Comment concevoir les canaux d’alimentation et les seuils des moules d’injection ?

La conception des canaux et des portes est essentielle pour le moulage par injection, car elle influence la manière dont le plastique fondu s’écoule dans les cavités du moule, ce qui a un impact sur la qualité du produit et l’efficacité de la production.

La conception des canaux et des seuils est essentielle pour optimiser le processus de moulage par injection. Découvrez comment des solutions adaptées peuvent améliorer l’efficacité et la qualité des produits dans vos opérations de fabrication.

Quels sont les composants d’un système de carottes ?

Les systèmes de carottes sont essentiels dans le processus de moulage par injection, car ils facilitent le transfert efficace du plastique fondu dans les cavités du moule.

Le système d’alimentation¹, également appelé système de coulée, constitue le passage indispensable du plastique fondu entre la buse de la presse à injecter et l’empreinte du moule. Il comprend une carotte principale, des canaux de distribution et un seuil.

Coureur principal

Également appelé canal principal, canal d’injection ou canal vertical, c’est le canal qui part de la partie de la buse d’éjection qui entre en contact avec la bague du canal principal du moule et qui se termine au niveau du collecteur. Cette partie est la première que le plastique fondu traverse après avoir pénétré dans le moule.

Coureur séparé

Également connu sous le nom de ” split runner ” ou ” secondary runner ”. Selon la conception du moule, il peut être divisé en un premier et un second canaux. Le collecteur est la zone de transition entre le canal principal et la carotte, qui permet une transition en douceur du flux de plastique fondu ; pour les moules à plusieurs cavités, il a également pour fonction de répartir uniformément le plastique dans les différentes cavités.

Portail

Également connue sous le nom de carotte, elle constitue l’étroite ouverture entre le canal de coulée et la cavité du moule, ainsi que la partie la plus courte et la plus fine. Sa fonction est d’accélérer le plastique en resserrant la surface d’écoulement. Le taux de cisaillement élevé permet au plastique de bien s’écouler (en raison de la propriété d’amincissement par cisaillement du plastique) ; l’effet de réchauffement du chauffage visqueux a également pour effet d’augmenter la température du matériau et d’abaisser la viscosité.

Après le moulage, l’opercule est le premier à durcir et à se sceller, ce qui empêche le plastique de refluer et la pression dans la cavité du moule de chuter trop rapidement, entraînant le rétrécissement du produit moulé. Après le moulage, il est facile de le couper pour séparer le système d’écoulement et la pièce moulée.

Puits d’alimentation en froid

Également appelé puits à froid. Il est utilisé pour stocker et reconstituer le front d’onde froid du plastique au début du remplissage, afin d’éviter que le matériau froid ne pénètre directement dans la cavité du moule et n’affecte la qualité du remplissage ou ne bloque le portillon. Les puits de refroidissement sont généralement placés à l’extrémité du canal principal, mais lorsque le canal est long, les puits de refroidissement doivent également être placés à l’extrémité.

Quels sont les principes de base de la conception d’un système de carottes ?

La conception du système de carottes est un aspect fondamental du moulage par injection, qui influe sur l’efficacité et la qualité des processus de fabrication.

La conception du système de carotte optimise les trajets d’écoulement pour répartir uniformément la matière, limiter les déchets et raccourcir les cycles. Le diamètre, l’angle et le matériau de la carotte sont essentiels pour améliorer les performances du moule et l’intégrité du produit.

Principes de conception des portes

Choisissez l’emplacement du seuil² sur une surface ou une caractéristique non critique de la pièce afin de réduire les marques et défauts visibles. Donnez au seuil une forme aussi simple que possible pour faciliter l’écoulement du plastique pendant le moulage et éviter les bulles ou les remplissages incomplets. Dimensionnez-le selon les besoins de la pièce.

Un seuil trop grand allonge le temps de remplissage ; trop petit, il accroît excessivement la pression. Sa jonction avec le produit doit être aussi régulière que possible pour limiter les traces et les pertes lors du détachage. Le nombre de seuils doit rester minimal : des seuils multiples peuvent déséquilibrer le moulage par injection³ et produire des dimensions irrégulières.

Placez la porte sur la partie la plus épaisse de la pièce moulée. Ainsi, la matière fondue remplit d’abord la partie épaisse, ce qui permet un meilleur remplissage et une meilleure tenue de la pression. Lorsque vous concevez l’opercule, pensez à l’aération à l’intérieur du moule afin d’éviter les bulles d’air et l’accumulation de vent. Ne placez pas l’opercule au point faible ou à la position d’encastrement de la pièce moulée. Cela concentrera les contraintes et entraînera des défauts dans la pièce moulée.

Principes de conception des coureurs

La forme du canal de coulée doit être simple, avec peu de virages ou d’angles aigus, afin de minimiser la résistance à l’écoulement et les défauts causés par un écoulement irrégulier du plastique. La longueur des canaux doit être aussi courte que possible pour réduire le cycle d’injection et le temps de condensation du plastique.

La section transversale de la glissière doit être progressivement réduite pour que le plastique s’écoule uniformément dans la glissière et pour éviter la formation de bulles d’air. Les joints entre les canaux et les cavités du moule doivent être aussi lisses que possible pour éviter les chocs et l’extrusion lorsque le plastique s’écoule, afin de réduire les traces et les défauts sur le produit.

• Disposition des empreintes : privilégiez une implantation équilibrée et symétrique par rapport au seuil afin d’éviter les contraintes inégales sur le moule et les débordements de plastique fondu. La disposition des empreintes⁴ doit être aussi compacte que possible pour réduire les dimensions du moule, tout en guidant le plastique de façon à remplir et dégazer correctement les empreintes. Les canaux doivent avoir une section suffisante, être courts et limiter autant que possible les pertes thermiques et la chute de pression ; leur usinage doit garantir une faible rugosité. L’injection multipoint réduit la chute de pression et la pression d’injection requise, mais peut créer des lignes de soudure.

• Équilibrage des canaux⁵ : lors du remplissage de plusieurs empreintes dans un même moule, les canaux doivent être équilibrés afin que le plastique fondu atteigne autant que possible toutes les empreintes simultanément. Cela garantit une qualité de moulage homogène. Une implantation naturellement équilibrée des canaux de distribution est préférable ; lorsqu’elle est impossible, appliquez un équilibrage artificiel.

• Déchets : lorsque les pertes d’écoulement et de pression ne sont pas déterminantes dans la conception des canaux plastiques, réduisez leur volume ou leur section afin d’économiser de la matière et de diminuer les déchets et les coûts de recyclage. La section du canal doit évoluer progressivement, sans variation brusque, conformément aux caractéristiques d’écoulement du matériau. Accroître la productivité et raccourcir les cycles améliore la rentabilité des transformateurs de plastiques.

• **Dégazage⁶ :** en guidant correctement le plastique lors du remplissage de l’empreinte, l’air qu’elle contient peut s’échapper sans provoquer de brûlures dues à son emprisonnement. Il faut éviter les remplissages incomplets, les bavures, les marques d’écoulement et les contraintes résiduelles, qui dégradent la qualité des produits moulés, ainsi que le gauchissement qui altère l’aspect des pièces plastiques.

Prise en compte de la disposition des cavités du moule

Recherchez une implantation aussi équilibrée que possible et placez symétriquement l’empreinte du moule⁷ et le seuil afin d’éviter les débordements dus aux contraintes et charges inégales. Rendez également la disposition des empreintes aussi compacte que possible pour réduire les dimensions du moule.

Prise en compte du guide des flux

Guidez doucement le plastique en fusion pour qu’il remplisse les cavités du moule sans provoquer de tourbillons et lisser l’échappement ; essayez d’éviter que le plastique en fusion ne pousse trop le noyau de plus petit diamètre et les inserts métalliques pour empêcher le noyau de bouger ou de se déformer.

Prise en compte des pertes de chaleur et des pertes de charge

Plus la perte de chaleur et la chute de pression sont faibles, mieux c’est. Le flux doit être court. La section transversale de la glissière doit être suffisamment grande.

Il faut éviter les coudes brusques et les changements abrupts de direction de l’écoulement (changement de direction avec un angle incurvé) ; la rugosité de la surface du canal de coulée doit être faible ; la coulée à plusieurs portes peut réduire la perte de charge et la pression d’injection requise, mais il y aura un problème au niveau de la ligne de soudure.

Prise en compte de l’équilibre des flux

Lorsqu’un moule comporte plusieurs empreintes, il faut équilibrer le canal d’alimentation⁸. Faites en sorte que le plastique remplisse chaque empreinte simultanément afin d’obtenir des produits de qualité homogène. Privilégiez une disposition naturellement équilibrée des canaux ; si elle est impossible, recourez à un équilibrage artificiel.

Prise en compte des déchets

Pour assurer un remplissage fluide sans perte excessive d’écoulement ni de pression, réduisez autant que possible la longueur ou la section des canaux. Vous minimiserez ainsi les déchets de canaux⁹ et leur coût de recyclage.

Considérations sur les matériaux froids

Prévoyez sur le système d’alimentation des puits à matière froide¹⁰ et des réservoirs de débordement adaptés afin de recueillir le front de plastique refroidi au début du remplissage et d’empêcher cette matière de pénétrer directement dans l’empreinte, où elle nuirait à la qualité du remplissage.

Prise en compte de l’évacuation de l’air

Le plastique doit être guidé en douceur pour remplir la cavité du moule, et l’air à l’intérieur de la cavité doit pouvoir s’échapper en douceur, afin d’éviter le problème de brûlure de l’encapsulation.

Prise en compte de la qualité du produit moulé

N’utilisez pas de tirs courts, de flashs, de marques d’enfoncement, de lignes de soudure, de marques d’écoulement, de jets, de contraintes résiduelles, de déformations, de déplacements de moules, etc. Lorsque le système d’écoulement est long ou qu’il s’agit d’une injection multipoints, il est nécessaire d’éviter le gauchissement et la déformation du produit causés par un déséquilibre de l’écoulement, un maintien insuffisant de la pression ou un rétrécissement inégal. Le produit a une bonne apparence, il est facile d’enlever et de découper la grille, et la marque de la grille n’affecte pas l’apparence et l’application de la pièce moulée.

Prise en compte de l’efficacité de la production

Minimiser le post-traitement nécessaire pour raccourcir le cycle de moulage et améliorer la productivité.

Considération du point d’éjection

Veillez à choisir la bonne position de l’éjecteur pour éviter toute déformation des pièces moulées.

Considération des plastiques à utiliser

N’utilisez pas de glissières trop longues ou trop petites pour les plastiques à haute viscosité ou à faible L/t.

Comment concevoir la porte du moule d’injection de manière raisonnable ?

La conception d’une porte de moule à injection raisonnable améliore la qualité du produit et l’efficacité de la production, ce qui est crucial pour la réussite des processus de fabrication dans diverses industries.

Choix de l’emplacement de la porte

Placez la grille dans la partie la plus épaisse de la pièce. L’injection à partir de la partie la plus épaisse permet un meilleur remplissage et une meilleure rétention de la pression. Si la rétention de la pression n’est pas bonne, les zones les plus fines se figeront avant les zones les plus épaisses. Ne placez pas le point d’injection à un changement soudain d’épaisseur, car vous obtiendrez de l’hystérésis ou des coups courts.

Si possible, versez à partir du centre du produit. En plaçant la vanne au centre du produit, vous obtenez des longueurs d’écoulement égales, ce qui influe sur la pression d’injection nécessaire, et l’alimentation centrale rend la pression de maintien uniforme dans toutes les directions et évite un rétrécissement irrégulier du volume.

Lorsque le plastique s’écoule dans le canal, il est d’abord refroidi et solidifié près de la surface du moule. Lorsque le plastique s’écoule à nouveau vers l’avant, seule la couche de plastique solidifiée s’écoule. Et comme le plastique est un mauvais conducteur de chaleur, le plastique solide forme une couche adiabatique et maintient l’écoulement de la couche.

L’idéal est donc que la porte soit située au niveau de la couche transversale pour obtenir le meilleur effet d’écoulement du plastique. C’est généralement le cas pour les chemins de roulement transversaux ronds et hexagonaux. En revanche, les coulisses trapézoïdales n’offrent pas cette possibilité, car la porte ne peut pas être placée au milieu de la coulisse.

Placez autant que possible l’emplacement du seuil¹¹ sur le plan de joint afin de faciliter son nettoyage pendant l’usinage et l’utilisation du moule. La distance entre le seuil et chaque zone de l’empreinte doit être aussi courte et uniforme que possible, et sa position doit permettre au plastique de s’écouler dans l’empreinte.

L’emplacement de la porte doit être tel que le plastique ne s’écoule pas dans la cavité lorsque la paroi de la cavité, le noyau ou l’insert, de sorte que le plastique puisse s’écouler dans les parties de la cavité dès que possible.

Et éviter la déformation du noyau ou de l’insert ; l’emplacement de la porte doit essayer d’éviter que les produits produisent des marques de fusion, ou que les marques de fusion soient produites dans les parties non importantes du produit ; l’emplacement de la porte doit être situé dans la partie la plus facile à enlever des parties de la bouche du système, et en même temps, autant que possible, ne pas affecter l’apparence du produit ; l’emplacement de la porte doit être empêché de générer la porte à l’injection dans le processus de remplissage pour produire un flux en serpentin.

Taille de la section transversale de la porte

En règle générale, la taille du portail doit être petite et non grande. Commencez par définir une taille plus petite. Ajustez ensuite la taille en fonction des conditions de remplissage des cavités du moule d’essai. En particulier dans le cas d’un moule à plusieurs cavités, l’ajustement de la taille de la porte permet d’obtenir une alimentation uniforme de la colle dans les cavités en même temps. En même temps, la petite porte peut augmenter la vitesse de fusion. L’augmentation de la température de fusion est bénéfique pour le remplissage, et les petits portillons sont également utiles pour le démoulage.

Mais pour les produits très épais, si le portillon est trop petit, le portillon durcira prématurément, ce qui entraînera des défauts du produit en raison d’un réapprovisionnement insuffisant. Par conséquent, la taille spécifique de l’opercule doit être déterminée en fonction de la forme spécifique de l’opercule.

Forme du portail

• Injection directe : c’est le type d’alimentation le plus simple ; le dimensionnement du seuil correspond à celui de la carotte principale verticale. Ses principaux avantages sont un remplissage facile, une faible perte de pression et une grande vitesse d’injection. En revanche, elle concentre d’importantes contraintes au seuil et peut déformer le produit. Le seuil, de grande taille, est difficile à retirer et nuit à l’aspect. Cette solution convient principalement aux produits volumineux, profonds et de forme cylindrique.

• Seuil latéral : également appelé seuil standard, il présente une forme simple, s’usine facilement et se retouche aisément. Il convient à des produits de formes variées, mais pas au PC, aux pièces transparentes ni aux produits cylindriques longs et minces.

• Seuil en éventail : aussi appelé seuil en queue de poisson, il s’élargit en éventail du canal vers l’empreinte. Il réduit les contraintes internes de la pièce pendant l’injection et s’emploie surtout pour les pièces plates et les coques ou boîtiers peu profonds.

• Seuil en nappe : principalement adapté aux grandes pièces plates, il limite les déformations, marques d’écoulement et bulles. Son inconvénient est d’être difficile à découper.

Comment calculer la conception de la coulisse d’un moule d’injection ?

Le calcul de la conception des canaux dans les moules d’injection implique l’optimisation des voies d’écoulement pour assurer un remplissage équilibré et efficace, réduisant ainsi les défauts et les temps de cycle dans la production.

La conception des canaux en moulage par injection assure un écoulement uniforme du plastique et réduit les déchets et les défauts. Les étapes essentielles consistent à les dimensionner selon la géométrie de la pièce, à optimiser leur implantation pour équilibrer le remplissage et à tenir compte des propriétés du matériau, afin d’améliorer l’efficacité et la qualité.

Nombre de cavités

Lorsque nous établissons le parcours d’un moule en plastique, nous devons tenir compte du nombre de cavités. Le nombre de cavités dépend de la qualité des matières premières, des caractéristiques de la structure géométrique des pièces en plastique, des exigences en matière de précision dimensionnelle, de la taille des lots, de la difficulté d’entretien et de réparation, de l’aptitude à la fabrication des moules, etc. Nous calculons le nombre de cavités en tenant compte de différents facteurs. La formule de calcul du nombre de cavités est la suivante : Nombre de cavités = L x k x tc/tm.

L le nombre de produits par lot ; tm le temps de production unitaire nécessaire ; tc un cycle de production du moule ; K le facteur d’élimination.

• **Volume d’injection :**L’empreinte du moule peut ou non être remplie avec le volume d’injection maximal de la presse. Lors de la conception de l’empreinte, il faut tenir compte de la plage de volume d’injection maximale de la presse. Le volume d’injection maximal de la presse doit être supérieur au volume de la pièce plastique. Le volume injecté doit répondre aux exigences de la pièce plastique. La formule d’injection courante est : NM1 + M2 =

M est le volume d’injection maximal de la machine d’injection. M1 est la masse ou le volume de la grande pièce en plastique. M2 est la masse de plastique du système de coulée dont vous avez besoin.

• **Capacité de plastification :**Le nombre d’empreintes est déterminé par la capacité de plastification de la presse à injecter. La formule permettant de calculer le nombre d’empreintes selon cette capacité est : P/(X×W).

P capacité de plastification de la machine d’injection ; X nombre d’injections par minute ; W poids de la pièce en plastique.

Disposition des cavités

Une fois que vous avez déterminé le nombre de cavités dont vous avez besoin, vous devez vous pencher sur la disposition des cavités. Il faut réfléchir à l’emplacement de chaque cavité par rapport au canal principal. Il faut s’assurer que la distance entre le canal principal et chaque cavité est courte afin d’éviter les pertes de charge. Il faut s’assurer que la température de la matière fondue entrant dans chaque cavité est la même afin que la contrainte interne dans la pièce moulée soit la même.

Si vous le pouvez, faites en sorte que la distance entre les trous soit la plus grande possible afin qu’il soit facile de connecter la barre supérieure au canal d’eau.

Tige et voie d’eau de refroidissement. Les cavités dans l’injection de la force de réaction doivent agir au centre du gabarit, de manière à ce qu’il corresponde au centre du cylindre, afin d’assurer l’équilibre des contraintes. La disposition des cavités dans le moule peut être divisée en équilibrée et non équilibrée en fonction de l’équilibre, dans la sélection des cavités dans les moules en plastique essayer d’adopter la disposition équilibrée.

Calcul de la taille du coureur

La longueur et le diamètre de la glissière affectent la résistance à l’écoulement du matériau fondu. Plus la résistance à l’écoulement est grande, plus la chute de pression nécessaire pour remplir la cavité est importante. L’augmentation du diamètre de la glissière réduira la résistance à l’écoulement, mais elle augmentera également la quantité de matière première et ralentira la vitesse de refroidissement. Par conséquent, lors de la conception de la taille du canal de coulée, il est nécessaire d’utiliser l’analyse de l’écoulement du moule pour ajuster raisonnablement le diamètre du canal de coulée. La formule initiale estimée pour le diamètre de la glissière est la suivante :

D=W1/2×L1/4/3,7 D est le diamètre du patin (mm) ; W est le poids de la pièce moulée (g) ; L est la longueur du patin (mm).

Sélection de la section transversale du chemin de roulement

Il existe plusieurs types de sections transversales de canaux qui sont couramment utilisés dans le moulage par injection. Il s’agit notamment de la section trapézoïdale modifiée, de la section circulaire, de la section trapézoïdale, de la section semi-circulaire et de la section rectangulaire. Lors de la conception de la section transversale de la coulée, il est important de minimiser la chute de pression dans la coulée. Pour ce faire, la section transversale du canal doit être aussi grande que possible.

Pour réduire les pertes de chaleur, il faut réduire la surface de la section transversale de la glissière. L’efficacité de la canalisation est le rapport entre la surface de la section transversale de la canalisation et le périmètre de la section transversale de la canalisation. Un chemin de roulement circulaire a le rendement le plus élevé et les pertes de charge et de chaleur les plus faibles. Cependant, il est nécessaire d’usiner les plaques de moulage mobiles et fixes du canal circulaire, ce qui est coûteux. Vous devez donc aligner les plaques mobiles et fixes du moule et améliorer la précision de l’usinage lorsque vous fermez le moule.

Conclusion

Cet article présente les principes de conception des canaux et des seuils des moules d’injection¹². Il décrit les éléments du système d’alimentation — carotte principale, canaux de distribution, seuil et puits à matière froide — ainsi que les facteurs déterminant l’emplacement, la forme et la taille du seuil, et la conception des canaux.

La conception d’un moule doit tenir compte de nombreux aspects : l’apparence du produit, son remplissage, l’équilibrage des canaux, la maîtrise des déchets et les chutes de pression. Tous influent sur la qualité du moulage et la productivité. Une conception correcte garantit un bon écoulement, moins de défauts et un procédé plus performant. Consultez notre guide complet du moule d’injection pour une vue d’ensemble.

1. Comprendre le système d’alimentation est essentiel pour optimiser le procédé de moulage par injection et garantir une production de qualité. ↩

2. Le bon emplacement du seuil réduit les défauts et améliore la qualité du produit ; découvrez les bonnes pratiques pour obtenir un résultat optimal. ↩

3. Consultez cette ressource pour comprendre les techniques et principes essentiels d’une conception efficace du moulage par injection, gage de qualité et de productivité. ↩

4. Découvrez des stratégies efficaces de disposition des empreintes pour améliorer les performances du moule et la régularité des produits moulés par injection. ↩

5. L’équilibrage des canaux est essentiel pour garantir une qualité constante des produits moulés. Découvrez ici toute son importance. ↩

6. Le dégazage est essentiel pour éviter les défauts des produits moulés. Découvrez dans cette ressource son incidence sur la qualité et l’efficacité. ↩

7. La conception des empreintes est essentielle pour optimiser la productivité et la qualité des produits. Consultez cette ressource pour bénéficier de conseils d’experts. ↩

8. L’équilibrage des canaux d’écoulement est essentiel pour assurer une qualité constante des produits. Cette ressource présente des techniques et des conseils utiles pour parvenir à cet équilibre. ↩

9. Cette ressource présente des stratégies efficaces pour réduire les déchets de canaux et améliorer la durabilité ainsi que la rentabilité de la production. ↩

10. Comprendre les puits à matière froide permet d’améliorer la conception afin d’optimiser la qualité du remplissage et l’efficacité du moulage par injection. ↩

11. Comprendre l’emplacement du seuil peut améliorer sensiblement la qualité et l’efficacité de vos produits moulés. ↩

12. Découvrez les moules d’injection : guide complet. Les moules d’injection sont essentiels à la fabrication d’une large gamme de produits, notamment les composants automobiles, l’électronique grand public et les articles ménagers. ↩

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