Le moulage par injection est un procédé de fusion de granulés de plastique. Les fabricants de moulage par injection injectent du plastique fondu dans une cavité de moule. Une pression est appliquée pour terminer le remplissage après refroidissement et solidification de la pièce. Dans l'étape finale, vous ouvrez le moule et éjectez la pièce finie.
Aujourd'hui, le moulage par injection est devenu indispensable. Les industries telles que l'automobile, la médecine et les biens de consommation en sont de gros consommateurs. Dans l'article suivant, vous découvrirez les bases du moulage par injection plastique, notamment le processus, la conception et les matériaux.
Le processus de moulage par injection étape par étape
Le processus de moulage par injection est compliqué. Cependant, des protocoles appropriés permettront d'obtenir des pièces en plastique de haute qualité. Voici une explication étape par étape :
Serrage
Il s'agit d'un moule cylindrique qui donne sa forme à la pièce. De plus, il est composé de deux moitiés, l'une fixe et l'autre mobile. Le moule est ensuite entièrement fermé par une unité qui applique une force importante avant que le plastique fondu ne soit injecté.
Cette méthode empêche le matériau de s'échapper du design pendant ce processus. La force de serrage, mesurée en tonnes, garantit l'étanchéité du moule. Il s'agit d'une étape extrêmement importante car même le plus petit désalignement peut entraîner des imperfections dans le produit final.
Injection
Polymères thermodurcissables Le plastique est introduit dans le cylindre de la machine sous forme de granulés de plastique. À l'intérieur du cylindre, le système de vis ou de pistons applique de la chaleur. Il provoque la fusion de l'élément en plastique. Le plastique fondu est injecté dans la cavité du moule sous haute pression. Un contrôle d'air incorrect peut entraîner des défauts tels que des vides et des pièces incomplètes.
Système de refroidissement dans le moulage par injection
En passant par le processus d'injection, le plastique commence à refroidir et à durcir dans la cavité à l'intérieur du moule. Une solidification uniforme est assurée par un refroidissement adéquat. Il préserve la géométrie et la forme de la pièce.
Cependant, un refroidissement irrégulier peut entraîner des défauts tels que des déformations et des rétrécissements. Cette étape a lieu à des intervalles de temps différents en fonction du type de matériau et de l'épaisseur de la pièce moulée.
Éjection
Une fois la pièce complètement durcie, le moule s'ouvre et des broches ou des plaques d'éjection poussent la pièce hors du moule. La pièce est éjectée avec précaution pour éviter tout dommage. Le moule se réinitialise et le cycle se répète.
Classification des machines de moulage par injection
Machines hydrauliques
Les machines de moulage par injection hydrauliques sont donc des machines utilisant des opérations hydrauliques pour divers processus. Ces machines sont couramment utilisées pour la fabrication de grandes pièces en plastique.
Ils sont généralement utilisés dans des applications impliquant des applications à haute pression telles que les industries de fabrication d'automobiles et d'équipements lourds.
Machines électriques
Les machines électriques offrent un niveau élevé de précision et d'efficacité énergétique. Elles fonctionnent plus rapidement que les machines hydrauliques. Elles permettent de produire facilement des pièces petites et complexes. Elles sont souvent privilégiées pour les conceptions plus complexes car elles sont plus silencieuses et ne nécessitent pas beaucoup d'entretien.
Comment la CAO influence-t-elle la conception des moules ?
Les moules sont généralement conçus à l'aide de logiciels de CAO, que les ingénieurs utilisent abondamment. Avant la construction d'une seule porte, les outils de CAO offrent une modélisation précise de la simulation des moules. L'utilisation de ces simulations est un moyen de rectifier les problèmes en amont, tels que le débit insuffisant ou le refroidissement.
La CAO permet de tester les moules sur ordinateur. Elle réduit les erreurs et fait gagner du temps.
L'importance de la conception de moules
Un moule de bonne qualité garantit le bon déroulement de la procédure et la qualité des composants. Une conception de moule de qualité inférieure peut entraîner des défauts, des déchets et une augmentation des coûts de production. Chaque moule doit être conçu, testé et construit conformément aux spécifications pour une fabrication cohérente et fiable.
Définir les spécifications des pièces
Tout commence par l'identification des besoins du produit. La vérification des dimensions des pièces, de la finition de surface et des tolérances fonctionnelles est le travail des ingénieurs. À titre d'exemple, un composant tel qu'un engrenage droit doit généralement être tolérifié dans des limites strictes pour fonctionner correctement.
Mais la conception dépend aussi en partie de l'environnement dans lequel la pièce est conçue. Par exemple, vous devrez peut-être utiliser uniquement certains matériaux ou une épaisseur de paroi particulière pour les composants exposés à des produits chimiques ou à des températures élevées.
Concevoir un modèle 3D de la pièce
Les ingénieurs créent un modèle 3D avec un logiciel de CAO (par exemple SolidWorks ou Fusion 360). Le modèle CAO est celui qui contient tous les paramètres nécessaires comme les angles de dépouille et l'épaisseur uniforme des parois.
L'éjection sans dommage nécessite des angles de dépouille de 1° à 2°. Les contraintes internes et les défauts sont évités grâce à une épaisseur de paroi uniforme. Des parois fines et uniformes et des contours complexes sont essentiels, par exemple, dans les boîtiers d'appareils médicaux.
Conception de la cavité et du noyau du moule
La partie creuse et le noyau constituent le centre d'un moule. Ils représentent les surfaces extérieures et intérieures du produit. Ceux-ci sont développés par les ingénieurs sur le modèle 3D. Les matériaux durables tels que l'acier sont conçus pour une production en grande série.
Mais si vous souhaitez réaliser un prototype ou quelque chose que vous allez peut-être produire en très petite quantité, les moules en aluminium fonctionnent assez bien. Les taux de rétrécissement sont également pris en compte, car les plastiques comme le polypropylène et le nylon rétrécissent différemment. Cette variation est prise en compte dans la conception.
Créer des glissières, des portails et des évents
Les canaux et les portes dirigent le plastique liquide dans la cavité. Leur conception affecte l'uniformité du remplissage du moule et la fluidité de l'écoulement du plastique. Ils diffèrent selon qu'il faut maintenir le plastique fondu (systèmes à canaux chauds) ou qu'ils le rendent plus abordable (systèmes à canaux froids).
Températures typiques
- Collecteur 180-240°C
- Buse 200-260°C
- Fusion : 220-300°C.
En fonction de la forme et de la taille du produit, les ingénieurs sélectionnent les types de portes (portes à broches ou portes à bords) à utiliser. L'air peut être évacué du moule pendant l'injection.
Conception des canaux de conduite
Points clés Les canaux de refroidissement jouent un rôle important dans le contrôle de la chaleur du moule. Ces canaux font circuler soit de l'eau, soit de l'huile pour absorber la chaleur du plastique fondu. En ce qui concerne les moules complexes, les canaux de refroidissement conformes sont fréquemment imprimés en 3D.
Mise en œuvre du système d'éjection
Une fois la pièce refroidie, des broches/plaques d'éjection permettent de retirer la pièce du moule. Elles doivent être placées de manière à ne laisser aucune trace sur aucune zone fonctionnelle de la pièce. Des systèmes d'éjection d'air ou des revêtements permettant de produire une finition de surface spécifique sont utilisés pour les produits présentant des détails complexes.
Ceci est essentiel car une éjection incorrecte peut endommager le composant, ce qui entraînera davantage de déchets lors de la production.
Simulation et test du moule
Les ingénieurs simulent les composants utilisés dans l'assemblage pour concevoir un moule destiné à la fabrication à l'aide d'un logiciel tel qu'Autodesk Moldflow avant la fabrication. Les simulations examinent la façon dont le plastique fondu s'écoule dans le moule et identifient les défauts.
Par exemple, le point de rencontre de deux flux de plastique peut créer un point faible. Vous devez y remédier lors des ajustements de conception. Cela réduit les erreurs et les coûts liés à la production d'une conception de moule à l'aide de tests virtuels.
Fabriquer le moule
La conception finale est traduite en dessins techniques adaptés à l'usinage. Le moule est découpé et façonné à l'aide de machines à commande numérique par ordinateur et d'usinage par électroérosion (EDM). Ces processus nécessitent beaucoup de précision car la moindre imperfection du moule peut entraîner des pièces incorrectes. Le moule est ensuite poli ou texturé pour obtenir la finition de surface souhaitée.
Logiciel de conception de moules
La conception de moules modernes repose en grande partie sur des outils de CAO et de simulation. Grâce à des programmes tels que Siemens NX et SolidWorks, les ingénieurs sont en mesure de développer une conception extrêmement précise et de modéliser des modèles d'écoulement. SolidWorks Plastics, par exemple, prévoit l'écoulement du plastique dans la cavité et détecte les problèmes potentiels tels que les injections incomplètes.
Matériaux utilisés pour le moulage par injection
Moulage par injection : Le type de plastique utilisé dépend de l'application. Les principaux types de plastiques sont les thermoplastiques et les thermodurcissables :
Thermoplastiques
Les thermoplastiques sont par exemple le PP, l'ABS, le PE, etc. Ces plastiques sont recyclables, durables et souples. Ils fondent lorsqu'ils sont chauffés et deviennent solides lorsqu'ils sont refroidis. D'autres plastiques qui contiennent même des matières 100 % vierges comprennent les thermoplastiques. Les thermoplastiques sont largement utilisés dans les biens de consommation et les pièces détachées automobiles.
Plastiques thermodurcissables
La résistance à la chaleur est importante pour fabriquer des pièces moulées par injection sur mesure. Les résines époxy et phénoliques sont des plastiques thermodurcissables résistants à la chaleur. Une fois durcis, ils ne peuvent être ni remoulés ni remodelés. Ces matériaux sont idéaux pour les composants électroniques.
Applications du moulage par injection
Pièces moulées par injection utilisées dans différents domaines. Ces industries vont des véhicules électriques au domaine médical. :
Industrie automobile
Les panneaux de tableau de bord, les pare-chocs, les capots de moteur et d'autres pièces automobiles sont fabriqués à l'aide du moulage par injection de plastique. Leurs composants pèsent moins que le métal, ce qui réduit la consommation d'essence des voitures. Le procédé permet de fabriquer des formes complexes. Il minimise la quantité de composants entrant dans la composition d'une voiture. L'ABS et le polypropylène sont des plastiques thermiquement stables et très durables.
Secteur Médical
Dans le domaine médical, le moulage par injection de plastique est utilisé pour fabriquer des seringues, des instruments chirurgicaux et des emballages de dispositifs médicaux. Le polycarbonate est le matériau couramment utilisé pour fabriquer de tels produits.
Il est sans danger pour l'organisme et peut être stérilisé. En fait, le moulage par injection permet également une production en plus grande quantité de produits jetables.
Produits de consommation
Le moulage par injection de plastique est également souvent utilisé pour fabriquer des produits ménagers. Les exemples les plus courants sont les jouets, les ustensiles de cuisine et les boîtiers électroniques. Il permet aux fabricants de produire ces articles de haute qualité à moindre coût.
Conclusion
Moulage par injection sur mesure Cela vous offre de nombreux avantages, mais vous devez contacter une entreprise réputée. Pourquoi ? C'est important pour contrer des problèmes tels que les coûts élevés et les dysfonctionnements de conception.
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FAQ
Qu'est-ce que le moulage par injection plastique ?
L'opérateur d'une machine de moulage par injection de plastique injecte du plastique en fusion dans un moule pour créer des pièces. Il s'agit d'un processus de fabrication à grande échelle.
Quel est le coût d'un moule d'injection personnalisé ?
Bas de gamme (environ 1,000 5,000 à 80,000 3 $ pour l'outillage). Haut de gamme (XNUMX XNUMX $ ou plus pour l'outillage). La complexité du moule, le matériau du moule, la conception du moule et la finition de surface sont les trois principaux facteurs qui déterminent le coût final de tout moule en plastique.
Le moulage par injection de plastique est-il difficile ?
Pour les entreprises professionnelles, ce n'est pas difficile. Cependant, il faut avoir une expertise en conception, en outillage et en traitement.
Quel plastique est utilisé dans le moulage par injection ?
De nombreux types, notamment l'ABS, le polycarbonate, le polypropylène et le polyéthylène.
Quelle est la différence entre l’extrusion plastique et le moulage par injection ?
L'extrusion plastique permet de réaliser des pièces continues. Le moulage par injection, quant à lui, permet de réaliser des pièces discrètes.
