Améliore l'activité de surface des alliages à base de nickel, de sorte que l'efficacité du polissage électrolytique ultérieur soit de 40 %.
Amélioration des performances après le traitement :
Traitement de passivation : Passivation à l'acide nitrique des pièces moulées en acier inoxydable, résistance au brouillard salin étendue à plus de 1000 heures ;
Revêtement PVD : joints artificiels en alliage de titane polis recouverts d'un revêtement de type diamant (DLC), coefficient de frottement réduit à 0,05.
4. cas d'utilisation de l'industrie : Comment le polissage permet des scénarios à haute valeur ajoutée
Architecture et décoration : Protection contre les intempéries et amélioration de l'esthétique grâce aux robinets en verre
Les embouts en verre, qui sont les principaux éléments porteurs et de fixation des clôtures en verre, des rampes d'escalier et des systèmes de murs-rideaux, sont généralement moulés en acier inoxydable ou en alliage d'aluminium. La qualité de leur surface est directement liée à deux exigences fondamentales :
Sécurité structurelle : Dans l'environnement extérieur, la surface métallique non polie est sujette à des microfissures résiduelles ou à des bavures, qui deviennent un point de concentration des contraintes et peuvent entraîner un risque de fracture à long terme sous l'influence de la charge du vent et de la déformation due à la température ;
Esthétique visuelle : dans des lieux tels que les complexes commerciaux et les hôtels haut de gamme, la texture miroir des éléments en verre est un élément important du langage architectural, et les surfaces rugueuses peuvent détruire la modernité apportée par la perméabilité du verre.
Point sensible de l'industrie :
Spigots en verre sans finition polie
Des taches de rouille localisées apparaissent à la surface dans un environnement côtier à forte salinité, ce qui suscite des plaintes de la part des clients.
Rayures sur la surface de contact entre le verre et l'appareil en raison du frottement des bavures, ce qui nécessite le remplacement fréquent des panneaux de verre et augmente les coûts de maintenance de 40 % ;
La surface mate retient facilement les empreintes digitales et les taches, ce qui rend le nettoyage difficile et affecte l'effet visuel global de l'immeuble.
Comment choisir un procédé de polissage ?
Étape 1 : Évaluer la complexité de la pièce
Contient des trous profonds/des cavités internes → donner la priorité au polissage magnétique ou au polissage électrolytique ;
Surfaces externes simples → polissage mécanique ou sablage.
Étape 2 : déterminer l'échelle de production
Grandes quantités → polissage automatique / polissage à rouleaux ;
Petites quantités de nombreuses variétés → polissage manuel / par vibration.
Étape 3 : vérifier les exigences en matière de performance de la surface
Exigences en matière de surface miroir (Ra ≤ 0,1μm) → polissage électrolytique + polissage chimique processus composite ;
Surface fonctionnelle (résistance à la corrosion/à l'usure) → grenaillage de précontrainte + passivation.
Polissage - le « dernier kilomètre » de la chaîne de valeur de la coulée de sol en silicone
Dans le domaine de la fabrication haut de gamme, la valeur des pièces moulées en silicone dépend non seulement de la précision du moulage, mais aussi de la recherche du summum en matière d'ingénierie de surface. Qu'il s'agisse de garantir la douceur et la perfection d'un stent cardiaque ou d'atteindre la perfection aérodynamique d'un moteur de fusée, le polissage de précision est la garantie ultime de transformer un plan de conception en un produit fiable.
