Le temps de remplissage de la machine de moulage par injection est l'un des facteurs les plus cruciaux du moulage par injection. Il est lié non seulement à la qualité du produit vendu, mais aussi directement au nombre de ventes réalisées et au coût du produit. À cet égard, la pression de maintien fournie est un élément crucial de la machine de moulage par injection pour évaluer le temps nécessaire au remplissage du moule et peut donc être utilisée pour optimiser et améliorer la qualité des matériaux dans le moule d'injection afin de réduire les coûts associés. Cet article se concentre sur l'efficacité du lieu de travail de l'ingénieur et le calcul du temps nécessaire pour remplir le fût de la machine de moulage par injection ; l'effet de certains facteurs sur le temps de remplissage et les pratiques de calcul.

Aperçu du processus de moulage par injection

Moulage par injection est un processus au cours duquel on utilise la pression pour injecter du plastique fondu dans un moule, puis on le laisse refroidir pour qu'il se solidifie et prenne la forme voulue. Le processus comprend les étapes suivantes :

1. Plastification : Les thermoplastiques sont fondus dans un tonneau qui forme des granulés à haute température.

2. Injection : Le plastique fondu est ensuite poussé dans la cavité du moule.

3. Emballage : Deuxièmement, la pression est maintenue après l'injection pour contrer la tendance au rétrécissement du matériau injecté.

4. Refroidissement : La pression est maintenue pendant que le plastique refroidit et se solidifie dans le moule.

5. Ouverture du moule et retrait des pièces : La pièce est ensuite retirée lors de l'ouverture du moule.

Une partie du processus de moulage est le temps de remplissage ou le temps d'injection - le temps nécessaire pour que le plastique fondu passe de la vis à travers le cylindre et dans la cavité du moule et soit achevé.

Importance de la durée de remplissage

La précision du temps de remplissage est cruciale pour le moulage par injection et se reflète principalement dans les aspects suivants :

1. Qualité du produit : La durée du processus d'ablution a une influence significative sur la qualité du produit en termes d'état de surface, de tolérances globales et surtout sur la complexité de la cavité du produit. Dans ce cas, le produit sera imparfait - il présentera des défauts de surface si le temps de remplissage est trop long, des dimensions instables s'il est trop court, et des bulles rouges ou blanches à l'intérieur s'il est trop long ou trop court.

2. Efficacité de la production : Le temps nécessaire au processus de production est un facteur important, depuis la production initiale jusqu'à la mise sur le marché du produit. Le choix du moment approprié pour remplir l'équipement peut intensifier le pic de travail et améliorer l'efficacité.

3. Contrôle des coûts : L'utilisation de l'option d'augmentation du temps de remplissage pour l'optimisation permet de réduire la quantité de matériaux et d'énergie utilisés ainsi que les coûts de production.

Facteurs affectant le temps de remplissage

Le temps de remplissage du processus de moulage par injection est influencé par divers facteurs, dont les principaux sont les suivants :

1. Propriétés du matériau : Les matières plastiques peuvent avoir des propriétés d'écoulement différentes, c'est-à-dire que certaines peuvent fondre à une température plus basse, d'autres à une température plus élevée ; certaines peuvent être plus visqueuses que d'autres, et certaines peuvent être moins fluides que d'autres, ce qui fait que le temps de remplissage varie d'un matériau à l'autre. Par exemple, les matériaux à forte viscosité prolongent le temps de remplissage d'un moule.

2. Paramètres de la machine de moulage par injection : Le temps de remplissage dépend fortement des paramètres du système de moulage par injection, par exemple la vitesse de la vis, la pression d'injection ou le diamètre de la vis. L'augmentation de la vitesse et de la pression d'injection peut contribuer à minimiser le temps de remplissage.

3. Conception du moule : Le diamètre du coulisseau, la distance en porte-à-faux et le nombre de portes ainsi que la forme de la cavité du moule ont également une incidence sur le temps de remplissage. Une conception spéciale du moule peut parfois compromettre le temps de remplissage.

4. Conditions du processus : Le temps de remplissage dépend des conditions de traitement telles que la température du moule, la température de la matière fondue et le temps de refroidissement. Le choix des bons paramètres de traitement permet de réduire le temps nécessaire au remplissage du tube.

Méthodes de calcul du temps de remplissage

1. Méthode de la formule empirique

Dans la vie réelle, nous utilisons souvent des formules pour calculer le temps de remplissage. Ces formules sont généralement créées en examinant un grand nombre de données et en effectuant quelques calculs. Voici une formule courante :

t_f=𝑉/𝑄

où :

• t_fest le temps de remplissage ;
• 𝑉 est le volume de la cavité du moule ;
• 𝑄 est le débit d'injection.

Le débit d'injection 𝑄 peut être calculé par la formule suivante :

𝑄=𝐴⋅𝑣

où :

• 𝐴 est la section transversale du diamètre de la vis ;
• 𝑣 est la vitesse de la vis.

2. Méthode du modèle rhéologique

La méthode du modèle rhéologique est basée sur les propriétés rhéologiques de la matière plastique. Elle calcule le comportement d'écoulement de la matière dans le moule pour déterminer le temps de remplissage. Les modèles rhéologiques courants comprennent le modèle des fluides newtoniens et le modèle des fluides non newtoniens.

Modèle de fluide newtonien

Pour les fluides newtoniens, le comportement de l'écoulement répond à la formule suivante :

𝜏=𝜂⋅𝛾˙

où :

• τ est la contrainte de cisaillement ;
• η est la viscosité dynamique ;
• γ˙ est le taux de cisaillement.

Dans le modèle de fluide newtonien, le temps de remplissage peut être calculé à l'aide de la formule suivante :

𝑡_𝑓=𝑉/(𝐴⋅𝑣)

Modèle de fluide non newtonien

Pour les fluides non newtoniens, le comportement de l'écoulement est plus complexe, souvent décrit par le modèle de fluide de loi de puissance. Le comportement de l'écoulement du modèle de fluide de loi de puissance est décrit par l'équation suivante :

𝜏=𝑘⋅𝛾˙^𝑛

où :

• 𝑘 est l'indice de cohérence du flux ;
• 𝑛 est l'indice de comportement de l'écoulement.

Dans le modèle de fluide non newtonien, le calcul du temps de remplissage doit prendre en compte les caractéristiques d'écoulement non linéaires du matériau, ce qui est généralement réalisé par simulation numérique.

3. Méthode de simulation numérique

Le meilleur moyen de savoir combien de temps il faut pour remplir un moule est d'utiliser les mathématiques. Pour ce faire, vous pouvez utiliser des programmes informatiques spéciaux tels que Moldflow, Moldex3D et d'autres. Ces programmes utilisent les mathématiques pour déterminer comment le plastique s'écoule dans le moule.

Voici comment procéder :

1. Modélisation : Certains ont la possibilité d'utiliser un modèle 3D du moule avec toutes les parties telles que les cavités, les portes et les glissières.

2. Réglage des paramètres du matériau : Vous devez saisir des valeurs qui indiquent au programme comment le plastique est déplacé et à quelle température il est chauffé.

3. Réglage des paramètres du processus : Vous devez saisir des données qui indiquent au programme comment faire fonctionner la machine, par exemple la force avec laquelle il faut pousser le plastique et la température à laquelle il faut cuire le moule.

4. Simulation en cours d'exécution : Cela signifie qu'il est indispensable d'exécuter le programme informatique pour visualiser ce qui se passe lorsque le plastique est introduit dans le moule.

5. Analyse des résultats : Vous devez évaluer les réponses que le programme vous donne en ce qui concerne le temps nécessaire pour remplir le moule et la température.

La simulation numérique est meilleure que la méthode analytique car elle est précise pour les formes complexes et les matériaux aux propriétés compliquées, mais elle nécessite un logiciel spécial et une plus grande puissance de calcul.

4. Méthode de vérification expérimentale

Lorsque l'on calcule la durée de remplissage à l'aide de la méthode de vérification expérimentale, je tiens à préciser qu'il s'agit d'une méthode d'estimation de la durée de remplissage. Pour le processus pratique de fabrication du goût, la durée de remplissage est augmentée par petites étapes pour un nombre approprié de fois jusqu'à ce que le niveau optimal soit atteint.

Les étapes de la méthode de vérification expérimentale sont les suivantes : Les étapes de la méthode de vérification expérimentale sont les suivantes :

1. Réglage des paramètres préliminaires : Il faut d'abord évaluer les paramètres de conception, par exemple la pression ou la vitesse d'injection, sur la base de modèles théoriques ou de simulations informatiques.

2. Production de l'essai : Réalisation d'un essai et enregistrement du temps de remplissage du moule et de la qualité des pièces, en vue d'étudier le degré de précision des résultats obtenus à partir du modèle intégral de prédiction du remplissage du moule et de la qualité des pièces.

3. Ajuster et optimiser : Évaluer les résultats des essais, formuler un modèle pour modifier avec précision les paramètres du processus ou optimiser le temps de remplissage.

4. Déterminer les paramètres : Après un certain nombre de tests et d'ajustements, le temps de remplissage idéal est établi.

La force de la méthode de vérification expérimentale est qu'elle est simple et reproductible, mais elle est coûteuse et prend beaucoup de temps à réaliser.

Application pratique Analyse de cas

Pour mieux comprendre les méthodes de calcul du temps de remplissage, nous allons analyser un cas pratique.

Contexte de l'affaire

Une entreprise doit fabriquer un lot de boîtiers en plastique. Le matériau utilisé est le polypropylène (PP). La conception du moule est la suivante :

• Volume de la cavité : 200 cm³
• Diamètre du portillon : 2 mm
• Nombre de portes : 1

Moulage par injection Les paramètres de la machine sont les suivants :

• Diamètre de la vis : 30 mm
• Vitesse d'injection : 100 mm/s

Étapes de calcul

1. Méthode de la formule empirique :

Il faut d'abord calculer le débit d'injection :

A=π⋅(D/2)²=π⋅(30/2)²=706,86 mm²

𝑄=𝐴⋅𝑣=706.86 mm²⋅100 mm/s=70686 mm³/𝑠=70,686 cm³𝑠

Calculez ensuite le temps de remplissage :

𝑡_𝑓=𝑉/𝑄=200 cm³/70,686 cm³/𝑠≈2.83s

2. Méthode du modèle rhéologique :

En supposant que le polypropylène se comporte comme un fluide newtonien à cette température, son comportement à l'écoulement peut être simplifié comme suit :

𝑡_𝑓=𝑉/(𝐴⋅𝑣)=200 cm³/(706,86 mm²⋅100 mm/s)=200 cm³/70,686 cm³/𝑠≈2.83s

3. Méthode de simulation numérique :

Utilisation du logiciel Moldflow pour simuler les paramètres du moule et du matériau, définir les conditions du processus et exécuter la simulation. Le temps de remplissage était d'environ 2,85 secondes.

4. Méthode de vérification expérimentale :

Un essai de production a permis d'enregistrer un temps de remplissage d'environ 2,8 secondes. Après de multiples ajustements, le temps de remplissage final déterminé était de 2,8 secondes.

Stratégies d'optimisation du temps de remplissage

S'il est important de calculer le temps de remplissage avec précision, il est également important de l'optimiser. Voici quelques stratégies pour optimiser le temps de remplissage :

Optimisation des paramètres de la machine de moulage par injection

1. Vitesse d'injection : La vitesse d'injection que vous avez choisie est bonne car vous avez minimisé le temps de remplissage et vous ne mélangez pas le matériau lorsqu'il passe dans la machine à grande vitesse.

2. Pression d'injection : Lorsqu'elle est basse, cela signifie qu'il faudra plus de temps pour remplir le moule avec le liquide. Lorsqu'elle est élevée, cela signifie que vous pouvez remplir le liquide un peu plus rapidement, mais si elle est trop élevée, vous risquez de fissurer le moule ou de faire un flash.

3. Conception de la vis : Des modifications telles qu'une compression plus élevée de la vis peuvent également contribuer à faire fondre davantage le matériau et à mieux le mélanger, de sorte que le moule soit rempli.

Améliorer la conception des moules

1. Conception de la porte : Ils ont dit que si l'on ajoute des vannes ou si l'on déplace les vannes, le plastique s'écoule mieux et se remplit plus rapidement.

2. Design du coureur : Si vous rétrécissez les glissières, les raccourcissez et modifiez leur forme, le plastique s'écoulera mieux.

3. Conception de l'évent : Si vous faites plus de trous dans le moule pour que l'air puisse mieux sortir du moule, vous n'aurez pas de bulles et le plastique se remplira mieux.

Réglage des paramètres du processus

1. Température du moule : L'augmentation de la température du moule ralentit la vitesse de refroidissement du matériau et allonge le temps d'emballage.

2. Température de fusion : Si vous augmentez la température de fusion, la viscosité du matériau diminuera et il s'écoulera mieux lorsqu'il remplira le moule.

3. Temps d'injection : Il faut veiller à ne pas régler le temps d'injection sur une durée trop longue ou trop courte, sous peine d'obtenir des pièces de mauvaise qualité.

Utiliser les technologies de pointe

1. Simulation numérique : La recherche sur la technologie de simulation numérique peut nous aider à détecter rapidement le problème de remplissage et à ajuster les paramètres du processus et la conception du moule.

2. Contrôle intelligent : Nous pouvons utiliser un contrôle intelligent pour optimiser la machine de moulage par injection, par exemple en utilisant un système de contrôle de la pression pour contrôler la pression dans le système d'injection, et en ajustant le processus d'injection pour améliorer la stabilité et la précision du processus de remplissage.

3. Nouveaux matériaux : Le développement de nouveaux matériaux à haut débit peut réduire efficacement le temps de remplissage et augmenter l'efficacité de la production.

Application pratique Analyse de cas (suite)

Pour mieux comprendre les stratégies d'optimisation du temps de remplissage, poursuivons l'analyse du cas pratique précédent.

Optimisation des paramètres de la machine de moulage par injection

Après quelques expériences, nous avons constaté qu'en augmentant la vitesse d'injection à 150 mm/s, nous pouvions réduire considérablement le temps de remplissage sans sacrifier la qualité du produit. Voici les nouveaux temps de remplissage que nous avons calculés :

𝑄=706.86 mm²⋅150 mm/s=106029 mm³/𝑠=106,029 cm³/𝑠

𝑡_𝑓=200 cm³/106,029 cm³/𝑠≈1.89s

Améliorer la conception des moules

La simulation numérique a montré que l'ajout d'une autre porte serait un bon moyen d'améliorer le flux de matière et de réduire le temps de remplissage. Nous avons modifié le moule pour ajouter une porte supplémentaire et nous avons refait la simulation de remplissage. Le résultat a été un temps de remplissage d'environ 1,75 seconde.

Réglage des paramètres du processus

Nous avons également réalisé une expérience avec une température de moule de 80°C et une température de fusion de 220°C. Le temps de remplissage total était d'environ 1,70 seconde.

Utiliser les technologies de pointe

Nous avons utilisé le système de contrôle en temps réel pour optimiser le processus d'injection en ajustant certains facteurs afin de réduire le temps d'injection. Le temps de remplissage total optimisé était de 1,68 seconde.

Conclusion

Cet article fournit une discussion détaillée sur les différentes méthodes qui peuvent être utilisées pour calculer le processus de remplissage de la machine de moulage par injection, à savoir : la formule empirique, l'équation du modèle rhéologique, la simulation numérique et la validation expérimentale, et l'explique à l'aide d'un exemple. Ils comprennent Optimisation plus large des paramètres de la machine de moulage par injection ; Meilleure conception des moules ; Ajustement des paramètres du processus et utilisation de la technologie ; Toutes ces mesures peuvent contribuer à l'amélioration de l'efficacité du remplissage dans la mesure où elles sont susceptibles de garantir la qualité du produit.

Ces considérations sont très importantes dans la perspective du calcul et de l'optimisation du taux de remplissage optimal pour le moulage par injection. Elles permettent non seulement d'augmenter le taux de production et d'économiser des coûts, mais aussi d'améliorer considérablement la qualité des produits. Cet article présente une analyse technique et des méthodes concernant le calcul du temps de remplissage dans le moule à injection. processus de moulage par injectionqui peuvent être utilisés comme références pour aider au calcul et à l'optimisation du temps de remplissage dans le processus de moulage par injection.

Le moulage par injection continue de gagner du terrain grâce à l'innovation, et aucun signe de ralentissement n'est prévisible. À l'avenir, le processus de calcul et d'optimisation du temps de remplissage s'orientera vers une plus grande application des technologies intelligentes et numériques. Par exemple, les machines automatisées grâce à l'intelligence artificielle et au big data peuvent analyser de vastes volumes de production pour ajuster les paramètres du processus de moulage par injection afin d'améliorer l'efficacité du remplissage et la qualité des produits. En outre, l'évolution des nouveaux matériaux renforcera encore les réalisations de la technologie moderne pour raccourcir le temps de remplissage et réduire les coûts de production dans le processus de moulage par injection.

En conclusion, le calcul et l'optimisation du temps de remplissage est également une question difficile, et de nombreux aspects doivent être pris en compte pendant le processus de remplissage, et chaque processus de remplissage doit faire l'objet d'une vérification et d'une amélioration. Avec les améliorations et les perfectionnements de l les techniques de moulage par injection nous pouvons être en mesure d'obtenir des processus plus fiables, plus efficaces et plus stables pour ces applications et donc d'offrir des impacts plus positifs sur nos industries.