En règle générale, la matière plastique injectée par moulage peut atteindre une précision de 0,005 pouce, ce qui en fait l’un des procédés de fabrication de pièces les plus fiables.
Le moulage par injection met en jeu des moules d’injection, des matières à injecter et des presses, qui influent tous directement sur sa précision.
Dans cet article, nous analyserons en détail, sous ces trois aspects, les facteurs qui influencent la précision du moulage par injection plastique.
Facteurs affectant la précision dimensionnelle des produits injectés
1. Précision du moule d’injection
2. Taux de retrait de la matière plastique moulée par injection
3. Équipement de la presse à injecter et procédé de moulage par injection
Précision du moule d’injection
Pour que l’usinage du moule d’injection atteigne une grande précision et réduise les erreurs des produits, il faut non seulement respecter les exigences de précision d’usinage du moule, mais aussi définir une surépaisseur raisonnable au cours du processus afin d’en assurer le bon déroulement et d’améliorer autant que possible la précision d’usinage.
Concernant les exigences de précision du traitement des moules, notamment la précision d’usinage des dimensions des moules d’injection, la perpendicularité, la coaxialité, le parallélisme, etc.
a. En règle générale, la précision d’usinage du moule d’injection doit être comprise entre 0.005-0.02mm, la perpendicularité entre 0.01-0.02mm, la coaxialité entre 0.01-0.03mm et le parallélisme des plans supérieur et inférieur des surfaces de joint des parties mobile et fixe du moule entre 0.01-0.03mm.
b. En même temps, après la fermeture du moule, le jeu entre les plans de joint doit être inférieur à la valeur de débordement du plastique moulé ; le parallélisme des autres surfaces d’accouplement des plaques doit être compris entre 0,01 et 0,02 mm ; la précision d’accouplement de la partie fixe du moule d’injection usiné se situe généralement entre 0,01 et 0,02 mm.
c. Pour l’usinage du moule d’injection, les ajustements généralement choisis pour assurer la précision de la partie coulissante sont les trois suivants : H7/e6, H7/f7 et H7/g6. Il convient de noter que, lorsque des inserts à surface miroir sont suspendus sur des épaulements, l’ajustement ne doit pas être trop serré ; sinon, lors du démontage des inserts par l’avant ou l’arrière à l’aide d’un outil de frappe, la surface miroir risque d’être facilement endommagée. Sans affecter les dimensions du produit, on peut adopter un ajustement avec un jeu bilatéral de 0.01 ~ 0.02mm.
d. Une autre chose à noter est le traitement thermique de la pièce, qui nécessite son traitement thermique avant la taille de la préparation plus 0,25 mm de marge de la rectifieuse d’un côté ; et pour le noyau du moule, les inserts nécessitent un usinage CNC de la pièce, une marge de réserve unilatérale, afin de connaître une marge raisonnable affectera également la précision de la pièce.
Comment améliorer la précision des moules d’injection ?
La précision d’un moule d’injection dépend principalement de la précision dimensionnelle de l’empreinte, de son positionnement exact ou de la précision du plan de joint. En règle générale, la tolérance dimensionnelle d’un moule d’injection de précision doit être inférieure au tiers de celle du produit.
Usinabilité et rigidité : dans la conception de la structure du moule, le nombre de cavités ne doit pas être trop élevé et la plaque de base, la plaque de support et la paroi de la cavité doivent être plus épaisses, afin d’éviter que les pièces soumises à des températures et à des pressions élevées ne subissent une déformation élastique violente.
Pour le démoulage, le moule doit essayer de prendre moins de cavités, des canaux moins nombreux et plus courts et un degré de finition plus élevé que les moules ordinaires, ce qui favorise le démoulage.
Pour le matériau du moule, il convient de choisir un alliage d’acier à haute résistance mécanique. Les matériaux utilisés pour la fabrication des cavités et des glissières doivent subir un traitement thermique rigoureux et choisir des matériaux d’une grande dureté (les pièces moulées doivent atteindre environ HRC52), d’une bonne résistance à l’usure et d’une forte résistance à la corrosion.
Retrait du moule
Le plastique fondu est injecté dans les moules sous très haute pression. Une fois qu’il a pris la forme du moule et durci, il est éjecté de la machine. Le retrait de moulage désigne le pourcentage de réduction entre la dimension initiale non refroidie d’une pièce moulée et sa dimension après démoulage et refroidissement à température ambiante.
Comme le retrait ne dépend pas seulement de la dilatation et de la contraction thermiques de la résine elle-même, mais aussi de différents facteurs du moulage plastique, le retrait de la pièce moulée après transformation des plastiques doit être appelé retrait de moulage.
Lors de la conception des moules d’injection, il est souvent nécessaire de déterminer le taux de retrait de chaque zone de la pièce plastique selon la plage de retrait des différents plastiques, l’épaisseur de paroi et la forme de la pièce, ainsi que la taille, la forme et la répartition de l’orifice d’alimentation, puis de calculer les dimensions de l’empreinte en s’appuyant sur l’expérience.
Comment prendre en compte le taux de retrait dans la conception d’un moule d’injection ?
a. Prendre le taux de retrait le plus faible pour le diamètre extérieur et le taux de retrait le plus élevé pour le diamètre intérieur afin de permettre une correction après l’essai du moule.
b. Déterminer la forme, la taille et les conditions de moulage du système de coulée après l’essai du moule.
c. Déterminer la variation dimensionnelle de la pièce moulée après le post-traitement (note : la mesure doit être effectuée après 24 heures de démoulage).
d. Le moule d’injection est corrigé en fonction du retrait réel.
e. Lors d’un nouvel essai du moule, les conditions du processus de moulage peuvent être modifiées de manière appropriée afin de corriger légèrement la valeur de retrait et de répondre aux exigences de la pièce en plastique.
Rétrécissement affectant la précision du moulage par injection
Quatre facteurs influencent le rétrécissement : le rétrécissement thermique, le rétrécissement par changement de phase, le rétrécissement par orientation et le rétrécissement par compression.
a. Le retrait thermique est une propriété thermophysique inhérente au matériau de moulage et à la matière du moule.
La température du moule est élevée, la température du produit est également élevée, et le taux de rétrécissement réel augmentera ; la température du moule pour le moulage de précision ne doit donc pas être trop élevée.
b. Le retrait dû au changement de phase est dû à la cristallisation des macromolécules dans le processus d’orientation, qui s’accompagne d’une réduction du volume spécifique.
Une température de moule élevée, une cristallinité élevée, un retrait important ; mais d’un autre côté, l’augmentation de la cristallinité augmentera la densité du produit, réduira le coefficient de dilatation linéaire, et le taux de retrait sera réduit. Par conséquent, le taux de retrait réel est déterminé par l’effet combiné des deux facteurs.
c. Le retrait d’orientation est dû à l’étirement forcé des chaînes moléculaires dans le sens du flux, de sorte que les macromolécules dans le refroidissement ont tendance à se recourber et à se rétablir, ce qui produit un retrait dans le sens de l’orientation.
Le degré d’orientation moléculaire est lié à la pression d’injection, à la vitesse d’injection, à la température de la résine et à la température du moule. Mais le facteur principal est la vitesse d’injection.
d. Rétrécissement par compression et restauration élastique, les plastiques en général sont de nature compressive. C’est-à-dire que le volume spécifique change de manière significative sous haute pression.
En température générale, l’augmentation de la pression entraîne une diminution du volume spécifique des produits de moulage, une augmentation de la densité, une diminution du coefficient de dilatation et une réduction significative du rétrécissement.
Grâce à la compressibilité, le matériau de moulage a un effet de rappel élastique, ce qui permet de réduire le rétrécissement du produit. Les facteurs affectant le retrait du produit moulé sont liés aux conditions de moulage et aux conditions de fonctionnement.
Principes de sélection des matériaux de moulage par injection.
Haute résistance mécanique, bonne stabilité dimensionnelle, bonne résistance au fluage et large gamme d’adaptation à l’environnement.
Il existe quatre types de plastiques techniques couramment utilisés
1. POM et fibres de carbone renforcées (CF) ou renforcées de verre (GF). Ce matériau se caractérise par une bonne résistance au fluage, à la fatigue, aux intempéries, de bonnes propriétés diélectriques, un retardateur de flamme, une facilité de démoulage par l’ajout d’un lubrifiant.
2. PA et PA66 renforcé de verre, ses caractéristiques : forte résistance aux chocs et à l’usure, bonne fluidité, peut être moulé avec une épaisseur de paroi de 0,4 mm.
Le PA66 renforcé de fibres de verre est résistant à la chaleur (point de fusion de 250 ℃), mais son inconvénient est qu’il absorbe l’humidité ; en général, après le moulage, il doit être traité par conditionnement à l’humidité.
3. Polyester renforcé de PBT, le temps de moulage est court. La comparaison des temps de formage est la suivante : PBT ≤ POM ≈ PA66 ≤ PA6.
4.PC et GFPC. Caractéristiques : bonne résistance à l’usure, rigidité accrue, bonne stabilité dimensionnelle, résistance aux intempéries, retardateur de flamme et bonne aptitude au moulage.
Équipement de la machine de moulage par injection et processus de moulage par injection
Les cinq éléments du procédé d’injection sont la pression, le débit, la température, le temps et la position ; une bonne presse les restitue avec davantage de précision et de sensibilité.
1. La température
La température est la première étape du moulage par injection. La température peut être divisée en : température de séchage, température du matériau, température du moule, ce sont des facteurs vitaux.
La température de séchage permet de garantir la qualité du moulage et le séchage préalable du polymère afin de s’assurer que le polymère sec et humide est dans une certaine proportion ; la température du matériau permet de s’assurer que la plastification du polymère est normale, et que le remplissage du moule se fait en douceur.
2. La vitesse
La vitesse est divisée en : vitesse d’injection, température de fusion, vitesse de desserrage et de retrait, vitesse d’ouverture et de fermeture du moule, vitesse d’avance et de recul de l’éjecteur. La vitesse d’injection affecte l’augmentation de la pression du moule, l’augmentation de la vitesse d’injection peut augmenter la longueur du flux, l’uniformité de la qualité du produit pour garantir la qualité du produit, l’injection à grande vitesse pour les produits à long flux, la faible vitesse pour contrôler la taille du produit.
La vitesse de la matière fondue affecte la capacité de plastification et constitue un paramètre important de la qualité de plastification lors de la transformation des moules plastiques ; plus la vitesse augmente, plus la température de la matière fondue et la capacité de plastification sont élevées.
La vitesse d’ouverture et de fermeture du moule est l’une des conditions importantes pour garantir le bon fonctionnement de la machine.
La vitesse d’avance et de recul de l’éjecteur est destinée à assurer une libération en douceur du produit et à éviter toute déformation ou fissure du produit.
3. La pression
Les pressions se divisent en pression d’injection, pression de maintien, contre-pression, pression de fermeture, pression de protection du moule et pression d’éjection. Lors du moulage par injection d’une coque plastique, la pression d’injection sert à vaincre les pertes de charge entre la buse, le canal, le seuil et l’empreinte afin d’assurer son remplissage.
La pression est destinée à réduire la pression d’injection des pièces en raison d’une pression d’injection excessive et à entraîner l’éclatement ou la flexion du moule collant ; la pression est destinée à éviter la présence de corps étrangers dans le moule à grande vitesse et à haute pression et à entraîner l’écrasement du moule ; la pression d’éjection est destinée à empêcher le produit de quitter la surface du moule en raison d’une mauvaise qualité.
4. Positionnement
La position peut être divisée en : position d’ouverture du moule, course d’éjection vers l’arrière, course de dosage, volume de la jambe libre, course d’injection, volume tampon. La position d’ouverture permet de s’assurer que le moule peut être retiré du fonctionnement normal des pièces ; la course d’éjection vers l’arrière sur la partie du ressort pour réinitialiser le rôle de la protection de la limite supérieure ; la course de dosage permet de s’assurer qu’il y a suffisamment de plastique pour remplir le moule afin de garantir la qualité du produit.
5. L’heure
Le temps est divisé en : temps de refroidissement, temps de fusion, temps de séchage, temps de refroidissement, temps de fusion, temps de séchage, cycle, temps d’injection, temps de maintien.
Les produits de pulvérisation de coques en plastique ont besoin d’une certaine période de moulage ; le temps d’injection pour déterminer la taille du produit ; le temps de maintien pour empêcher le reflux de la matière fondue, le rôle du refroidissement du rétrécissement ; le temps de refroidissement pour s’assurer que le produit durcit, pour empêcher la déformation ; le temps de fusion pour s’assurer que la matière fondue est suffisante ; le temps de séchage pour s’assurer que le produit ne s’allonge pas, qu’il ne devient pas mauvais et autres facteurs.
Résumé
Pour obtenir un moulage par injection de précision, il faut prendre en compte dès la conception la structure du produit, le choix des matières premières, la précision du moule, l’équipement de moulage par injection de précision et l’expérience de l’usine de moulage par injection, afin d’aboutir à des produits satisfaisants.
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