Qu'est-ce que le moulage par injection assisté par eau ?

La technologie de l'injection assistée par l'eau est une technique moulage par injection processus dans lequel une partie de la matière fondue est injectée dans la cavité du moule, puis de l'eau à haute pression est injectée dans la matière fondue par l'intermédiaire d'un équipement pour finalement mouler la pièce.

En raison de l'incompressibilité de l'eau, formant ainsi une interface solide à l'extrémité avant de l'eau, la paroi interne du produit est extrudée dans une cavité, et l'extrémité avant de l'eau joue également le rôle de refroidissement rapide.

Par conséquent, l'assistance à l'eau présente de nombreux avantages qui ne peuvent être comparés à ceux de l'assistance au gaz. Les études et les applications ont montré que l'assistance à l'eau peut générer des parois de cavité plus fines et plus uniformes, et que la surface de la paroi interne du canal de coulée est très lisse.

En particulier pour les pièces à parois épaisses, le temps de refroidissement peut être considérablement réduit par l'assistance à l'eau par rapport à l'assistance au gaz.

Le principe du moulage par injection assistée par eau

Water-assisted injection molding is a development of gas injection technology in which the gas that blows away the melt (usually nitrogen) is replaced by water.

The hot melt can flow into an injection mold. This causes the thicker melt to cool slower because it is insulated by the outside wall. As the inner melt front cools at a different rate from the outside surface, it shrinks and can pull on the outside surface, creating warping and sink marks. temperature regulator hot oil.

En réduisant les artefacts tels que les marques d'enfoncement, le gauchissement et la force de serrage grâce à l'utilisation de WIT, vous pouvez garantir une utilisation optimale du matériau. Un sous-produit d'une meilleure utilisation du matériau est un poids plus faible, car moins de matériau est gaspillé et moins d'artefacts indésirables sont générés.

Although both methods can be used to make plastic parts with functional cavities, water-assisted injection molding has proven to be the most suitable for the economical production of parts with large closed sections.

Water-assisted injection molding comes in different forms. During blowing, the mold cavity is partially filled with melt, and then the gas expands (blows up) until the cavity is filled.

En revanche, dans un processus de soufflage ou de contre-courant, la cavité est remplie de matière fondue, puis le noyau fluide est soufflé dans la cavité de débordement ou renvoyé dans le tube de matériau.

Problèmes typiques du moulage par injection assistée par eau

Les défauts qui peuvent survenir dans les systèmes d'assistance par l'eau moulage par injection have so far not appeared in gas-assisted injection molding. All defects can be compensated by a proper choice of processing parameters.

En règle générale, il est préférable de viser un débit volumétrique élevé avec une faible pression d'injection, ce qui peut être obtenu en minimisant la contre-pression et en obtenant ainsi un temps de rétention de l'eau suffisant.

Pour supprimer les tourbillons près de la buse d'injection et les ondulations dans la paroi, l'eau doit être injectée à basse pression, dans un premier temps, puis la pression doit être augmentée jusqu'à la pression d'injection réelle le plus rapidement possible.

Lorsque le débit volumique de l'eau est trop faible, un moulage local causé par la vapeur se produit. Si des pores apparaissent, la pression de l'eau augmente lentement jusqu'au point où la fine couche superficielle déjà formée à basse pression peut être brisée par la pression de l'eau.

Le processus de diffusion provoque des bulles d'eau, et la porosité se produit lorsque la matière fondue se solidifie à basse pression des deux côtés du moule et du fluide, et que le matériau entre les couches extérieures de la matière solide s'effrite, provoquant la formation de vacuoles.

Pour éliminer ou réduire la formation de porosité, des débits volumétriques élevés sont en outre nécessaires pendant la phase d'injection et une pression d'eau élevée pendant la phase de maintien ou de refroidissement. La lente solidification du matériau peut contrecarrer la formation de porosités.

Les lignes de média présentant des bifurcations posent un problème particulier. Si la bifurcation est également soufflée, le contrôle des cavités du moule de débordement est difficile.

En particulier si l'on utilise un matériau à prise rapide, une fine couche se solidifie au niveau de la bifurcation, ce qui oblige à la déchirer à nouveau. Il en résulte des fissures dans la couche extérieure.

Le moulage par injection assistée par eau se compose de cinq étapes

(1) Injection de la matière fondue

(2) Injection d'eau et changement de noyau

(3) Maintien de la pression de l'eau dans la section de maintien de la pression (y compris, éventuellement, le processus de rinçage)

(4) Libération de la pression et évacuation de l'eau

(5) Démoulage

Caractéristiques du moulage par injection assistée par eau

Because of the need for a fully formed waterway, process parameters are more important in water-assisted injection molding than in gas-assisted moulage par injection.

Les effets de différents paramètres de transformation des plastiques sur les longueurs de pénétration de l'eau ont été déterminés. Il a été constaté que le taux de retrait et la viscosité des matériaux polymères, ainsi que la forme des vides des noyaux creusés, déterminaient principalement les longueurs de pénétration de l'eau dans les produits moulés.

L'incompressibilité de l'eau permet un meilleur contrôle du processus, mais impose des exigences plus élevées à l'unité technologique d'injection d'eau, qui doit fournir en permanence le débit volumétrique nécessaire.

L'un des avantages de l'eau par rapport au gaz réside dans les phases de maintien et de refroidissement : ses excellentes propriétés de refroidissement permettent de refroidir la matière fondue en interne et de réduire considérablement le temps de refroidissement. En raison du meilleur effet de refroidissement de l'eau par rapport au gaz, le temps de refroidissement et donc le temps de cycle peuvent être réduits de manière significative lorsque des pièces de plus grand diamètre sont traitées.

L'évacuation de l'eau peut se faire de différentes manières. Pour les matériaux soumis à des températures de traitement élevées, tels que les polyamides, la pression de la vapeur est suffisante. La gravité joue également un rôle.

Une autre méthode consiste à injecter du gaz comprimé à l'aide d'une autre seringue, ce qui a pour effet d'expulser l'eau et de provoquer un effet de séchage. Quelle que soit la méthode choisie, l'eau sortant de la pièce en plastique retourne dans le réservoir via l'injecteur. Pour assurer une bonne évacuation, l'injecteur d'eau doit être placé au point le plus bas du moule.

Comparaison entre le moulage par injection assisté par l'eau et le moulage par injection assisté par le gaz

Bien que les principes de l'assistance par l'eau moulage par injection et le moulage par injection assisté par gaz sont les mêmes, la plupart des observateurs estiment que le moulage assisté par eau ne remplacera pas le moulage assisté par gaz et que le processus à adopter dépend de l'application et du moule.

Water-assisted injection molding is the same as the gas-assisted process. Water injection technology starts with a short section of melt injected into the mold cavity, followed by the injection of water, which squeezes the resin melt to mold the part.

Dans certaines applications, un gaz comprimé est utilisé pour extraire l'eau de la glissière afin de déshumidifier complètement les composants structurels.

Studies and applications have shown that water assist produces thinner and more uniform cavity walls, which means material savings. In addition, water injection nozzles are typically larger than gas nozzles, water-assisted molding produces larger runners with smoother walls than gas-assisted molding.

Le principal avantage du moulage assisté par l'eau par rapport au moulage assisté par gaz avec de l'azote est l'efficacité du refroidissement rapide de l'eau. La conductivité thermique de l'eau est 40 fois supérieure à celle de l'azote, et la capacité thermique de l'eau est 4 fois supérieure à celle du gaz. Pour les pièces à parois épaisses, le moulage assisté à l'eau peut réduire le temps de refroidissement de 30 à 70% par rapport au moulage assisté au gaz.

La principale différence entre le gaz et l'eau est que le gaz peut être comprimé alors que l'eau ne peut pas l'être. La viscosité plus élevée et l'incompressibilité de l'eau font que l'extrémité avant de l'eau forme une interface solide, qui agit comme un marteau compresseur pour creuser la pièce à usiner. L'extrémité avant de l'eau joue également le rôle de refroidir la matière fondue remplie dans la cavité du moule.

The advantages of water-assisted injection molding compared with gas-assisted injection molding:

(1) Réduit considérablement le temps de refroidissement de la pièce à usiner

(2) Des sections de pièces plus importantes sont possibles.

(3) Paroi intérieure lisse

(4) Moins de déformation de la pièce grâce à un refroidissement uniforme

(5) Section transversale uniforme de la paroi

(6) Coût moins élevé et accès facile à l'eau comme moyen de pression

Potential disadvantages of water-assisted injection molding:

(1) Problème de fuite d'eau

(2) La pièce doit être essorée

(3) Machine d'injection d'eau de grande taille

(4) Ne convient pas à toutes les pièces à usiner

Matériaux pour le moulage assisté par l'eau

Les progrès les plus importants ont été réalisés dans le remplacement des tuyaux et des pièces métalliques utilisés pour le transfert des fluides dans le compartiment moteur des automobiles par des matériaux de type polyamide (nylon).

Ces matériaux spéciaux ont été modifiés pour obtenir une cristallisation plus lente et éviter une prise prématurée et une perforation (ou peluchage). Les nouveaux matériaux polyamides sont du type polyamide-6 ou polyamide-6/6 et contiennent principalement des fibres de verre ou des charges minérales de fibres de verre.

Les matériaux à base de polyamide-6/6 présentent une meilleure résistance à la corrosion dans les liquides de refroidissement au glycol. Certains transformateurs utilisent le polypropylène dans les procédés assistés par l'eau, tandis que d'autres évaluent les copolymères acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS) non chargés, l'acétal et le polybutylène téréphtalate (PBT) comme matériaux de base pour des applications connexes.

Perspectives de développement et d'application du moulage assisté par l'eau

Water-assisted injection molding technology is developing rapidly, and the nozzles have been improved to improve sealing performance and reduce water pump leakage. Nozzles used for water and air injection can also be used as an outlet for water accumulation in the workpiece cavity.

La nouvelle forme du réservoir d'alimentation en eau est plus optimisée pour améliorer la performance de la pression, de la capacité et du contrôle de la synchronisation du processus de centrage.

Assisté par l'eau moulage par injection a été développée principalement en Europe, ce qui signifie que l'application commerciale de cette technologie est plus avancée en Europe qu'en Amérique du Nord ou en Asie. Ses applications concernent les pièces automobiles, les pièces de consommation et les pièces industrielles.

Le procédé WIT est idéal pour la plupart des pièces creuses ou partiellement creuses telles que les conduites d'eau et les poignées de porte. Les applications typiques du procédé WIT comprennent les poignées, les cadres supérieurs, les couvercles de bascule, les blocs-portes, les spatules, les supports, les chaises et le mobilier de bureau. Certains de ces composants tubulaires étaient auparavant produits à l'aide de la technologie moulage assisté par gaz mais la technologie assistée par l'eau est plus appropriée.