Chaque demande de devis reçue d’une équipe achats Tier 1 pose une variante de la même question : « Quel est votre niveau de porosité ? » C’est la mauvaise question, et nous le signalons dès le premier échange technique. La porosité n’est pas une valeur unique à inscrire sur une fiche technique — c’est une distribution qui dépend de la conception de l’attaque, des transitions d’épaisseur de paroi, de la chimie de l’alliage et, bien sûr, de l’assistance sous vide de l’injection. Ce que nous pouvons fournir, c’est une plage défendable, appuyée par des données de contrôle radiographique (NDT) et des scans CT issus de lots de production réels, et non d’une éprouvette de laboratoire.
Cet article traite de ce que le moulage sous pression assisté par vide (VHPDC) apporte réellement par rapport au HPDC conventionnel, où les gains atteignent un plateau et — tout aussi important — où le vide n’apporte strictement rien.
Le mécanisme fondamental : ce que le vide élimine réellement
Le HPDC conventionnel injecte l’aluminium fondu dans une cavité remplie d’air à pression atmosphérique. Lorsque le front de métal avance à 30–60 m/s (typique pour les pièces structurelles à paroi mince destinées aux véhicules électriques), cet air n’a pas le temps de s’échapper par les évents — il est cisaillé, entraîné et replié dans le bain sous forme de microbulles. Une fois la solidification terminée, ces bulles restent piégées sous forme de porosité gazeuse.
Le VHPDC évacue la cavité en dessous de 50–100 mbar de pression résiduelle avant que le piston de la chambre de coulée ne s’engage. Il y a tout simplement beaucoup moins de masse gazeuse dans la cavité susceptible d’être entraînée. C’est un problème d’élimination mécanique de l’air, et non un problème métallurgique — c’est pourquoi le vide réduit fortement la porosité gazeuse, mais n’apporte pratiquement rien contre la porosité de retassure, qui relève d’un problème d’alimentation en cours de solidification.
Nous clarifions cette distinction dès le départ avec l’ingénieur de conception du client, car elle détermine où doit porter l’effort de conception pour la fabricabilité (DFM).
Réduction de porosité chiffrée : nos données de production
Sur nos 13 îlots de moulage (350T–3050T, tous équipés VHPDC), à partir des données radiographiques et CT issues de programmes de carters moteur EV et de carters d’onduleur sur plusieurs cycles PPAP :
| Indicateur | HPDC conventionnel | VHPDC (vide <100 mbar) | Écart |
|---|---|---|---|
| Fraction volumique de porosité gazeuse (moyenne globale) | 2–5 % | 0,3–1,0 % | Réduction de 60–80 % |
| Taux de conformité radiographique Classe 1 (zones d’étanchéité/structurelles) | 70–85 % | 92–97 % | +15–20 pts |
| Rendement au premier passage du test d’étanchéité (décroissance He/air, spec ≤6 Pa·cm³/s) | 88–93 % | 96–99 % | +6–8 pts |
| Viabilité du traitement thermique T6 sans cloquage | Non viable sur la majorité des pièces | Viable sur les zones structurelles | — |
| Microporosité >0,3 mm aux transitions d’épaisseur | Fréquente | Toujours présente, densité réduite | Non éliminée |
Le chiffre clé, sans détour : réduction de 60 à 80 % de la fraction volumique de porosité gazeuse. Nous évitons volontairement de citer un chiffre unique, car toute annonce sans référence à la géométrie de la pièce relève du marketing, pas de l’ingénierie.
Pourquoi cet écart de 20 points — trois variables déterminantes
1. Temps de réponse de la vanne à vide
Si la vanne à vide ne se ferme pas avant que le front de métal ne l’atteigne, on observe un retour de pression — la pression dans la cavité remonte brusquement vers le niveau atmosphérique juste au passage du front, annulant l’essentiel du bénéfice. Sur nos îlots, il s’agit d’une vanne à commande servo synchronisée sur la position du piston, et non sur une simple minuterie de coulée — réglée spécifiquement à la géométrie lors de la mise au point, et non reprise telle quelle d’une pièce similaire.
2. Transitions d’épaisseur de paroi
C’est le point le plus souvent mal attribué par les clients à un « vide insuffisant ». Un bossage épais alimentant une paroi nervurée de 2,5 mm relève d’un problème d’alimentation en solidification — la section épaisse se solidifie en dernier et tire la porosité de retassure de tout métal encore liquide disponible. Le niveau de vide n’a ici aucune incidence. C’est là que nous nous appuyons sur Moldflow pour déplacer la zone de dernier remplissage/dernière solidification vers un puits de trop-plein ou un bossage non usiné, plutôt que de tenter d’« aspirer » un problème de géométrie.
3. Alliage et maîtrise du fer
Les alliages AlSi10MnMg et AlSi9Mn à teneur en fer étroitement contrôlée répondent de manière prévisible au vide. Les alliages à plus forte teneur en fer issus de recyclage introduisent un entraînement de film d’oxyde comme mécanisme de défaut concurrent — le vide réduit la porosité gazeuse mais n’a aucun effet sur les bifilms d’oxyde, de sorte que la densité totale de défauts ne diminue pas proportionnellement. Si la spécification client autorise un alliage de qualité secondaire pour des raisons de coût, nous précisons dès le départ que l’amélioration de porosité liée au vide paraîtra plus modeste sur le papier, un autre mécanisme de défaut devenant alors le facteur limitant.
Types de défauts courants : ce que le vide corrige et ce qu’il ne corrige pas
| Type de défaut | Cause première | Corrigé par le vide ? | Solution réelle |
|---|---|---|---|
| Porosité gazeuse (cavités rondes, à paroi lisse) | Entraînement d’air pendant le remplissage | Oui — réduction de 60–80 % | VHPDC + synchronisation de la vanne |
| Porosité de retassure (irrégulière, interdendritique) | Alimentation insuffisante lors de la solidification | Non | Conception de l’attaque/des masselottes, harmonisation des épaisseurs de paroi |
| Bifilms d’oxyde/reprises froides | Remplissage turbulent, repliement de la peau d’oxyde | Partiellement | Contrôle de la vitesse d’attaque, gestion du fer dans l’alliage |
| Cloquage lors du traitement T6 | Gaz sous-cutané se dilatant sous l’effet de la chaleur | Oui, indirectement | Le vide réduit le volume de gaz piégé disponible pour se dilater |
Ce que cela signifie pour le PPAP et les surfaces d’étanchéité
Pour les programmes Tier 1 où le carter comporte une surface d’étanchéité (carters d’onduleur avec exigence IP6K9K, ou joints périphériques de bac de batterie), l’indicateur qui compte réellement n’est pas le pourcentage de porosité global, mais le fait que la porosité intersecte ou non le plan d’étanchéité usiné. La véritable valeur ajoutée du VHPDC dans notre process est qu’il nous permet, via Moldflow, d’orienter la porosité résiduelle vers des puits de trop-plein et des bossages non critiques, afin que la surface d’étanchéité sorte propre de l’usinage 5 axes. Nous validons cela par un test d’étanchéité hélium/air en ligne à 100 % après usinage, et non par un échantillonnage ponctuel — car une poche de porosité qui intersecte une gorge d’étanchéité après usinage est une défaillance terrain en attente, qu’aucune moyenne de porosité globale ne peut détecter.
En résumé
Attendez-vous à une réduction de 60 à 80 % de la fraction volumique de porosité gazeuse en passant du HPDC conventionnel au VHPDC, soit environ 15 à 20 points de pourcentage d’amélioration du taux de conformité radiographique Classe 1 sur les zones structurelles/d’étanchéité. Ce que le vide ne corrigera pas : la porosité de retassure due à de mauvaises transitions d’épaisseur de paroi, ni les défauts d’oxyde issus d’un bain mal maîtrisé — ces problèmes doivent être résolus dès la phase de conception pour la fabricabilité (DFM) et de spécification d’alliage, pas au niveau de la vanne à vide. Tout fournisseur qui vous annonce un pourcentage de porosité unique sans référence à la géométrie de la pièce ni au type de défaut vous donne un chiffre marketing, pas une capacité de process.
