Le moulage par injection est un procédé qui utilise un moule pour fabriquer des pièces en injectant un matériau à l'état fondu. Il a de nombreuses applications pour la fabrication de différents types de plastiques et de produits, depuis les petits objets que vous utilisez à la maison jusqu'aux pièces de voiture. Un autre aspect important des produits fabriqués par moulage par injection est la vitesse à laquelle vous injectez le matériau. En modifiant la vitesse d'injection, vous pouvez améliorer les pièces que vous fabriquez, en produire davantage et les rendre moins coûteuses. Cet article de blog traite de la vitesse d'injection du matériau lors du moulage par injection. Il répondra aux questions suivantes : Qu'est-ce que la vitesse d'injection ? Pourquoi est-elle importante ? Quels sont les éléments qui peuvent modifier la vitesse d'injection du matériau ? Comment l'améliorer ?

Introduction au moulage par injection

Moulage par injection est un processus de fabrication populaire et polyvalent utilisé pour produire des pièces aux formes et motifs complexes. Il s'agit de chauffer un matériau, généralement un thermoplastique, et de l'injecter dans un moule où il refroidit et prend la forme du moule. Ce procédé permet également de produire de grandes quantités de pièces identiques avec une grande précision et une grande cohérence.

Définition du débit d'injection

Le taux d'injection dans le moulage par injection est simplement la vitesse à laquelle le matériau est injecté dans la cavité du moule. On parle souvent de débit, qui peut être décrit comme un volume par unité de temps ou un taux d'écoulement exprimé en centimètres cubes par seconde (cc/s) ou en pouces par seconde (in/s). Le taux d'injection est un autre paramètre qui a une grande influence sur l'efficacité de l'opération globale impliquant le moule, la qualité de la pièce moulée et la productivité globale du processus de moulage.

Importance du débit d'injection

Le taux d'injection est crucial pour plusieurs raisons :

Qualité du produit final

La vitesse à laquelle vous injectez le matériau a une grande influence sur l'aspect du produit final. Si vous injectez trop lentement, vous risquez de ne pas remplir complètement le moule, ce qui peut entraîner des problèmes tels que des tirs courts ou des lignes d'écoulement. Si vous injectez trop vite, vous risquez d'obtenir un flash, c'est-à-dire que le matériau sort de la cavité du moule en raison d'une pression trop élevée, ou vous risquez d'obtenir des marques de brûlure dues à l'air emprisonné.

Efficacité du temps de cycle

Une autre façon de mesurer l'efficacité de la fabrication consiste à examiner le temps nécessaire à la fabrication d'une pièce. C'est ce qu'on appelle le temps de cycle. Le taux d'injection détermine la vitesse à laquelle le moule se remplit. Le meilleur moyen d'obtenir un taux d'injection élevé est d'avoir un temps de cycle court. Lorsque le temps de cycle est court, il est possible de fabriquer plus de pièces en une journée. Il y a beaucoup d'avantages à produire plus de pièces en une journée.

Propriétés des matériaux

Cependant, le comportement d'écoulement des différents matériaux est différent, ce qui sera démontré à l'aide d'exemples spécifiques ci-dessous. Le taux d'injection n'est pas constant mais doit être adapté au matériau spécifique injecté dans le moule. Par exemple, dans le cas d'un matériau très visqueux, il est recommandé d'utiliser un taux de remplissage plus faible, car un taux d'injection élevé peut entraîner une accumulation de contraintes dans le moule.

Usure des moules

Un autre élément important qui influe sur la durée de vie d'un moule est la vitesse à laquelle vous y injectez du plastique. L'injection de plastique dans un moule exerce une forte pression sur celui-ci et accélère son usure. Vous pouvez utiliser une nouvelle machine d'injection pour vous assurer que vous n'utilisez pas trop le moule et le faire durer plus longtemps.

Taux de moulage par injection des plastiques les plus courants

Polypropylène (PP)

Le polypropylène est l'une des matières plastiques les plus couramment utilisées pour la fabrication de produits alimentaires. moulage par injectionLe taux d'injection typique est d'environ 2-6g/sec. Si vous maintenez une pression d'injection de 5000psi, une petite vitesse d'injection est également possible.

Polycarbonate (PC)

Le polycarbonate est généralement injecté à une vitesse de 2 à 4 grammes par seconde. Il s'agit d'un plastique technique qui est solide et résistant de par sa conception. Comme il s'agit d'un matériau à haute viscosité, si vous l'injectez trop rapidement, vous risquez d'obtenir des bulles et une mauvaise extrusion.

Polystyrène (PS)

Le polystyrène est l'un des plastiques les plus couramment utilisés dans le moulage par injection, car il est bon marché et facile à mouler. Sa vitesse d'injection est faible, généralement de l'ordre de 4 à 10 g/s. Si vous augmentez la pression d'injection, vous pouvez augmenter la vitesse d'injection jusqu'au niveau qui vous convient.

Facteurs influençant le débit d'injection

Plusieurs facteurs influencent la vitesse d'injection dans le moulage par injection, notamment les propriétés des matériaux, la conception du moule, les capacités de la machine et les paramètres du processus.

Géométrie des pièces

L'emplacement et les dimensions de la pièce moulée influencent la vitesse d'injection. Plus la pièce est grande et complexe, plus la vitesse d'injection est élevée. La plupart du temps, les parois minces aux dessins complexes nécessitent des cadences plus lentes. En effet, il est difficile de s'assurer que toute la section est remplie. En revanche, les conceptions simples et les sections plus épaisses peuvent supporter des cadences élevées.

Propriétés des matériaux

Viscosité : La viscosité du matériau fondu détermine la facilité avec laquelle il s'écoule. Les matériaux à faible viscosité s'écoulent facilement et peuvent être injectés à haute pression, tandis que les matériaux à forte viscosité doivent être injectés lentement pour éviter les défauts.

Propriétés thermiques : C'est pourquoi il est important de prendre en compte les données relatives à la conductivité thermique et à la capacité thermique du matériau, car la vitesse de refroidissement et la solidification en dépendent, de même que la vitesse d'injection.

Conception des moules

Disposition des cavités : Le nombre de cavités et leur disposition dans le moule ont une incidence sur le taux d'injection. Les moules à cavité unique présentent l'avantage d'un taux d'injection équilibré, et le système d'injection doit veiller à ce que toutes les cavités se remplissent de manière égale.

Conception des vannes : La taille et l'emplacement des vannes sont importants pour le front d'écoulement et la distribution du matériau fondu dans le moule.

Système de refroidissement : La disposition des canaux de refroidissement et la vitesse de refroidissement déterminent la vitesse de solidification et la vitesse d'injection.

Capacités des machines

Unité d'injection : Les dimensions de l'unité d'injection et de la vis/du fût déterminent la capacité d'injection et le taux d'injection ou le nombre maximum de coups par cycle.

Systèmes de contrôle : Parmi les autres avantages de l'automatisation et du contrôle, on peut citer la possibilité de contrôler plus précisément le taux d'injection, ce qui permet d'optimiser les performances du processus.

Paramètres du processus

Pression d'injection : la force avec laquelle vous poussez le plastique dans le moule influe sur la vitesse à laquelle il s'écoule et sur la façon dont il remplit le moule.

Température de fusion : La température du plastique influe sur son épaisseur ou sa finesse et sur sa vitesse d'écoulement. Par exemple, si le plastique est trop chaud, il sera trop fin et s'écoulera trop vite.

Température du moule : La température du moule influe sur la vitesse à laquelle le plastique se refroidit et se solidifie après avoir été injecté dans le moule.

Calcul du débit d'injection

Les éléments qui permettent de déterminer le meilleur taux d'injection sont le volume de la cavité, le matériau et la capacité de la machine de moulage par injection. Le taux d'injection peut être déterminé à l'aide de la formule suivante :

Taux d'injection = volume de la cavité du moule/temps de remplissage

Où ?

Le volume de la cavité du moule est le volume total de la cavité du moule qui sera occupé par le matériau en fusion.

Le temps de remplissage est le temps nécessaire à l'imprégnation complète ou au remplissage complet de la cavité du moule.

Il peut dépendre du temps nécessaire pour remplir le matériau, des propriétés d'écoulement du matériau et des paramètres du processus. Les résultats sont raisonnablement bons, mais pour optimiser l'application, il est important de procéder à des expériences et à des simulations afin de déterminer le temps de remplissage et le taux d'injection adéquats du matériau.

Taux d'injection et son impact sur la qualité du produit

Comme ils l'ont découvert, la vitesse d'injection affecte grandement la pièce produite par la machine de moulage. Voici quelques défauts courants influencés par la vitesse d'injection :

Les pages de guerre

Le gauchissement se produit lorsqu'une pièce se plie après avoir été fabriquée, généralement parce qu'elle refroidit de manière irrégulière et qu'elle est soumise à des contraintes. Si vous l'enfoncez trop rapidement, elle refroidit à des vitesses différentes et se rétracte de manière inégale, ce qui provoque des déformations.

Marques d'évier

Les marques d'enfoncement sont un défaut de surface qui apparaît parallèlement à la direction de la traction et qui se caractérise par des dépressions ou des indentations, en particulier dans les zones plus épaisses de la pièce. Une vitesse d'injection lente entraîne également un tassement insuffisant et une faible pression pour aider à conformer le matériau, ce qui provoque des marques d'enfoncement.

Lignes de soudure

Les lignes de soudure ou lignes d'écoulement sont des défauts qui se produisent lorsque deux ou plusieurs fronts d'écoulement se rencontrent et ne s'assemblent pas correctement. Si un taux d'injection élevé est une bonne chose car il accélère le cycle de moulage, il peut provoquer des turbulences et un mauvais collage au niveau des lignes de soudure, ce qui affaiblit la pièce et affecte son aspect.

Optimisation du débit d'injection

Il est important de noter que le taux d'injection doit être ajusté correctement afin de créer une pièce correctement moulée et de minimiser les coûts inutiles. Voici quelques stratégies pour optimiser le taux d'injection :

Simulation de processus

En utilisant la simulation de processus d'ingénierie assistée par ordinateur avant de fabriquer la bonne pièce, vous pouvez simuler le meilleur taux d'injection et découvrir les problèmes que vous pourriez rencontrer lors de la production. La simulation peut vous indiquer comment le métal va s'écouler, comment la température va changer et comment le métal va se solidifier lorsque vous concevez la façon dont le métal en fusion s'écoule et la façon dont vous l'injectez.

Essais et erreurs

Même si les outils de simulation ont beaucoup progressé, la meilleure façon de trouver le meilleur taux d'injection reste l'essai et l'erreur. Pour optimiser votre processus de moulage par injection Pour obtenir des paramètres encore plus précis, vous pouvez faire des expériences avec différents taux d'injection. En examinant les pièces que vous moulez, vous pouvez déterminer les paramètres dont vous avez besoin pour obtenir les meilleurs résultats.

Systèmes de contrôle avancés

Aujourd'hui, les presses à injecter sont également équipées de mécanismes de contrôle complexes qui permettent de faire varier le taux d'injection. Ces systèmes peuvent contrôler le débit des injecteurs en temps quasi réel en fonction des informations reçues des capteurs, ce qui permet de maintenir des performances optimales.

Défis et solutions

Cet article identifie trois aspects pénibles du taux d'injection : les variations de matériaux, les contraintes de la machine et la complexité de la pièce. Voici quelques problèmes courants et leurs solutions:Voici quelques problèmes courants et leurs solutions :

Variabilité des matériaux

Les différents lots de matériaux ont des viscosités et des caractéristiques d'écoulement différentes, ce qui peut faire varier considérablement le taux d'injection correspondant. C'est dans ce contexte que la mise en œuvre de bonnes mesures de contrôle de la qualité aidera à gérer ces variations et que la collaboration avec les fournisseurs de matériaux sera également très importante dans l'ensemble du processus.

Limites de la machine

Les anciennes machines de moulage par injection n'ont peut-être pas autant d'options pour contrôler le taux d'injection de manière optimale. Il existe deux façons de modifier la façon dont le processus est contrôlé et optimisé : acheter de nouvelles machines dotées de meilleurs systèmes de contrôle ou moderniser les anciennes machines en les dotant de meilleurs systèmes de contrôle.

Géométries de pièces complexes

Les pièces présentant des parois complexes et des sections minces sont un défi particulier pour assurer un écoulement correct et cohérent du matériau. Pour évaluer le comportement de l'écoulement et optimiser les modifications de la conception du moule, telles que l'établissement d'un modèle de remplissage approprié en contrôlant des facteurs tels que l'emplacement et la taille de la porte, il est essentiel d'améliorer l'uniformité du remplissage.

Tendances futures en matière d'optimisation du débit d'injection

Le monde du moulage par injection n'est pas stagnant et les fabricants de pièces sont constamment à la recherche de solutions améliorées, de meilleures technologies et de tendances innovantes qui peuvent amener cette industrie à un niveau supérieur. Voici quelques-unes des tendances futures en matière d'optimisation de la vitesse d'injection :

Industrie 4.0 et fabrication intelligente

Industrie 4.0. L'introduction des technologies numériques dans les entreprises et leur évolution continue sont communément appelées Industrie 4.0. Des avancées telles que l'IdO et l'analyse des données permettent d'assurer un suivi et une amélioration en temps réel de l'activité de l'entreprise. moulage par injection processus. Les systèmes de fabrication intelligents peuvent surveiller l'ensemble du processus de fabrication et collecter des données à partir de capteurs pour aider à déterminer le meilleur taux d'injection et d'autres paramètres.

Intelligence artificielle et apprentissage automatique

Les algorithmes d'apprentissage automatique et les techniques d'intelligence artificielle peuvent alors utiliser les données historiques du processus pour déterminer les corrélations et les tendances qui, à l'aide d'un modèle, calculent le taux d'injection approprié pour le type de matériau utilisé et la conception de la pièce à produire. Les technologies présentées ici sont des outils utiles pour accroître l'efficacité des processus et éviter les essais à l'aveugle.

Matériaux avancés

De meilleurs matériaux, avec un meilleur écoulement et un meilleur renforcement, peuvent vous aider à sortir plus de pièces du moule et à obtenir des pièces de meilleure qualité. Vous devez vous adresser aux scientifiques et aux fournisseurs de matériaux pour savoir quel type de matériau convient le mieux à votre application.

Conclusion

Le taux d'injection est l'un des facteurs les plus importants du moulage par injection. Elle détermine la qualité, la productivité et le coût des pièces produites. En comprenant la nature du processus, le taux d'injection et en suivant les directives recommandées, vous pouvez maximiser la qualité des pièces et la productivité de votre usine. En utilisant des technologies de pointe telles que la simulation de processus, l'IA et la fabrication intelligente, vous pouvez améliorer votre productivité. processus de moulage par injectionLa Commission européenne a également mis en place un système de gestion de la qualité, qui permet de contrôler le taux d'injection et de rester compétitif face à l'innovation.

En résumé, si vous souhaitez introduire davantage de plastique dans le moule et avoir une idée générale de la manière de procéder, vous devez connaître la nature du matériau, l'aspect du moule, les possibilités de la machine et les réglages. Vous pouvez utiliser un ordinateur pour vous aider à comprendre ce qu'il faut faire et essayer différentes manières de le faire. Vous pouvez également utiliser un ordinateur pour vous aider à contrôler la machine et à lui faire faire ce que vous voulez. Si vous faites tout cela, vous pourrez introduire plus de plastique dans le moule et fabriquer de meilleures pièces, moins de mauvaises pièces et plus de pièces en moins de temps. Si vous voulez diriger une entreprise de moulage, vous devez continuer à vous développer, à changer et à faire de nouvelles choses afin de fabriquer de meilleures pièces et de gagner plus d'argent.