Par une journée ensoleillée chez Prototool, un responsable inquiet s'est approché de moi avec une pièce en plastique dans les mains. La pièce, destinée au dernier produit d'un client prestigieux, présentait des déformations et des imperfections de surface inattendues. L'équipe était perplexe ; nos processus étaient habituellement impeccables. Alors que des rumeurs d'arrêt de la production et de retards potentiels commençaient à circuler, Leo, notre directeur de production chevronné, est intervenu.
Présentant la pièce à la lumière, Leo a souligné les marques d'écoulement irrégulières et la légère décoloration de la surface. "Ce sont les signes classiques d'une vitesse d'injection incorrecte", explique-t-il. "Trop vite, le plastique n'a pas le temps de remplir uniformément le moule, ce qui entraîne ces marques d'écoulement. Si elle est trop lente, le plastique peut commencer à refroidir avant d'être complètement injecté, ce qui provoque des décolorations". Grâce à ses années d'expérience et à son œil exercé, Leo a pu repérer ces signes subtils que beaucoup pourraient négliger. Grâce à son observation minutieuse, il nous a rappelé l'importance cruciale d'une vitesse d'injection précise pour atteindre l'excellence en matière de moulage.
Le rôle essentiel de la vitesse d'injection dans l'excellence du moulage
Dans le domaine dynamique du moulage par injection, la maîtrise du processus influence directement la qualité finale des pièces et la rentabilité de l'ensemble de l'opération. Alors que les progrès technologiques continuent de révolutionner les appareils ménagers, la complexité de la conception des produits s'accroît. Cette évolution exige de mettre davantage l'accent sur la qualité intrinsèque et extrinsèque des composants moulés par injection. Par conséquent, les entreprises de moulage sont confrontées à des normes élevées en matière de fabrication de moules et d'ajustement du contrôle des processus.
La convergence des équipements de pointe, des moules de précision et du contrôle des processus
Grâce à l'amélioration continue des techniques de traitement des moules et de la précision, il est désormais possible de concevoir des produits complexes. En outre, les améliorations constantes des commandes électriques des machines de moulage par injection garantissent la production de produits de haute qualité à partir de moules complexes. Toutefois, la possession de machines de pointe et de moules de première qualité ne représente que la moitié de la bataille gagnée. Un niveau supérieur de contrôle des processus est impératif pour intégrer harmonieusement la machine, le moule et le produit final.
Paramètres clés du processus de moulage par injection
Les conditions les plus critiques du processus d'injection concernent les facteurs qui affectent l'écoulement et le refroidissement du plastique. Il s'agit notamment de la température, de la pression, de la vitesse d'injection et de leurs durées respectives. Ces éléments interagissent dans une danse complexe ; par exemple, l'augmentation des températures de la matière fondue et du moule peut réduire la pression et la vitesse d'injection. Inversement, une baisse de ces températures nécessite une augmentation de la pression et de la vitesse d'injection. Au cœur de ces conditions d'influence se trouve le changement de viscosité des plastiques. Cet aspect est crucial pour prendre des décisions éclairées sur la sélection des paramètres pendant le processus d'injection.
La reconnaissance croissante de l'importance du débit d'injection
Les recherches sur l'écoulement et la déformation des matières plastiques fondues pendant l'injection se poursuivent et l'on reconnaît de plus en plus l'importance du choix des paramètres du taux d'injection pour l'amélioration de la qualité des produits.
Comprendre la vitesse, le temps et le débit d'injection
- Vitesse d'injection : Il s'agit de la vitesse de déplacement de la vis ou du piston pendant l'injection. Plus la vitesse est élevée, plus le temps nécessaire à la réalisation d'un cycle d'injection est court, ce qui permet d'augmenter les volumes de production.
- Temps d'injection : Indique le temps le plus court qu'il faut à la vis ou au piston pour effectuer sa course d'injection maximale ou le temps minimum nécessaire pour injecter complètement un volume spécifique de matériau.
- Taux d'injection : Représente le débit volumétrique réalisable pendant l'injection par unité de temps. C'est le rapport entre le volume d'injection et le temps d'injection.
En comprenant parfaitement ces paramètres et leurs relations, les entreprises comme Prototool peuvent s'assurer que leur vitesse de moulage par injection, qu'il s'agisse du taux de remplissage ou de la vitesse d'injection, est optimisée pour obtenir les meilleurs résultats.
La double dynamique des vitesses d'injection dans le moulage
Dans le domaine du moulage plastique, la vitesse à laquelle le plastique fondu est injecté influe grandement sur la qualité de l'article fini. Les vitesses d'injection, qu'elles soient élevées ou faibles, ou, comme certains les appellent, "vitesses d'injection", présentent toutes deux des avantages uniques. Approfondissons les caractéristiques et les avantages de chacune d'entre elles.
Avantages des vitesses d'injection élevées
- L'efficacité dans le temps : L'utilisation d'une vitesse d'injection plus rapide réduit le cycle de moulage global, ce qui rend le processus de production plus efficace.
- Amélioration du débit : Une vitesse d'injection rapide améliore l'écoulement du plastique, ce qui est particulièrement bénéfique pour le moulage de composants à parois minces.
- Brillance de la surface : Les produits moulés à des vitesses plus élevées présentent souvent une surface plus brillante.
- La force des coutures : L'injection à grande vitesse peut renforcer la résistance des lignes de soudure et les rendre moins visibles.
- Prévention des déformations dues au refroidissement : Un processus d'injection rapide permet d'éviter les déformations dues à un refroidissement prématuré.
Avantages des faibles vitesses d'injection
- Bords de précision : Des taux d'injection plus lents peuvent empêcher la formation de bavures ou d'excès de matière le long des bords du produit moulé.
- Clarté en surface : Il permet d'éviter les jets ou les lignes d'écoulement qui peuvent ternir l'aspect du produit.
- Prévention des brûlures : Les vitesses réduites permettent d'éviter les brûlures dues à l'air emprisonné.
- Éviter les pièges à air : Assure que le plastique en fusion n'emprisonne pas d'air lorsqu'il remplit le moule.
- Orientation moléculaire : Une vitesse plus lente permet d'éviter les déformations de l'orientation moléculaire, ce qui garantit la constance des propriétés du plastique dans l'ensemble du produit.
Cependant, il est essentiel de comprendre que les avantages de l'injection à grande vitesse sont souvent les inconvénients de sa contrepartie plus lente et vice versa. Cette constatation a conduit à l'adoption d'une approche combinée, utilisant à la fois des vitesses élevées et faibles à différents stades du processus d'injection. Cette technique, communément appelée moulage par injection en plusieurs étapes, permet aux fabricants d'exploiter les avantages des deux vitesses tout en minimisant leurs inconvénients respectifs. L'évolution des machines de moulage par injection modernes se traduit par le fait que nombre d'entre elles sont aujourd'hui équipées de capacités permettant de régler entre cinq et six niveaux de pression et de vitesse d'injection, ainsi que trois ou quatre niveaux de pression de maintien. Cette adaptabilité garantit que pendant la phase de maintien, lorsque le moule est déjà rempli de plastique fondu, l'influence de la vitesse de maintien devient négligeable, ce qui garantit une qualité de produit et une efficacité de processus optimales.
Maîtriser l'art de la sélection de la vitesse d'injection
Le processus de moulage par injection est un équilibre délicat entre plusieurs facteurs, la vitesse d'injection étant l'un des plus cruciaux. Compte tenu des formes complexes des produits en plastique et de la complexité de l'écoulement du plastique fondu, le choix de la bonne vitesse d'injection est primordial.
Principes de sélection de la vitesse d'injection
Les produits en plastique ont des formes complexes. Cela rend très complexe l'écoulement du plastique fondu pendant le processus de moulage, en particulier dans certaines parties du moule. Des études récentes en rhéologie, combinées à la technologie IAO, ont conclu que pour obtenir des produits de haute qualité avec un minimum de contraintes internes, il est essentiel de maintenir un front d'écoulement uniforme de la matière fondue. En termes plus simples, la vitesse du plastique fondu, ou sa vitesse linéaire, doit rester constante tout au long du processus.
Les produits fabriqués selon ce principe tendent à être de qualité supérieure, avec moins de défauts tels que le retrait ou le remplissage inadéquat. En outre, l'écoulement uniforme de la matière fondue à l'intérieur du moule garantit une orientation rationnelle des molécules de polymère, ce qui se traduit par une meilleure qualité de surface du produit.
Compte tenu de la complexité géométrique des produits moulés par injection et des différentes résistances qu'ils offrent à l'écoulement de la matière fondue, le débit (produit de la vitesse et de la surface de la section transversale) varie dans le temps. Pour garantir la qualité tout en tenant compte de l'aspect économique de la réduction du temps d'injection et du cycle de moulage, des techniques d'injection en plusieurs étapes sont utilisées.
Sélection rationnelle des vitesses d'injection
En fonction de l'écoulement de la matière fondue pendant le processus d'injection, les vitesses d'injection peuvent être divisées en cinq parties :
Principaux et sous-fonctionnaires : Le principe consiste à utiliser un remplissage à grande vitesse, ce qui raccourcit le cycle de moulage. Toutefois, il est essentiel de veiller à ce que cette injection rapide ne compromette pas la qualité de la surface.
Portail et domaines de produits voisins : En fonction du type de matière première et de la conception de l'opercule, cette étape peut nécessiter une vitesse d'injection plus lente. En particulier pour les résines à haute viscosité comme le PC, le PMMA et l'ABS, et pour certaines conceptions d'injection, une vitesse plus lente permet d'éviter les défauts tels que les jets ou les bavures d'injection. Cependant, pour les résines à faible viscosité comme le PP, le PA et le PBT, et lorsque la qualité de la surface près de l'opercule n'est pas une préoccupation majeure, l'injection à grande vitesse peut convenir.
Corps principal du produit moulé : Une fois que la zone proche de la porte est remplie et jusqu'à ce que le produit atteigne environ 70%-80% de son poids, l'injection à grande vitesse est la norme. Cela permet non seulement de raccourcir le cycle de moulage, mais aussi de minimiser les changements de viscosité de la matière fondue à l'intérieur de la cavité du moule métallique. Elle permet également d'améliorer la brillance de la surface du produit, de réduire les déformations et d'améliorer l'aspect des lignes de soudure.
Cavité presque pleine (environ 85%-90%) : Cette phase utilise une injection à vitesse moyenne, servant de transition vers la phase suivante à faible vitesse. Elle permet d'éviter les défauts dans les parties plus épaisses du produit et le remplissage inégal qui pourrait entraîner une bavure.
Obturation finale de la cavité : La dernière étape nécessite une injection lente pour éviter les défauts tels que les marques d'éclair ou de brûlure. Elle assure la stabilité dimensionnelle et pondérale du produit et permet une réduction contrôlée de la pression de verrouillage du moule.
Réglage fin de la courbe de vitesse d'injection pour des résultats optimaux
L'art du moulage par injection ne consiste pas seulement à comprendre les principes de sélection de la vitesse, mais aussi à régler et à ajuster avec précision la courbe de la vitesse d'injection pendant l'opération proprement dite. Cela permet de s'assurer que le produit fini est de bonne qualité.
Réglage de la courbe de vitesse d'injection
Lors de l'établissement de la courbe de vitesse d'injection, les techniciens doivent se concentrer sur deux aspects principaux :
- Détermination de la vitesse : L'ampleur de la vitesse d'injection.
- Positionnement de l'injection : Le point ou la phase exacte du processus de moulage où la vitesse est appliquée.
Une pratique courante est la "méthode d'injection 0" pour régler la position d'injection de la vis. Cette méthode consiste à régler la pression et la vitesse d'injection de la deuxième phase à zéro et à ajuster la position d'injection pour observer la taille et la forme réelles du produit moulé. La position observée est ensuite comparée à la position souhaitée pour finaliser les réglages. Le processus est répété pour les étapes suivantes, en ajustant la vitesse de faible à élevée, afin de ne pas compromettre la qualité de la surface du produit tout en visant un cycle de moulage plus court.
Réglage de la courbe de vitesse d'injection
Les ajustements de la courbe de vitesse d'injection doivent être effectués dans l'ordre inverse. Cela signifie qu'il faut d'abord déterminer l'ajustement de la vitesse d'injection, puis revoir les positions de transition des changements de vitesse. En effet, lors du réglage initial de la courbe, les positions d'injection correspondent généralement à nos attentes. Cependant, les changements de vitesse d'injection peuvent entraîner des écarts dans les résultats de remplissage aux mêmes positions de transition.
Dans l'injection multi-étapes, la pression d'injection et la vitesse sont liées et s'influencent mutuellement. Lorsque le temps de remplissage est court et que le chemin d'écoulement est long, le débit (ou la vitesse d'injection) est plus élevé, ce qui nécessite une pression d'injection plus importante.
En outre, l'augmentation du temps de remplissage (c'est-à-dire la réduction de la vitesse d'injection) signifie que le polymère a un temps de refroidissement plus long. Il en résulte une couche gelée plus épaisse lorsque le polymère rencontre le moule froid, ce qui augmente la viscosité et la résistance de la matière fondue. Par conséquent, une pression d'injection plus élevée est nécessaire pour remplir la cavité du moule.
Pour y remédier, il convient de régler la pression d'injection à un niveau légèrement supérieur. Cela permet de contrôler avec précision les défauts du produit, tels que les bavures et les coups courts, en ajustant les différentes étapes de la vitesse d'injection. Cela correspond à la philosophie de conception des machines de moulage par injection : un segment pour la pression d'injection et six pour la vitesse d'injection. Le réglage de la vitesse d'injection permet de remédier aux défauts du produit.
Causes et solutions pour les défauts courants
1. Marques de flux à la porte : Ces problèmes sont dus au fait que la matière fondue est projetée, ce qui crée des lignes d'écoulement. Pour résoudre ce problème, la conception du moule doit garantir que l'angle de projection de l'opercule est aligné avec le noyau afin d'éviter les jets directs. En outre, la vitesse d'injection doit être réduite au fur et à mesure que la matière fondue s'écoule à travers la porte. Compte tenu de la vitesse réduite lors de la première étape, la matière fondue rencontre le moule froid et se solidifie avec une couche gelée plus épaisse, ce qui nécessite une pression d'injection plus élevée. Par conséquent, la vitesse d'injection de la deuxième étape doit être augmentée pour réduire le temps de remplissage et diminuer la pression d'injection, afin d'éviter le rétrécissement du produit. Lorsque la cavité du moule est presque remplie, la vitesse d'injection doit être réduite pour éviter la formation de bavures.
2. Lignes de soudure : Celles-ci se forment en raison du refroidissement rapide de la matière fondue après qu'elle a rencontré les parois froides du moule, ce qui entraîne la rupture de la matière fondue et la formation de lignes de soudure. Pour atténuer ce phénomène, la conception du moule doit remplacer la porte directe par une porte en forme d'éventail, ce qui augmente l'angle de fusion. Ainsi, les deux flux de matière fondue commencent à fusionner plus près de la porte, ce qui minimise les différences de température. En outre, la vitesse de la première étape doit être augmentée et, à mesure que la matière fondue s'écoule à travers la porte, la vitesse d'injection doit être réduite pour diminuer le taux de cisaillement. Une fois que 50% du produit est rempli, la vitesse d'injection doit être augmentée pour assurer un remplissage complet tout en maintenant une pression d'injection plus faible, ce qui réduit l'apparition de lignes de soudure. Lorsque la cavité du moule est sur le point d'être remplie, la vitesse doit être réduite pour minimiser la brillance inégale des lignes de soudure.
Tirer des conclusions de l'analyse de la vitesse d'injection
La vitesse de moulage des matières plastiques influe grandement sur la qualité et le succès de l'article fini. En approfondissant les discussions théoriques et les exemples pratiques, nous pouvons tirer les conclusions suivantes :
1. Surmonter les défauts avec des ajustements de vitesse : L'ajustement de la vitesse d'injection peut aider à résoudre les problèmes de moulage. La qualité du produit s'en trouve améliorée et le processus est plus rentable.
2. Ajustements personnalisés de la vitesse : Des conceptions de produits, des types de matériaux et des systèmes d'injection différents exigent des choix et des ajustements distincts de la courbe de vitesse d'injection. Il ne s'agit pas d'un scénario unique ; la personnalisation est essentielle.
3. La "méthode d'injection 0" en pratique : La mise en œuvre de la "méthode d'injection 0" pendant les opérations de production réelles s'avère être une stratégie efficace pour définir avec précision la courbe de vitesse d'injection.
4. Comprendre les multiples facettes de la vitesse d'injection : De nombreux facteurs influencent la vitesse de moulage par injection. Il est essentiel d'en saisir correctement les subtilités pour procéder à des ajustements en connaissance de cause. En apportant ces modifications, nous améliorons le processus de moulage. Cela permet également de garantir la qualité et la précision du produit final.
