Introduction : Le moulage par injection est un procédé de fabrication courant qui consiste à injecter une matière plastique dans un moule, puis à déformer la matière et enfin à la former en la chauffant et en la refroidissant. Cependant, au cours du processus de moulage par injection, des déformations se produisent parfois, ce qui affecte la qualité et l'efficacité de la production du produit. Les raisons de la déformation par gauchissement sont nombreuses et il est souvent difficile de les résoudre en s'appuyant uniquement sur les paramètres du processus.

En combinant des informations pertinentes et une expérience professionnelle réelle, voici une analyse des causes et des solutions pour le gauchissement du plastique moulage par injection gauchissement.

Qu'est-ce que le gauchissement ?

Cela signifie que la forme du produit moulé par injection est différente de la forme de la cavité du moule, ce qui est l'un des défauts courants des produits en plastique.

Causes du gauchissement dans le moulage par injection

Le gauchissement dans le moulage par injection est dû à de nombreuses raisons, dont certaines sont courantes :

Structure du moule

En ce qui concerne les moules, les facteurs qui affectent la déformation des pièces en plastique comprennent principalement le système de coulée, le système de refroidissement et le système d'éjection.

Système de portillon

La position, la forme et le nombre de portes du moule d'injection influencent la manière dont le plastique remplit la cavité du moule, ce qui peut entraîner une déformation de la pièce en plastique.

Plus la distance d'écoulement est grande, plus la contrainte interne causée par la compensation de l'écoulement et du retrait entre la couche gelée et la couche centrale d'écoulement est importante.

Inversement, plus la distance d'écoulement est courte, plus le temps d'écoulement entre la porte et la fin de l'écoulement de la pièce est court, plus l'épaisseur de la couche gelée pendant le remplissage du moule est fine, plus la contrainte interne est faible et la déformation par gauchissement est fortement réduite.

Pour certaines pièces plastiques plates, si une seule porte centrale est utilisée, les pièces plastiques seront déformées après le moulage car le taux de rétrécissement dans la direction du diamètre est plus important que le taux de rétrécissement dans la direction circonférentielle. L'utilisation de plusieurs points d'injection ou de films d'injection permet d'éviter efficacement les déformations.

Lors de l'utilisation de portillons pour le moulage, l'emplacement et la quantité de portillons ont également un effet important sur le degré de déformation de la pièce en plastique, car le retrait du plastique n'est pas le même dans toutes les directions.

En outre, l'utilisation de plusieurs portes peut raccourcir le rapport d'écoulement du plastique (L/t), ce qui rend la densité de la matière fondue dans la cavité du moule plus homogène et les variations de retrait plus régulières. Dans le même temps, l'ensemble de la pièce en plastique peut être remplie à une pression d'injection plus faible. Une pression d'injection plus faible peut réduire la tendance du plastique à avoir une orientation moléculaire ou d'alignement des fibres et réduire sa contrainte interne, ce qui réduit la déformation de la pièce en plastique.

Système de refroidissement

Lorsque vous injectez du plastique, la pièce refroidit de manière inégale. La pièce se rétracte donc de manière irrégulière. Le rétrécissement inégal fait plier la pièce. La courbure fait se déformer la pièce.

Si la différence de température entre la cavité du moule et le noyau utilisé dans le moulage par injection de pièces plastiques plates (telles que les coques de batterie de téléphone portable) est trop importante, la matière fondue proche de la surface froide de la cavité du moule se refroidira rapidement, tandis que la couche de matière proche de la surface chaude de la cavité du moule continuera à se rétracter. Ce retrait inégal entraîne une déformation du plastique.

Par conséquent, le refroidissement du moule d'injection doit veiller à ce que la température de la cavité et celle du noyau tendent à s'équilibrer, et la différence de température entre les deux ne doit pas être trop importante (à ce stade, deux régulateurs de température du moule peuvent être envisagés).

Lorsque vous réfléchissez à l'équilibre des températures à l'intérieur et à l'extérieur de la pièce en plastique, vous devez également penser à l'équilibre des températures de chaque côté de la pièce en plastique. En d'autres termes, lorsque le moule refroidit, il faut essayer de maintenir la température de la cavité et celle du noyau aussi égales que possible. De cette manière, chaque partie de la pièce en plastique refroidit à la même vitesse, de sorte que chaque partie se rétracte à la même vitesse et qu'il n'y ait pas de déformation.

La disposition des trous d'eau de refroidissement sur le moule est très importante. Après avoir déterminé la distance entre la paroi du tube et la surface de la cavité, la distance entre les trous d'eau de refroidissement doit être aussi faible que possible pour garantir une température uniforme de la paroi de la cavité.

En outre, comme la température du fluide de refroidissement augmente avec la longueur du canal d'eau de refroidissement, il y aura une différence de température entre la cavité du moule et le noyau le long du canal d'eau. Par conséquent, la longueur de chaque canal d'eau du circuit de refroidissement doit être inférieure à 2 mètres.

Pour les moules de grande taille, plusieurs circuits de refroidissement doivent être mis en place, et l'entrée d'un circuit doit être proche de la sortie d'un autre circuit. Pour les longues pièces en plastique, il convient d'utiliser des canaux d'eau droits. (La plupart de nos moules utilisent des circuits en forme de S, ce qui ne favorise pas la circulation, mais prolonge le cycle).

Système d'éjection

La conception du système d'éjection a également une incidence directe sur la déformation des pièces en plastique. Si le système d'éjection est déséquilibré, la force d'éjection sera déséquilibrée et la pièce en plastique se déformera.

Par conséquent, lors de la conception du système d'éjection, il faut s'efforcer de trouver un équilibre avec la résistance au démoulage. En outre, la section transversale de la tige d'éjection ne doit pas être trop petite pour éviter que la pièce en plastique ne soit déformée en raison d'une force excessive par unité de surface (en particulier lorsque la température de démoulage est trop élevée).

La tige d'éjection doit être placée le plus près possible de la pièce qui résiste le plus au démoulage. Sans affecter la qualité des pièces en plastique (y compris leur utilisation, leur précision dimensionnelle, leur aspect, etc.), il convient d'utiliser le plus grand nombre possible de tiges d'éjection afin de réduire la déformation globale des pièces en plastique (c'est pourquoi les tiges d'éjection sont remplacées par des blocs d'éjection).

Lorsque l'on utilise des plastiques souples (comme le TPU) pour fabriquer des pièces en plastique à paroi mince à cavité profonde, en raison de la grande résistance au démoulage et du matériau souple, si l'on n'utilise qu'une seule méthode d'éjection mécanique, les pièces en plastique seront déformées, voire pénétrées ou pliées, et les pièces en plastique seront mises au rebut. Si vous utilisez une combinaison de composants multiples ou de pression de gaz (liquide) et d'éjection mécanique, l'effet sera meilleur (sera utilisé plus tard).

Stade de plastification

L'étape de plastification est celle où les particules vitreuses se transforment en une masse gluante (nous avons parlé des trois états de plastification des matières premières en formation). Au cours de cette étape, la différence de température du polymère dans les directions axiale et radiale (par rapport à la vis) soumet le plastique à des contraintes ; en outre, la pression d'injection, la vitesse et d'autres paramètres de la machine d'injection influencent grandement la façon dont les molécules s'alignent lorsque le moule se remplit, ce qui provoque des déformations.

Étape de remplissage et de refroidissement

Le plastique fondu est injecté dans le moule sous la pression d'injection, puis refroidi et solidifié dans le moule. Ce processus est l'étape clé de la production de moulage par injection. Dans ce processus, la température, la pression et la vitesse sont interdépendantes et ont un impact important sur la qualité et l'efficacité de la production des pièces en plastique.

Une pression et un débit plus élevés produisent un taux de cisaillement élevé, qui entraîne des différences d'orientation moléculaire parallèlement au sens d'écoulement et perpendiculairement au sens d'écoulement, et produit un "effet de congélation". L'"effet de congélation" produit une contrainte de congélation et forme une contrainte interne sur les pièces en plastique.

La température influe sur le gauchissement de la manière suivante :

Les différences de température entre les surfaces supérieure et inférieure de la pièce en plastique provoquent des contraintes et des déformations thermiques. Les différences de température entre les différentes zones de la pièce en plastique provoquent un retrait inégal. Des conditions de température différentes affectent la charge ou le renfort en fibres.

Rétrécissement des produits moulés par injection

La principale raison pour laquelle les produits moulés par injection se déforment est que le retrait des pièces en plastique est inégal. Si l'effet de rétrécissement au cours du processus de remplissage n'est pas pris en compte lors de la conception du moule, la forme réelle du produit sera très différente des exigences de conception, et une déformation importante entraînera la mise au rebut du produit (c'est le problème du taux de rétrécissement).

Outre la déformation due au remplissage, la différence de température entre les parois supérieure et inférieure du moule entraîne également des différences de retrait entre les surfaces supérieure et inférieure de la pièce en plastique, ce qui provoque un gauchissement. Pour l'analyse du gauchissement, le retrait lui-même n'est pas important, mais la différence qui crée des contraintes internes dans le retrait est importante.

Lorsque vous fabriquez des pièces en plastique par moulage par injection, les molécules de plastique s'alignent dans le sens de l'écoulement du plastique. Le plastique se rétracte donc davantage dans le sens de l'écoulement du plastique qu'il ne le fait dans le sens du haut et du bas. Les pièces en plastique se déforment donc (c'est ce qu'on appelle l'anisotropie).

Normalement, un retrait uniforme n'entraîne que des changements dans le volume des pièces en plastique, et seul un retrait irrégulier peut provoquer une déformation. La différence entre les taux de retrait des matériaux cristallins dans le sens de l'écoulement et dans le sens vertical est plus importante que celle des plastiques non cristallins, et leur taux de retrait est également plus important que celui des plastiques non cristallins.

Le retrait important des plastiques cristallins et leur anisotropie de retrait se superposent, d'où une tendance à affecter le gauchissement des pièces en plastique cristallin beaucoup plus importante que celle des plastiques non cristallins.

Contrainte thermique résiduelle

Lorsque vous faites des choses avec moulage par injectionLa chaleur dégagée par le processus peut faire se déformer le produit. C'est une mauvaise chose car cela rend le produit moins bon. La chaleur peut faire se déformer le produit de différentes manières, mais je ne vais pas en parler maintenant.

Mesures d'amélioration du gauchissement des pièces moulées par injection

Influence de la conception du moule

En ce qui concerne la conception des moules, les éléments qui influencent la déformation des pièces en plastique sont principalement le système de coulée, le système de refroidissement, le système d'éjection, etc.

Système de portillon

a) La position, la forme et le nombre de portes du moule d'injection influencent la manière dont le plastique remplit la cavité du moule, ce qui peut entraîner une déformation de la pièce en plastique. Plus la distance d'écoulement du plastique est longue, plus il crée de contraintes à l'intérieur de la pièce lorsqu'il s'écoule et se rétracte entre la couche gelée et la couche d'écoulement centrale.

D'autre part, plus la distance entre la porte et l'extrémité de la pièce est courte, plus la couche gelée est mince lors du remplissage du moule, moins il y a de contraintes à l'intérieur de la pièce et moins elle se déforme.

b) Pour certaines pièces plastiques plates, si vous n'utilisez qu'un seul portillon central, le taux de rétrécissement dans le sens du diamètre est supérieur au taux de rétrécissement dans le sens de la circonférence, et les pièces plastiques seront déformées après le moulage. L'utilisation de plusieurs points d'injection ou de films d'injection permet d'éviter efficacement les déformations.

c) Pour les pièces plastiques longues et en forme de bande, la porte est placée à l'extrémité et la matière en fusion s'écoule dans le sens de la longueur, ce qui permet de réduire la déformation causée par la conception de la porte au milieu.

d) Lors de l'utilisation de portes ponctuelles pour le moulage, en raison de l'anisotropie du retrait plastique, l'emplacement et le nombre de portes ont une grande influence sur le degré de déformation de la pièce en plastique. En outre, l'utilisation de plusieurs portes peut également réduire le rapport d'écoulement (L/t) du plastique, de sorte que la densité de la matière fondue dans la cavité du moule est plus uniforme et que le retrait est plus uniforme.

e) Pour les produits en forme d'anneau, la rondeur du produit final est également affectée par les différentes formes d'ouverture, et il peut être rempli avec une pression d'injection plus faible. La pression plus faible de la cavité d'injection peut réduire la tendance à l'orientation moléculaire du plastique, réduire sa contrainte interne et donc réduire la déformation de la pièce en plastique.

Système de refroidissement

a) Si les caractéristiques de fusion et de refroidissement de la pièce moulée par injection sont inégales, la pièce en plastique se rétrécit de manière inégale. Cette différence de rétrécissement crée un moment de flexion et provoque le gauchissement de la pièce en plastique.

Si la différence de température entre la cavité du moule et le noyau utilisé pour mouler par injection des pièces plastiques plates (comme les coques de batterie de téléphone portable) est trop importante, la matière fondue proche de la surface froide de la cavité du moule se refroidira rapidement, tandis que la matière proche de la surface chaude de la cavité du moule continuera à se rétracter.

Ce retrait inégal entraînera une déformation de la pièce en plastique. Par conséquent, lors du refroidissement du moule d'injection, il convient de veiller à ce que la température de la cavité et celle du noyau s'équilibrent et que la différence de température entre les deux ne soit pas trop importante (à ce stade, vous pouvez envisager d'utiliser deux contrôleurs de température du moule).

b) La température des deux côtés de la pièce moulée par injection doit être la même. Lorsque le moule refroidit, la température de la cavité et celle du noyau doivent rester identiques dans la mesure du possible. De cette manière, la pièce en plastique refroidit partout à la même vitesse, ce qui lui permet de rétrécir uniformément et de ne pas se déformer.

c) La disposition des trous d'eau de refroidissement sur le moule est cruciale. Elle comprend le diamètre des trous d'eau de refroidissement, l'espacement des trous d'eau b, la distance entre la paroi du tube et la surface de la cavité, et l'épaisseur de la paroi du produit.

Une fois que la distance entre la paroi du tube et la surface de la cavité est déterminée, la distance entre les trous d'eau de refroidissement doit être aussi faible que possible pour garantir une température uniforme de la paroi de la cavité.

d) Éléments à prendre en compte pour déterminer le diamètre du trou d'eau de refroidissement. Quelle que soit la taille du moule, le diamètre du trou d'eau ne doit pas être supérieur à 14 mm, sinon le liquide de refroidissement aura du mal à circuler de manière turbulente. En général, le diamètre du trou d'eau peut être déterminé en fonction de l'épaisseur moyenne de la paroi du produit.

Lorsque l'épaisseur moyenne de la paroi est de 2 mm, le diamètre du trou d'eau est de 8 à 10 mm ; lorsque l'épaisseur moyenne de la paroi est de 2 à 4 mm, le diamètre du trou d'eau est de 10 à 12 mm ; lorsque l'épaisseur moyenne de la paroi est de 4 à 6 mm, le diamètre du trou d'eau est de 10 à 14 mm.

e) La température du fluide de refroidissement augmentant avec la longueur du canal d'eau de refroidissement, il y aura une différence de température entre la cavité et le noyau du moule le long du canal d'eau. Par conséquent, la longueur de chaque canal d'eau du circuit de refroidissement doit être inférieure à 2 mètres.

f) Pour les pièces plastiques carrées, l'effet de refroidissement est renforcé par l'incorporation de cuivre aux quatre coins du moule. Les quatre coins sont les endroits où la chaleur s'accumule, ce qui améliore la déformation des pièces.

9) Il est conseillé de mettre plusieurs circuits de refroidissement dans les grands moules et de placer l'entrée d'un circuit près de la sortie d'un autre circuit. Pour les longues pièces en plastique, il est préférable d'utiliser des canaux d'eau à passage direct.

Système d'éjection

a) La conception du système d'éjection a également une incidence directe sur la déformation des pièces en plastique. Si le système d'éjection est déséquilibré, la force d'éjection sera déséquilibrée et le plastique moulé par injection sera déformé. Par conséquent, lors de la conception du système d'éjection, celui-ci doit être équilibré avec la force positive de démoulage.

b) Optimiser l'effet de démoulage (placer la goupille d'éjection à la position de la nervure/de l'os) pour améliorer les changements causés par un mauvais démoulage des pièces en plastique.

c) La section de la tige d'éjection ne doit pas être trop petite pour éviter que les pièces en plastique ne soient déformées en raison d'une force excessive par unité de surface (en particulier lorsque la température de démoulage est élevée).

d) Placer la tige d'éjection le plus près possible de la pièce qui présente la plus grande résistance au démoulage.

e) Placer autant de tiges d'éjection que possible sans affecter la qualité des pièces en plastique (y compris les exigences d'utilisation, la précision dimensionnelle, l'apparence, etc. Si nécessaire, remplacer les tiges d'éjection par des blocs d'éjection.

f) Lorsque vous utilisez des plastiques souples (comme le TPU) pour fabriquer des pièces en plastique avec des parois à cavité profonde, en raison de la grande résistance au démoulage et des fibres souples des matériaux renforcés, si vous utilisez une seule méthode d'éjection mécanique, les pièces en plastique seront déformées, voire traversées ou pliées, et vous devrez les jeter. Si vous utilisez une combinaison de composants multiples ou de pression d'air (liquide) et d'éjection mécanique, vous obtiendrez de meilleurs résultats.

9) Pour les moules à cavité profonde, nous ajoutons des dispositifs d'admission d'air à l'avant et à l'arrière des moules afin d'améliorer la déformation par aspiration.

Stade de plastification

Le contrôle de l'injection en plusieurs étapes permet de régler raisonnablement la pression d'injection en plusieurs étapes, la vitesse d'injection, la pression de maintien et la méthode sol en fonction de la structure du canal, de la forme de la porte et de la structure de la pièce moulée par injection. Cela permet d'éviter les déformations par gauchissement.

Refroidissement des moules

Le plastique refroidit à des vitesses différentes, ce qui le fait rétrécir de manière inégale. Cette contraction inégale crée une force de flexion qui déforme la pièce en plastique.

Par exemple, lors du moulage par injection de pièces plastiques plates, si la différence de température entre la cavité du moule et le noyau est trop importante, le plastique se refroidira rapidement près de la surface froide de la cavité du moule, mais le matériau situé près de la surface chaude de la cavité du moule continuera à se rétracter.

Ce retrait inégal entraînera une déformation de la pièce en plastique. Par conséquent, lorsque vous refroidissez le moule d'injection, vous devez vous assurer que la température de la cavité et du noyau est équilibrée et que la différence de température entre les deux n'est pas trop importante.

La disposition des trous d'eau de refroidissement sur le moule est également très importante. Après avoir déterminé la distance entre la paroi du tube et la surface de la cavité, la distance entre les trous d'eau de refroidissement doit être aussi faible que possible pour garantir l'uniformité de la température de la paroi de la cavité.

En même temps, comme la température du fluide de refroidissement augmente avec la longueur du canal d'eau de refroidissement, la cavité du moule et le noyau auront une différence de température le long du canal d'eau.

Par conséquent, la longueur du canal d'eau de chaque circuit de refroidissement doit être inférieure à 2 mètres. Plusieurs circuits de refroidissement doivent être installés dans de grands moules, et l'entrée d'un circuit est située à proximité de la sortie d'un autre circuit.

Pour les longues pièces en plastique, il convient d'utiliser un circuit de refroidissement afin de réduire la longueur du circuit de refroidissement, c'est-à-dire de réduire la différence de température du moule, de manière à garantir un refroidissement uniforme des pièces en plastique.

Rétrécissement du produit

Normalement, un retrait uniforme n'affecte que le volume du plastique, et seul un retrait inégal provoque un gauchissement. La différence de retrait entre le sens d'écoulement et le sens vertical des plastiques cristallins est plus importante que celle des plastiques non cristallins.

Pour le processus d'injection en plusieurs étapes sélectionné sur la base de l'analyse de la forme géométrique du produit, en raison de la faible épaisseur de la paroi et de la grande longueur d'écoulement du produit, la matière fondue doit s'écouler rapidement,

Sinon, elle est facile à refroidir et à solidifier, et l'injection à grande vitesse devrait être réglée à cet effet. Cependant, l'injection à grande vitesse apporte beaucoup d'énergie cinétique à la matière fondue, et lorsque la matière fondue s'écoule vers le fond, elle produit beaucoup d'impact inertiel, ce qui entraîne une perte d'énergie et un débordement. À ce moment-là, la matière fondue doit ralentir le débit et réduire la pression de remplissage.

Et maintenir ce que l'on appelle la pression de maintien afin que la matière fondue puisse compléter le retrait de la matière fondue dans la cavité du moule avant que l'opercule ne se solidifie. Il en résulte des exigences en matière de vitesse et de pression d'injection en plusieurs étapes dans le moule. moulage par injection processus.

Contrainte thermique résiduelle

Lorsque le plastique est moulé, il ne refroidit pas uniformément et se rétracte donc de manière irrégulière. Cela signifie qu'il est soumis à des contraintes inégales à l'intérieur. Lorsque vous le démoulez, il se déforme en raison des tensions inégales.

La transformation de phase et le comportement de relaxation de contrainte du plastique de liquide à solide pendant la phase de refroidissement. Dans la zone non polymérisée, le plastique se comporte comme un fluide visqueux, décrit par le modèle des fluides visqueux. Dans la zone durcie, le plastique se comporte comme un matériau viscoélastique, décrit par le modèle linéaire standard des solides.

Par conséquent, les fabricants de moules ou les développeurs de produits peuvent utiliser le modèle de transformation de phase viscoélastique et la méthode des éléments finis en deux dimensions pour prévoir la contrainte thermique résiduelle et le gauchissement correspondant.

Conclusion

La conception du moule, le type de matériau plastique que vous utilisez et la façon dont vous utilisez la machine de moulage ont tous une influence différente sur le degré de déformation de vos pièces. Si vous souhaitez réparer vos pièces déformées, vous devez donc tenir compte de tous ces éléments.