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
Le moulage par injection assistée par eau est une évolution de la technologie d’injection assistée par gaz dans laquelle le gaz qui chasse la matière fondue (généralement de l’azote) est remplacé par de l’eau.
La matière fondue chaude peut s’écouler dans un moule d’injection. La matière plus épaisse refroidit alors plus lentement, car elle est isolée par la paroi extérieure. Comme le front d’écoulement interne refroidit à une vitesse différente de celle de la surface extérieure, il se rétracte et peut tirer sur cette surface, provoquant gauchissement et retassures. Régulateur de température à huile chaude.
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.
Bien que les deux méthodes permettent de fabriquer des pièces plastiques dotées de cavités fonctionnelles, le moulage par injection assisté par eau s’est avéré le plus adapté à la production économique de pièces comportant de grandes sections fermées.
Le moulage par injection assisté par eau se présente sous différentes formes. Lors du soufflage, l’empreinte est partiellement remplie de matière fondue, puis le gaz se dilate (gonfle) jusqu’à remplir l’empreinte.
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 le moulage par injection assisté par eau ne sont pas apparus jusqu’à présent dans le moulage par injection assisté par gaz. Tous les défauts peuvent être compensés par un choix approprié des paramètres de traitement.
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 masse 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 (incluant éventuellement le processus de rinçage)
(4) Libération de pression et évacuation de l’eau
(5) Démoulage
Caractéristiques du moulage par injection assistée par eau
En raison de la nécessité d’une voie navigable entièrement formée, les paramètres de processus sont plus importants dans le moulage par injection assisté par eau que dans le moulage par injection assisté par gaz.
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 du moulage par injection assisté par eau et par injection de gaz soient les mêmes, la plupart des observateurs estiment que l’assistance par eau ne remplacera pas l’assistance par gaz et que le processus à adopter dépend de l’application et du moule.
Le moulage par injection assistée par eau est semblable au procédé assisté par gaz. La technologie d’injection d’eau commence par l’injection d’une courte quantité de matière fondue dans l’empreinte, suivie de l’injection d’eau, qui comprime la résine fondue pour mouler la pièce.
Dans certaines applications, un gaz comprimé est utilisé pour extraire l’eau de la glissière afin de déshumidifier complètement les composants structurels.
Les études et applications montrent que l’assistance par eau produit des parois d’empreinte plus minces et plus uniformes, donc des économies de matière. En outre, les buses d’injection d’eau sont généralement plus grandes que les buses de gaz, et le moulage assisté par eau produit des canaux plus grands et aux parois plus lisses que le moulage assisté par gaz.
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.
Les avantages du moulage par injection assisté par eau par rapport au moulage par injection assisté par gaz :
(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
Inconvénients potentiels du moulage par injection assisté par eau :(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
La technologie de moulage par injection assisté par eau se développe rapidement, et les buses ont été améliorées afin d’accroître l’étanchéité et de réduire les fuites de la pompe à eau. Les buses utilisées pour l’injection d’eau et d’air peuvent également servir de sortie pour l’eau accumulée dans la cavité de la pièce.
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.
La technologie de moulage par injection assisté par eau s’est principalement développée en Europe, où son application commerciale est donc plus avancée qu’en Amérique du Nord ou en Asie. Elle est utilisée pour des pièces automobiles, des biens de consommation et des pièces industrielles.
Le procédé WIT convient parfaitement à la plupart des pièces creuses ou partiellement creuses, comme les conduites d’eau et les poignées de porte. Ses applications typiques comprennent les poignées, cadres supérieurs, couvre-culbuteurs, blocs de porte, spatules, supports, chaises et mobilier de bureau. Certains de ces composants tubulaires étaient auparavant produits par moulage assisté par gaz, mais la technologie assistée par eau est mieux adaptée.
Besoin d’un devis pour votre projet de moulage par injection ?Obtenez des prix compétitifs, un retour DFM et un calendrier de production auprès de l’équipe d’ingénierie de ZetarMold.
Demandez un devis gratuit → Consultez notre guide complet du moulage par injection pour obtenir une vue d’ensemble détaillée.
