Le moulage par injection est un procédé de fabrication largement utilisé pour la fabrication de produits en plastique. Dans ce processus, le temps de refroidissement occupe souvent une grande partie du cycle de production, jusqu'à 60-70%. Il devient donc très important de minimiser le temps de refroidissement, d'améliorer l'efficacité de la production et de réduire les coûts de production. Cet article a pour but d'examiner les différentes technologies et méthodes permettant de réduire le temps de refroidissement dans le moulage par injection.

Comprendre l'importance du temps de refroidissement

Au cours du processus de moulage par injection, la matière plastique est fondue puis injectée dans le moule. Après l'injection, elle doit subir un processus de refroidissement pour que le matériau durcisse dans le moule et prenne la forme et la taille finales. Le temps de refroidissement n'a pas seulement un impact sur la qualité du produit fabriqué, il a aussi un impact direct sur le processus de production et l'efficacité du cycle. Par conséquent, la réduction du temps de refroidissement est un objectif important pour améliorer la qualité du produit manufacturé. processus de moulage par injection.

Le processus de refroidissement comprend principalement deux étapes : le refroidissement du matériau de l'état liquide à l'état de transition vitreuse et de l'état de transition vitreuse à l'état de cristallisation complète. La première étape est généralement plus longue en raison de la capacité thermique spécifique élevée du plastique à haute température, ce qui signifie qu'il faut plus de temps au matériau pour évacuer la chaleur. Bien que la deuxième étape soit plus courte, elle affecte de manière significative la stabilité dimensionnelle du produit et la distribution des contraintes internes.

Méthodes de refroidissement courantes dans le moulage par injection

Refroidissement par eau

Le refroidissement par eau est la méthode de refroidissement la plus couramment utilisée dans les machines de moulage par injection. Il consiste généralement à faire circuler de l'eau dans les canaux de refroidissement du moule ou de la machine de moulage par injection.

Avantages :

1. Refroidissement efficace : L'eau est en effet connue pour être un très bon vecteur de transfert de chaleur et elle assure un refroidissement régulier.

2. Processus contrôlable : Le débit et la température de l'eau peuvent être contrôlés, ce qui permet de réguler strictement le processus de refroidissement.

3. Faible coût : L'eau est relativement bon marché, c'est pourquoi le choix du refroidissement par eau est économique.

Inconvénients :

1. Croissance bactérienne : L'eau chaude entraîne une activité bactérienne et l'eau doit donc être désinfectée avant d'être utilisée.

2. Nécessité d'un système de circulation : L'introduction d'un système de circulation de l'eau représente également un coût supplémentaire dans l'investissement du système.

3. Taches d'eau : L'eau peut être utilisée dans le processus, mais elle tache les articles pendant le processus, d'où la nécessité d'un lavage constant.

Refroidissement de l'air

Le refroidissement par air utilise des ventilateurs pour souffler de l'air de refroidissement directement dans la zone de moulage de l'appareil. moulage par injection et évacuer l'air chaud.

Avantages :

1. Pas besoin de pompes de circulation : Économise les pompes de circulation d'eau qui sont un investissement coûteux pour le système de chauffage.

2. Pas de développement bactérien : Sans utiliser d'eau, il n'y a pas de risque de développement bactérien.

3. Refroidissement à longue distance : La distance de refroidissement de l'air peut être plus longue, ce qui convient à certains équipements difficiles à refroidir avec de l'eau.

Inconvénients :

1. Moins efficace que le refroidissement par l'eau : L'air n'est pas aussi efficace que l'eau en tant que moyen de transfert de chaleur, car il ne peut pas transférer autant de chaleur aussi rapidement que l'eau.

2. Température incontrôlable : La température de l'air du ventilateur ne peut pas être réglée avec précision.

Refroidissement par huile

Le refroidissement de l'huile est une méthode de refroidissement spécialisée qui utilise un système de refroidissement de l'huile pour éliminer la chaleur.

Avantages :

1. Refroidissement efficace : L'huile a une conductivité thermique élevée, ce qui permet d'obtenir des effets de refroidissement stables.

2. Économie d'espace : Les systèmes de refroidissement à l'huile occupent moins d'espace que les systèmes de circulation d'eau.

3. Température contrôlable : La température de l'huile peut être contrôlée, ce qui garantit un processus de refroidissement bien régulé.

Inconvénients :

1. Coût élevé : Le pétrole est un produit chimique précieux, ce qui en fait une option de refroidissement plus coûteuse.

2. Problèmes d'entretien : L'huile doit être remplacée et entretenue périodiquement, ce qui peut s'avérer fastidieux.

Facteurs affectant le temps de refroidissement

Sélection des matériaux

1. Conductivité thermique : Il existe de grandes différences dans la conductivité thermique des différents types de matériaux. Cela signifie que les matériaux à forte conductivité thermique (par exemple les plastiques chargés de métal) refroidissent plus rapidement que ceux à faible conductivité thermique (certains plastiques techniques par exemple).

2. Cristallinité : Les polymères semi-cristallins (par exemple, le polyéthylène, le polypropylène) prennent plus de temps à refroidir que les polymères amorphes (par exemple, le polystyrène, le polycarbonate) en raison du temps de formation des structures cristallines.

3. Capacité thermique spécifique : Les matériaux ayant une capacité thermique spécifique plus élevée nécessitent plus d'énergie pour être refroidis à la même température, ce qui se traduit par des temps de refroidissement plus longs.

Aspect des moules

1. Conception du système de refroidissement : Il est important d'avoir un système de refroidissement bien conçu afin de minimiser le temps de refroidissement du composant. La disposition, le diamètre et la longueur des canaux de refroidissement ont un impact direct sur la capacité de refroidissement du liquide.

2. Matériau du moule : La conductivité thermique du matériau du moule influe sur le temps de refroidissement. Les moules en alliage de cuivre sont également de bons conducteurs de chaleur et nécessitent donc moins de temps de refroidissement que les moules en acier.

3. Traitement de la surface du moule : Le temps de refroidissement est également lié aux caractéristiques de la surface du moule. Une surface rugueuse et un revêtement plus épais ralentiront la vitesse de refroidissement, tandis qu'une surface lisse et un revêtement thermoconducteur amélioreront l'efficacité du refroidissement.

4. Disposition des canaux d'eau de mouillage : En cours de moule d'injection Pour la conception du canal de circulation de l'eau, il est nécessaire d'analyser tous les facteurs susceptibles de causer des problèmes dans la structure du produit. À cette fin, il peut être nécessaire de proposer différentes conceptions de canaux de circulation de l'eau. Les canaux d'eau des moules doivent, dans la mesure du possible, choisir des canaux d'eau rectilignes, minimiser les conceptions contenant de nombreux puits de refroidissement et coins, et minimiser l'eau morte. Au stade de la conception du moule, la disposition des canaux d'eau de refroidissement peut être raisonnablement arrangée pour garantir l'effet de refroidissement.

5. Température du moule : Elle est établie par le calcul de la température réelle des points d'entrée et de sortie de l'eau sur la cavité du moule. Si la variation thermique entre les différentes régions et la variation thermique avec la température de consigne peuvent être régulées dans la plage de ±5℃, cela signifie toujours que le refroidissement fondamental est satisfaisant.

6. Entretien quotidien des moules d'injection : S'il y a de l'huile ou de la saleté sur la surface du moule, l'efficacité du refroidissement sera généralement réduite. Il est nécessaire de nettoyer régulièrement la surface de la cavité et d'utiliser une machine de nettoyage pour nettoyer le canal d'eau du moule. Pendant le fonctionnement normal de l'usine, en particulier pendant les inspections quotidiennes des démarrages locaux, il est nécessaire d'accorder plus d'attention à la surveillance du flux d'eau de refroidissement, et les diverses anomalies doivent être traitées en temps opportun.

Paramètres de traitement

1. Température du moule : Plus la température du moule est élevée, plus le temps de refroidissement est long. L'abaissement de la température du moule peut raccourcir le temps de refroidissement.

2. Température et pression d'injection : La chaleur à l'intérieur du moule augmente à mesure que la température d'injection et la pression augmentent, ce qui allonge le temps de refroidissement. Le réglage de ces paramètres peut réduire l'accumulation de chaleur.

3. Vitesse d'injection : Plus la vitesse d'injection est élevée, plus la chaleur de cisaillement est importante et plus le temps de refroidissement est long. L'une des mesures que les opérateurs peuvent prendre pour réduire le temps de refroidissement est de réduire la vitesse d'injection.

Facteurs environnementaux

1. Température et humidité ambiantes : Le processus de refroidissement est influencé par la température et les niveaux d'humidité dans la zone de production. Les températures élevées et l'humidité prolongent le temps de refroidissement, tandis que les températures basses et l'humidité le raccourcissent.

2. Température et débit du fluide de refroidissement : Le taux de température et de débit affecte également le refroidissement dans le système. Il est également possible d'améliorer la vitesse de refroidissement en diminuant la température du fluide de refroidissement et en augmentant le débit.

Méthodes pour réduire le temps de refroidissement

Optimiser la sélection des matériaux

Choisissez des matériaux ayant un coefficient de conductivité thermique plus élevé, il peut s'agir de plastiques avec des additifs supplémentaires. Les mesures suivantes sont recommandées pour améliorer la conductivité thermique de la formule obtenue : Inclure des additifs thermoconducteurs dans la composition, par exemple des additifs à base de poudre d'aluminium ou de poudre de cuivre des plastifiants en poudre.

Améliorer la conception des moules

1. Optimiser la conception des canaux de refroidissement : Les canaux de refroidissement doivent être correctement conçus pour assurer un refroidissement uniforme de la surface du moule. Une autre méthode consiste à utiliser des canaux de refroidissement en spirale ou des systèmes de refroidissement à circuits multiples.

2. Utiliser des moyens de refroidissement à haute efficacité : Le refroidissement peut être effectué à l'aide d'autres fluides ayant une plus grande capacité de refroidissement, tels que l'huile et les gaz réfrigérés autres que l'eau.

3. Sélectionner les matériaux du moule : Utiliser des matériaux dont la conductivité thermique est plus élevée que celle de l'acier ; il peut s'agir de cuivre et d'alliages, y compris l'aluminium.

4. Traitement de la surface du moule : Il convient d'appliquer un revêtement thermoconducteur ou un placage sur la surface du moule afin d'améliorer la conductivité thermique.

5. Conception de refroidissement équilibré : Optimiser la conception des moules pour assurer un refroidissement uniforme de toutes les parties du produit plastique, afin d'éviter les tensions et les déformations internes.

Réglage des paramètres de traitement

1. Abaisser la température du moule : Vous pouvez également utiliser des dispositifs de refroidissement pour abaisser la température du moule, comme un système d'eau réfrigérée, un système d'air froid ou des sprays réfrigérants.

2. Optimiser la température et la pression d'injection : Optimiser la température et la pression de l'injection pour contrôler l'accumulation de chaleur sans affecter la qualité du produit.

3. Contrôle de la vitesse d'injection : Ajuster la vitesse d'injection pour éviter une chaleur de cisaillement excessive et réduire ainsi le temps de refroidissement.

4. Prolonger le temps de maintien : Un temps de maintien sous pression plus élevé peut renforcer l'effet de refroidissement.

Utiliser des technologies de refroidissement auxiliaire

1. Technologie de refroidissement par impulsion : Étant donné que la vitesse de refroidissement du fluide de refroidissement peut également avoir un effet sur l'efficacité du processus, il est recommandé de modifier périodiquement le débit de refroidissement et la température du fluide.

2. Technologie de refroidissement à fréquence variable : Analyser les ajustements nécessaires du débit et de la température du fluide de refroidissement en fonction des changements de température du moule.

3. Traitement de la surface du moule : On peut utiliser un revêtement conducteur de chaleur, une couche de placage conducteur de chaleur pour aider à optimiser la conduction thermique du moule.

Tirer parti de la technologie de simulation informatique

1. Simulation de la dynamique des fluides numérique (CFD) : En utilisant un logiciel de simulation, différentes dispositions de l'eau de refroidissement sont essayées et la convection du fluide dans les canaux de refroidissement du moule est étudiée pour parvenir à la conception optimale.

2. Analyse du champ de température des moules : Analyser les changements de température qui se produisent pendant le moulage pour vérifier les zones qui prennent plus de temps à refroidir et faire les ajustements nécessaires.

3. Simulation du processus d'injection : Afin de trouver d'autres paramètres qui réduiront le temps de refroidissement du moulage par injection, utilisez le logiciel de simulation pour développer le processus d'injection.

Conclusion

Le temps de refroidissement est l'un des paramètres les plus importants du moulage par injection, car il détermine la qualité du produit final, le temps de cycle nécessaire et la productivité du processus. Pour réduire le temps de refroidissement dans le moulage par injection, il est essentiel de prendre en compte des facteurs tels que l'épaisseur de la paroi, le maintien d'un temps de refroidissement approprié, la température de refroidissement appropriée, la garantie d'un temps de refroidissement adéquat et la mise en œuvre de techniques efficaces de refroidissement du moule, car un temps de refroidissement insuffisant peut avoir un impact négatif sur l'ensemble du processus de moulage par injection. moulage par injection le temps de cycle. Par conséquent, pour réduire le temps de refroidissement, plusieurs approches peuvent être appliquées, telles que la sélection des matériaux, la conception des moules, les paramètres du processus et l'application de technologies de refroidissement auxiliaires. Les nouvelles technologies et les nouveaux matériaux qui seront développés au fil du temps offriront de meilleures chances de réduire encore le temps de coupe à l'avenir.