Comment choisir le tonnage d’une presse à injecter ?

Choisir le bon tonnage de presse de moulage par injection est essentiel pour produire des pièces plastiques de qualité et optimiser la production. Dans cet article, nous expliquons les principes retenus par les experts pour sélectionner une presse à injecter ainsi que les méthodes de calcul nécessaires pour déterminer son tonnage en fonction de vos besoins réels.

Définition du tonnage des machines de moulage par injection

Lorsque l’on parle de la taille d’une machine de moulage par injection, on parle de la force de fermeture, c’est-à-dire la force maximale que la machine utilise pour maintenir le moule fermé pendant l’injection. La force de fermeture est généralement exprimée en tonnes de pression ; plus le tonnage est élevé, plus la machine est grande. La force de fermeture est importante car elle affecte directement la qualité et la productivité des pièces moulées par injection. Le choix du bon tonnage permet également de maintenir le moule fermé pendant le processus d’injection, ce qui contribue à minimiser les problèmes tels que les bavures et les pièces défectueuses.

Facteurs clés dans le choix du tonnage de la machine de moulage par injection

Pour déterminer la taille de presse à injecter nécessaire à votre application, vous devez prendre en compte de nombreux facteurs. Il faut considérer la taille et la conception de la pièce à fabriquer, le nombre d’empreintes du moule, le type de matériau à injecter, la pression d’injection nécessaire, la conception du système de canaux ainsi que les exigences de précision et de qualité de la pièce finale. Je vais examiner chacun de ces facteurs un peu plus en détail.

Taille, poids et structure du produit

• Dimensions du produit : le tonnage détermine les paramètres fondamentaux du produit. Les dimensions de celui-ci — longueur, largeur et hauteur — imposent la taille du dispositif de fermeture et donc la force de fermeture nécessaire. Les grands produits sollicitent davantage le moule, qui doit rester correctement fermé pour éviter les fuites de plastique fondu pendant l’injection ; ils nécessitent donc une force de fermeture supérieure.
• Poids du produit : la pression d’injection de la presse est directement liée à son tonnage et dépend du diamètre de la vis ainsi que de la matière. Le poids du produit doit donc être défini en premier. Traditionnellement, une pièce de moins de 50 grammes nécessite une machine de moins de 50T. Pour une pièce de plus de 100 grammes, une machine de plus de 100T est généralement prévue.
• Structure du produit : la complexité du produit influence également la force de fermeture nécessaire. Un produit complexe comporte de nombreuses formes que le plastique doit remplir. Il faut alors une pression d’injection supérieure, et donc davantage de force de fermeture pour maintenir le moule fermé. Une pièce à parois minces ou courbes, par exemple, exige une force plus élevée pour garantir un remplissage complet.

Taille du moule et nombre de cavités

• Dimensions du moule : un grand moule exige une forte pression de fermeture. Il faut serrer davantage les grands moules afin qu’ils ne s’ouvrent pas pendant l’injection. La longueur, la largeur, la hauteur et le poids du moule doivent être connus pour calculer le tonnage requis.
• Nombre d’empreintes du moule : le nombre d’empreintes influe sur la force nécessaire pour maintenir fermées les deux moitiés du moule. Les moules mono-empreinte sont généralement plus simples et la force de fermeture ne s’applique qu’à une seule empreinte, tandis que les moules multi-empreintes en remplissent plusieurs simultanément. Ces derniers augmentent la productivité, mais exigent une force de fermeture nettement supérieure. En règle générale, plus il y a d’empreintes, plus la force nécessaire pour fermer correctement le moule est élevée.

Type de matériau

• Fluidité du matériau : les plastiques présentent des caractéristiques d’écoulement différentes, surtout à l’état fondu. Les matières très fluides, comme le PP et le PE, nécessitent une pression d’injection et une force de fermeture moindres. À l’inverse, les matières moins fluides, notamment le PC et le POM, exigent des pressions d’injection plus élevées et donc une force de fermeture supérieure pour les compenser.
• Taux de retrait du matériau : le retrait des matières plastiques influe également sur la force de fermeture requise. Une matière à fort retrait génère des contraintes importantes pendant le refroidissement, ce qui exige une force élevée pour maintenir le moule fermé et permettre à la pièce de se former sans déformation.
• Cristallinité du matériau : certains thermoplastiques nécessitent une pression d’injection et une force de fermeture élevées pour fermer les moules et obtenir des produits transparents de grande qualité. En règle générale, la force appliquée aux matériaux amorphes est inférieure à celle requise pour les matériaux cristallins.

Pression d’injection et conception des canaux

• Pression d’injection : il s’agit de la pression exercée par la vis lorsqu’elle injecte le plastique fondu dans le moule. Son niveau influe également sur la force de fermeture nécessaire. Il correspond à la somme de la force AOSC totale appliquée aux presses, divisée par leur nombre total. Une pression d’injection élevée exige une force de fermeture supérieure afin d’empêcher l’ouverture du moule et d’obtenir des produits précis et de grande qualité.
• Conception des canaux : elle peut fortement augmenter la pression d’injection ou, autrement dit, diminuer la force de fermeture requise. La position et la géométrie des seuils, la section des canaux et leur refroidissement sont des facteurs essentiels. Pour optimiser la maîtrise du procédé de moulage par injection, le réseau doit répartir uniformément le plastique fondu entre toutes les empreintes, réduisant ainsi les pertes de pression et améliorant la qualité du produit final.

Exigences en matière de précision et de qualité des produits

• Produits de précision : plus les exigences de précision du produit final augmentent, plus la pression de fermeture doit être élevée. Une force insuffisante peut laisser le moule s’ouvrir pendant l’injection, provoquer des bavures et compromettre la précision dimensionnelle ainsi que l’aspect de la pièce. Pour les pièces de précision, comme les boîtiers d’appareils électroniques ou les équipements médicaux, l’exigence de force de fermeture est encore plus critique.
• Qualité du produit : les produits destinés aux secteurs de haute précision exigent une force de fermeture supérieure afin d’appliquer une forte pression et d’éviter les vides. Une pression insuffisante provoque des bulles, des retassures et des lignes de soudure. Pour obtenir de bonnes pièces, il est donc possible d’augmenter la pression en choisissant une machine plus grande.

Comportement de remplissage du matériau et conditions du processus

• Comportement au remplissage du matériau : les matières utilisées pour l’injection diffèrent et présentent donc des profils de remplissage distincts. Celles qui s’écoulent de manière irrégulière créent des zones de pression différentes dans le moule ; une pression de fermeture supérieure est alors nécessaire pour assurer une fermeture uniforme et éviter toute ouverture localisée.
• Conditions du procédé : la vitesse d’injection, le temps de maintien et le temps de refroidissement influencent la force de fermeture requise pendant le moulage par injection. Une vitesse plus élevée et un refroidissement plus court impliquent généralement une pression accrue pendant l’injection, donc davantage de force de fermeture. Le tonnage de la machine doit être évalué avec ces conditions de procédé.

Température des moisissures et facteurs environnementaux

• Température du moule : elle influe fortement sur la force de fermeture nécessaire. Les moules à haute température exigent généralement une force supérieure pour compenser la dilatation et la contraction dues aux variations thermiques ainsi que la pression de la matière fondue. Les moules conçus pour fonctionner à basse température nécessitent moins de force lors de l’injection du plastique.
• Facteurs environnementaux : la température et l’humidité de l’environnement de production influencent les conditions de fonctionnement de la presse à injecter et la force de fermeture requise. La chaleur et l’humidité de la matière peuvent modifier la résistance à l’écoulement et ainsi augmenter cette force. À faible température et faible humidité, la matière peut nécessiter une force de fermeture moindre.

Méthode de calcul de la force de serrage

Il y a donc plusieurs facteurs qui peuvent influer sur la force de fermeture dont vous avez besoin dans une machine de moulage par injection pour fabriquer de bonnes pièces. Voici un guide étape par étape pour vous aider à déterminer la force de fermeture dont vous avez besoin :

Comprendre les bases

Force de fermeture : La force de fermeture est la force avec laquelle la machine presse le moule pour le maintenir fermé pendant l’injection. Il est très important de veiller à ce que le moule ne s’ouvre pas sous l’effet de la pression exercée par le plastique.

Déterminer les paramètres clés

Plusieurs facteurs influencent le calcul de la force de serrage, notamment:Plusieurs facteurs influencent le calcul de la force de serrage, notamment :

Zone projetée (A) : La partie de la cavité du moule où la pièce sera fabriquée.

Pression d’injection (Pi) : La force utilisée pour pousser le plastique fondu dans les cavités du moule et toute autre pression nécessaire tout au long du processus.

Calculer la surface projetée (A)

Pour calculer la surface projetée, vous devez connaître la géométrie de la pièce. S’il s’agit d’un simple rectangle, il suffit de multiplier la longueur par la largeur. Si la pièce est plus compliquée, vous devrez peut-être la décomposer en formes plus simples et additionner leurs surfaces.

Formule : aire projetée (A) = longueur × largeur

Déterminer la pression d’injection (Pi)

La pression d’injection peut également fluctuer en fonction du type de matériau et de ses exigences exactes dans le processus de moulage. Elle est souvent indiquée par le fournisseur du matériau ou peut être estimée à partir des conditions de traitement thermique.

Calculer la force de serrage (Fc)

La force de serrage nécessaire pour maintenir le moule fermé pendant l’injection se calcule selon la formule suivante : Force de serrage (Fc)=Surface projetée (A)×Pression d’injection (Pi)

Exemple de calcul

En supposant les paramètres suivants :

• Surface projetée (A) : 100 pouces carrés
• Pression d’injection (Pi) : 5000 psi

En utilisant la formule : Force de fermeture (Fc)=100 in2×5000 psi

Force de fermeture (Fc)=500,000 lbs

Cela signifie que 500 000 livres de force de serrage sont nécessaires pour maintenir le moule fermé pendant l’injection.

Facteur de sécurité

Il est recommandé d’inclure un facteur de sécurité dans le calcul pour tenir compte des variations des conditions de traitement et s’assurer que le moule reste fermé en toute sécurité. L’une des mesures de sécurité les plus fondamentales consiste à multiplier par 1,1 à 1,5 la force calculée.

Considérations finales

Propriétés des matériaux : La force de serrage du moule dépend du type de matériau injecté et de ses différentes plages de pression.

Conception du moule : Il est important de noter que dans les moules complexes, le nombre de cavités peut nécessiter une modification des calculs de la force de serrage.

Lorsque l’on détermine la force de fermeture, l’objectif est d’obtenir le bon chiffre pour produire de bonnes pièces sans autres problèmes tels que la bavure, qui peut être causée par une mauvaise fermeture du moule. Pour obtenir des chiffres plus précis, vous pouvez vous adresser à des fabricants d’équipement ou à des personnes qui s’y connaissent en la matière.

Suggestions pour le choix du tonnage de la machine de moulage par injection

Pour les presses à injecter, le tonnage nécessaire dépend de plusieurs facteurs. Il faut tenir compte de la taille de la pièce fabriquée, de la quantité produite et du type de matériau utilisé. Voici quelques éléments à considérer :

Choix du tonnage selon les dimensions du produit : pour les petites pièces, une machine de 25 à 80 tonnes convient généralement. Les pièces moyennes exigent une machine de 80 à 180 tonnes, et les grandes pièces une machine de 180 à 500 tonnes. Il faut toutefois toujours vérifier les dimensions exactes de la pièce.

Choix du tonnage selon le volume de production : de nombreuses entreprises doivent fabriquer beaucoup de pièces en peu de temps afin de rester efficaces et de réduire les coûts de main-d’œuvre. Dans ce cas, une machine de fort tonnage est nécessaire.

Choix du tonnage selon le matériau : les plastiques ont des structures et des densités différentes. Les plages de tonnage varient donc selon la matière. Il faut demander à un commercial ou à un fabricant quel tonnage convient à chaque matériau.

Considérations pratiques sur les applications réelles

Lorsque vous choisissez le tonnage d’une machine de moulage par injection, vous devez également tenir compte des éléments suivants :

Prévoir une marge : lors du choix du tonnage, vous pouvez retenir une valeur légèrement supérieure au besoin afin de conserver une réserve en cas d’aléa de production. Une variation du matériau ou de la température du moule peut, par exemple, exiger davantage de force de fermeture.

Conception du moule et précision d’usinage : la conception et l’usinage du moule influencent la force de fermeture. À précision identique, un moule correctement réalisé répartit cette force uniformément, ce qui permet d’utiliser une machine de tonnage inférieur.

Performances et stabilité des presses à injecter : les entreprises et les fabricants utilisent différents types de machines, dont les performances et la stabilité varient. Lors du choix du tonnage, il faut considérer les performances globales et la stabilité de la presse afin d’en faciliter l’utilisation.

Environnement de production : la température et l’humidité du procédé sont des facteurs maîtrisables qui influencent le fonctionnement de la presse à injecter et la force de fermeture. Il convient de bien régler les paramètres de la machine et de choisir le tonnage adapté à votre production.

Tendances futures

Le moulage par injection est l’une des technologies de fabrication les plus répandues pour produire toutes sortes d’objets. À mesure que la technologie du moulage par injection progresse, les presses deviennent toujours plus intelligentes et automatisées. Le choix du tonnage adéquat reposera davantage sur des outils de calcul et de simulation. La protection de l’environnement et les économies d’énergie constituent une autre tendance importante : les presses économes en énergie et à haut rendement gagnent ainsi en popularité sur le marché.

Conclusion

Déterminer la taille nécessaire d’une presse à injecter n’est pas simple. Il faut considérer les dimensions et l’épaisseur de la pièce, la taille du moule, la matière employée et la pression d’injection prévue. Une estimation raisonnée, les principes fondamentaux de fabrication et l’expérience permettent de choisir le type et la taille de machine adaptés afin de produire correctement les pièces requises. Nous espérons que cet article aidera votre entreprise à améliorer les pièces fabriquées par moulage par injection.

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