Le moulage par injection de parois minces est un procédé utilisé pour fabriquer des pièces en plastique de faible épaisseur. Ce procédé est généralement utilisé pour les petites pièces complexes qui requièrent un haut degré de précision. Dans cet article de blog, nous aborderons les bases du moulage par injection à paroi mince et la manière dont il peut être utilisé pour produire des pièces en plastique de haute qualité.

Pour simplifier, on peut dire que lorsque l'épaisseur de la paroi est inférieure à 1 mm, on parle de paroi mince. Plus globalement, la définition d'une paroi mince est liée au rapport procédé/épaisseur de la paroi, à la viscosité du plastique et au coefficient de transfert de chaleur.

Le moulage par injection de parois minces présente des exigences différentes en termes de conception des produits et de sélection des machines, fabrication de moulesLa qualité du produit final dépend de chaque étape du processus de fabrication et de moulage, en raison des caractéristiques uniques de la forme du produit.

Qu'est-ce que la paroi mince ?

Dans l'industrie du moulage par injection, les produits moulés par injection dont l'épaisseur de la paroi est inférieure à 1 mm sont généralement appelés "pièces à paroi mince", et ce processus est appelé "moulage par injection à paroi mince".

Par rapport au moulage par injection traditionnel, l'épaisseur de la paroi du produit est beaucoup plus fine, mais la différence essentielle ou professionnelle est la différence dans le rapport de longueur de flux (habituellement, le processus à la fin du processus de moulage principal est appelé L, l'épaisseur du produit est t, L/t est appelé le rapport de longueur de flux) lorsque L/t>150, on peut l'appeler moulage par injection de parois minces.

Pourquoi utiliser le moulage par injection de parois minces ?

Le coût du plastique représente généralement un pourcentage important du coût du produit fini, disons 50-80%. Une paroi mince permet de réduire ce ratio.

Les appareils électroniques grand public tels que les téléphones portables, les appareils photo numériques et les PDA devenant de plus en plus petits et légers, les pièces en plastique sont conçues pour être de plus en plus fines.

La nature du remplissage des parois minces

La paroi du moule est froide, et lorsque la matière fondue remplit la cavité du moule, la paroi du moule forme une couche durcie, ce qui réduit l'épaisseur du canal d'écoulement. Cette situation est d'autant plus grave que l'épaisseur de la paroi est faible. Une paroi de 1 mm d'épaisseur présente une couche durcie de 0,2 mm d'épaisseur, ce qui laisse un canal d'écoulement de 0,6 mm d'épaisseur.

Une paroi de 0,5 mm d'épaisseur présente une couche durcie de 0,2 mm d'épaisseur, ce qui laisse un canal d'écoulement de 0,1 mm d'épaisseur. Lorsque le remplissage n'est pas terminé et que le canal d'écoulement disparaît en raison de l'épaisseur de la couche de durcissement, le produit fini ne sera pas rempli.

Autres caractéristiques du moulage par injection de parois minces

Remplissage à grande vitesse

Moulage par injection à paroi minceIl faut donc une vitesse d'injection élevée pour remplir la cavité du moule d'injection lorsque la couche durcie n'est pas trop épaisse.

Une pression d'injection élevée n'est pas nécessaire. Il compense simplement le manque de vitesse d'injection en injectant fortement la matière fondue dans la cavité non remplie. Cela augmente non seulement la force de serrage nécessaire, mais crée également des contraintes internes élevées dans le produit fini, qui se déforme après le démoulage.

La vitesse d'injection d'une machine de moulage par injection polyvalente est d'environ 100 mm/s, ce qui ne permet pas d'injecter des parois minces. La vitesse d'injection peut être augmentée de 25% en augmentant la pompe à huile. L'injection à double pompe est supérieure de 70%.

Certains fabricants utilisent l'injection régénérative pour échanger la pression d'injection contre la vitesse d'injection. Elle est utilisée lorsque l'injection initiale ne nécessite pas une pression d'injection élevée. La vitesse d'injection peut être augmentée de plus de 100%.

Le cylindre d'azote peut stocker l'énergie de la pompe à huile sous forme de pression et la libérer pendant l'injection, ce qui constitue une méthode formelle pour augmenter considérablement la vitesse d'injection. La vitesse d'injection est divisée en quatre catégories, comme suit.

Basse vitesse 200-300 mm/s ; vitesse moyenne 300-600 mm/s ; haute vitesse 600-1000 mm/s ; très haute vitesse 1000-2000 mm/s. Les machines de moulage par injection nationales peuvent atteindre la vitesse moyenne.

Injection à faible inertie

Le seul injection à grande vitesse ne peut pas répondre à toutes les exigences de l'injection en paroi mince. Il faut également tenir compte des fortes accélérations et décélérations. Au début de l'injection, la vis est immobile. De l'arrêt à la vitesse maximale, par exemple 400 mm/s, la vis doit être accélérée.

Si le temps d'injection total n'est que de 0,5 s, il est souhaitable d'atteindre la vitesse maximale en 0,05 s et le taux d'accélération est supérieur à 8 G. En revanche, si le temps d'accélération est de 0,3 seconde, cela ne convient pas. La raison en est que la vitesse moyenne est réduite par la faible accélération.

En ignorant la résistance de la viscosité de la matière fondue, a=F/m. a est le taux d'accélération, F est la poussée et m est la masse. Par conséquent, l'injection en paroi mince nécessite également une grande force de poussée et une petite masse.

Circuit d'huile à haute rigidité

L'huile sous pression est élastique et doit être prise en compte lorsqu'on parle d'une accélération de 0,05 seconde. Une grande surface de piston de cylindre, une course courte et un tuyau court peuvent réduire l'effet de l'élasticité. La rigidité du circuit d'huile sera également améliorée si le tuyau peut être remplacé par un tuyau rigide.

Servovalve

La réponse de la servovanne est plus rapide que celle de la vanne proportionnelle générale. Elle est particulièrement efficace lors du remplissage de la cavité du moule et du maintien de la pression. Si la réponse n'est pas opportune, la matière plastique débordera et le produit fini présentera des bavures.

Contrôle en boucle fermée

L'utilisation de servovalves, généralement avec un contrôle en boucle fermée, permet de contrôler la vitesse d'injection, la pression de maintien et la contre-pression.

La commande en boucle fermée surveille la variable concernée (vitesse ou pression) et informe la servovalve de la correction à apporter en cas d'écart par rapport à la valeur de consigne.

En d'autres termes, le contrôle en boucle fermée améliore la stabilité (reproductibilité) des éléments suivants moulage par injection et réduit le taux de rebut.

Contrôleur

Le contrôleur, communément appelé ordinateur, doit donner l'ordre de terminer l'injection et de passer au maintien de la pression dès que la cavité du moule est remplie.

Lorsque la vitesse d'injection est de 400 mm/s et que l'écart admissible de la balance électronique est de 0,1 mm, le contrôleur ne peut avoir qu'un écart de 0,25 ms. Le contrôleur doit balayer l'échelle électronique d'injection toutes les 0,1ms.

Si le contrôleur adopte un contrôle "en temps réel", il n'utilise pas le balayage, et lorsque la règle électronique mesure que le point de maintien de la pression a été atteint, elle génère une interruption que le contrôleur traite "instantanément", ce qui permet également de répondre à l'exigence de stabilité élevée.

Cycle d'injection court

Le temps de cycle peut être économisé en ouvrant le moule et en l'éjectant en même temps, ce qui représente environ une seconde.

Structure mécanique

Pour atteindre un temps de cycle de quatre secondes, l'ouverture et la fermeture du moule doivent être rapides et stables (pas de vibration).

Une valve proportionnelle est utilisée pour ouvrir et fermer le moule avec une fonction de freinage. La grande rigidité du cadre est également un atout. La variation de la plaque du moule affecte directement l'épaisseur de la cavité du moule.

Lorsque l'épaisseur uniforme de la paroi est de 0,5 mm, la déformation de la plaque du moule doit être inférieure à 0,05 mm. Par conséquent, la rigidité du moule d'injection doit être élevée (renforcement approprié, épaisseur adéquate de la plaque du moule), et l'espace entre les quatre colonnes ne doit pas être trop grand.

Capacité de plastification

Pour obtenir une bonne plastification en un cycle de quatre secondes, il convient d'augmenter la capacité de plastification de la vis ou d'utiliser une buse de scellement pneumatique pour allonger le temps de plastification.

La conception à double filetage peut améliorer la capacité de plastification. Une vis plus longue avec un rapport L/D de 24-25 peut augmenter la zone d'absorption de la chaleur et accroître l'efficacité de la plastification.

La vitesse très élevée de la vis augmente la vitesse de la surface de la vis à plus de 1 m/s, ce qui n'a pas d'effet négatif sur les matériaux PP couramment utilisés.

La buse pneumatique permet de poursuivre la plastification lors de l'ouverture et de la fermeture du moule, mais la buse pneumatique n'a pas d'effet sur la plastification. moulage par injection doit disposer de deux sources d'énergie, telles que deux pompes à huile.

Moule

Comme le gabarit de la machine de moulage par injection, le gabarit du moule doit être épais pour réduire les variations.

Moulage par injection à grande vitesse doit être bien évacuée. Des fentes d'échappement suffisantes, l'utilisation d'un acier de moule respirant et le vide sont les méthodes utilisées. La précision d'usinage du moule est nécessaire pour obtenir une épaisseur uniforme de la circonférence des quatre parois les plus fines.

Les exigences des moules multi-empreintes sont encore plus élevées. Les moules sont équipés d'un éjecteur et d'un dispositif de soufflage pour que les produits finis tombent plus rapidement après le démoulage et pour fermer le moule immédiatement.

Plastique

L'indice de fusion (MI) du plastique PP peut atteindre 60(g/10min), comme le Moplen RP1086 de Basell. De nombreux produits finis sont fabriqués en PS/ABS en raison de la ténacité du PC et de la fluidité de l'ABS, qui conviennent également à la fabrication de produits en PS/ABS. moulage par injection de parois minces.

Sélection de matériaux à haute fluidité pour le moulage par injection de parois minces

En ce qui concerne la sélection des matériaux, étant donné que l'épaisseur des produits d'emballage à paroi mince est inférieure à 0,6 mm et que le rapport entre le flux et la longueur est généralement supérieur à 200, le cycle de moulage par injection à paroi mince est très court et les produits sont refroidis très rapidement au cours de la phase de moulage. moulage par injection qui nécessite une très grande fluidité du matériau pour obtenir une injection et un remplissage rapides.

À l'heure actuelle, le moulage par injection de parois minces est principalement utilisé pour les matériaux polyoléfiniques, tels que le PP et le PE, ainsi que le PET, le PS, le PE, l'ABS, le PC et d'autres applications.

Conception d'un produit de moulage par injection à paroi mince tenant compte de la disposition de l'orifice d'entrée

La conception du produit de moulage par injection de parois minces doit accorder une attention particulière à la disposition de l'orifice d'entrée afin que la colle d'entrée puisse être équilibrée autant que possible et que l'ensemble du produit puisse être rempli de manière équilibrée.

En outre, il convient d'accorder une attention particulière à la conception de l'échappement. Pour certains produits dont les parois sont larges et minces, la feuille d'échappement peut être utilisée pour l'échappement. Il convient de noter que la disposition de la feuille d'échappement est aussi perpendiculaire que possible à la ligne de convergence finale, ce qui permet d'augmenter l'efficacité de l'échappement de la manière la plus efficace.

Par exemple, dans le boîtier de la batterie du téléphone portable, comme l'épaisseur du téléphone portable est de plus en plus fine, on espère également que le boîtier électromagnétique sera aussi fin que possible. Ainsi, l'arrière du boîtier de la batterie sera généralement doté d'une pièce d'échappement, dans le remplissage du gaz piégé peut être efficace gaz de sortie du moule.

Matériau de moulage par injection à paroi mince, fente d'échappement et conception de l'obturateur

De nombreux facteurs doivent être pris en compte pour moulage par injection de parois mincestels que le matériau du moule, l'échappement du moule, la porte, etc.

Tout d'abordLe matériau du moule est très important, car le moulage par injection à paroi mince est généralement utilisé pour des pressions élevées et un remplissage rapide, de sorte que l'impact du matériau sur la surface du moule sera particulièrement violent. Il est donc généralement nécessaire d'utiliser un acier d'une dureté supérieure à HRC55 degrés, et le matériau doit être traité thermiquement, ce qui permet d'éviter efficacement l'usure du moule.

Le polissage de la surface du moule est également très important, autant que possible pour polir l'emplacement, réduire la résistance à l'écoulement et empêcher le frottement du remplissage plastique.

DeuxièmementL'échappement du moule est également très important, comme indiqué précédemment, il peut être conçu dans la structure de la pièce d'échappement du produit, il peut également être utilisé sous la forme d'une soupape de pression négative dans le moule, le moule étant mis sous vide avant d'être rempli, ce qui permet de réduire la résistance à la compression de l'air.

L'extrémité de la fente d'échappement doit être conçue en fonction des différents matériaux, non seulement pour ne pas faire passer le bord volant, mais aussi pour que l'échappement soit efficace, mais aussi pour que tous les canaux d'échappement soient dirigés vers l'extérieur du moule.

Dans la conception de la porte, il est nécessaire d'envisager l'utilisation d'une grande porte ou d'une porte multiple pour alimenter le caoutchouc, ou même d'envisager l'utilisation d'un contrôle de synchronisation de type vanne à aiguille pour alimenter le caoutchouc, afin que le matériau puisse être rempli efficacement, et en même temps, il convient de noter que le temps de refroidissement des pièces à paroi mince est très rapide, et que la glissière et la porte doivent augmenter l'épaisseur pour empêcher la fermeture du refroidissement.

Moulage par injection de parois minces avec une machine à grande vitesse

Une machine de moulage par injection pour parois minces doit choisir une machine à grande vitesse, vous pouvez choisir une machine avec un mécanisme d'augmentation de la vitesse.

Par exemple, le type de piston à vis est un classique. moulage par injection de parois minces La vitesse d'injection est rapide et permet de répondre aux besoins de moulage par injection de parois minces.

En outre, certains amplificateurs d'azote, amplificateurs de cylindres et autres équipements sont également disponibles en tant qu'options de la machine de moulage par injection à paroi mince. Pour répondre aux exigences d'un remplissage rapide, une machine de moulage par injection à paroi mince doit remplir les conditions suivantes.

La pression d'injection doit être élevée, 200 MPa ou plus (la pression générale de la machine de moulage par injection est inférieure à 200 MPa) ; la force de serrage est importante, la force de serrage fournie par le mécanisme de serrage sur la zone de projection de chaque pouce carré du produit est de 5 à 8 tonnes (la force conventionnelle est de 3 à 5 tonnes) ; la vitesse de réponse est rapide, il est entendu que la vitesse d'injection peut atteindre 2200 mm / s, le temps de réponse est de 11 millisecondes, etc.

En outre, le mécanisme de serrage du moulage par injection à paroi mince a également des exigences plus élevées en matière de précision et de fluidité des mouvements.

Le secteur de l'emballage adopte généralement un processus d'étiquetage dans le moule, avant l'injection, pour placer rapidement et précisément l'étiquette dans la cavité et retirer les produits moulés, ce qui nécessite une action robotique à haut rendement, exigeant une réponse précise et rapide ainsi qu'un mouvement fluide d'ouverture et de fermeture du moule.

Le processus de moulage par injection de parois minces doit contrôler la pression et la vitesse.

Le temps de remplissage de moulage par injection de parois minces est très courte, de nombreux temps de remplissage sont inférieurs à 0,5 seconde, il est impossible de suivre la courbe de vitesse ou de tronquer la pression en un temps aussi court, il est donc nécessaire d'utiliser un microprocesseur à haute résolution pour contrôler la machine de moulage par injection.

Dans l'ensemble du processus de moulage par injection de produits à paroi mince, la pression et la vitesse doivent être contrôlées indépendamment l'une de l'autre en même temps.

La méthode consistant à remplir l'étape de contrôle de la vitesse et à passer ensuite au contrôle de la pression dans l'étape de maintien de la pression des machines de moulage par injection conventionnelles n'est plus applicable.

Moulage par injection à paroi mince utilise généralement une pression élevée pour remplir rapidement, mais il faut faire attention au processus d'injection qui peut être brûlé, au gaz piégé et à d'autres problèmes, et il faut contrôler la température de moulage, la vitesse de cisaillement de la vis et d'autres paramètres en fonction des caractéristiques thermosensibles et sensibles au cisaillement du plastique. Il faut également combiner l'échappement du moule pour réduire la résistance au remplissage.

Conclusion

Le moulage à paroi mince est une branche importante de l'industrie moderne du moulage à paroi mince. moulage par injectionqui peut répondre aux besoins de nombreux produits en termes de structure, de légèreté, de durée du cycle de moulage et de coût.

Le moulage à paroi mince a été largement utilisé dans le domaine du moulage par injection. Nous devons partir de la source de conception et combiner tous les facteurs de la machine, du moule et du processus pour optimiser le processus de moulage à paroi mince et la qualité des produits.