généralités outil Procédés d’injection cycle pression économie L’injection plastique 1) Généralités sur le processus 2) Conception d’un outil d’injection 3) Cycle d’injection et température 4) Pression d’injection 5) Considérations économiques 6) Anticipation du retrait retrait généralités outil Procédés d’injection cycle pression économie retrait 1) Généralités sur le processus Principe: Le matériau est mis en forme sous pression alors qu’il se trouve dans un état fluide. o L’outil de forme est complexe (moule d’injection) o l’état fluide du matériau est généralement obtenu par élévation de température La pièce est obtenue après refroidissement dans le moule Exemple de matériaux: •alliages à bas point de fusion (alliages de Al, Zn, Mg, Cu) résine (latex) •thermoplastiques (PE,PC,PA,ABS,PIC,POM) ol’état fluide est l’état naturel du matériau cross-linking, vulcanisation La pièce est obtenue après une réaction physico-chimique dans le moule Exemple de matériaux: •Plastiques thermodurcissables (Polyester, epoxy) Une fois solides, ces matériaux n’ont plus de transition à l’état liquide •Élastomères (caoutchouc) généralités Procédés d’injection cycle pression économie outil retrait Avantages Adapté pour des pièces de géométries complexes. •de l’outil, Grande précision et bons états de surfaces possibles, cela dépend Haute cadence de production. •des paramètres d’injection. Vaste gamme de matériaux (plastiques, métaux). Possibilité d’obtenir des propriétés sur-mesure en ajoutant des colorants, des lubrifiants, des charges (fibres, billes). Désavantages Procédés MIM et CIM = combinaison de injection+déliantage+frittage) Inapplicable avec certains matériaux (matériaux réfractaires). Conception extrêmement difficile de l’outillage , problèmes potentiels •de remplissage, •de retrait. Prix élevé de l’outillage. outils prototypes souvent nécessaires généralités outil Procédés d’injection cycle pression économie 2) Conception d’un outil d’injection Exemple: La conception d’un moule pour produire des gobelets retrait généralités outil Puits de goupilles Procédés d’injection cycle pression économie goupilles de centrage retrait Pièce usinée (EDM,HSM) Carcasse vis vis Carcasse Poinçon Pièce usinée (EDM,HSM) Matrice Canal d’injection généralités outil Procédés d’injection cycle pression économie Canaux de refroidissement retrait généralités outil Procédés d’injection cycle pression économie Forces de fermeture (hydrauliques) Plan de joint retrait généralités outil Procédés d’injection cycle pression économie retrait Injection de polymère (thermoplastique) à l’état fluide Vis sans fin généralités outil Procédés d’injection cycle pression économie retrait Injection de polymère (thermoplastique) à l’état fluide généralités outil Procédés d’injection cycle pression économie retrait Attention: Ø pls gr. côté poinçon Sinon la carotte obstruerait le canal d’injection carotte La pièce reste solidaire du poinçon!!!! généralités outil Procédés d’injection cycle pression économie Système d’éjection Plaque d’éjection éjecteurs ressort Butées d’jections retrait généralités outil Procédés d’injection cycle pression économie Système d’éjection carotte Chute de la pièce retrait généralités outil Procédés d’injection cycle pression économie retrait Il existe des moules techniquement plus complexes: 1)Les moules à canaux chauds pour éviter les carottes 2)Les moules à plusieurs plaques pour couper les carottes automatiquement 3)Les moules à tiroirs pour injecter des pièces avec des cavités orientées différemment 4)Les moules à cavités variables pour combiner des polymères différents outil retrait Exemple de moule à deux plaques Plan de joint 2 2ème mouvement Possibilité de placer des brides amovibles 1er mouvement généralités Procédés d’injection cycle pression économie Dispositif d’éjection de la carotte généralités outil Procédés d’injection cycle pression économie 3) Cycle d’injection et température Un cycle se décompose en: Phases 1) fermeture du moule 2) injection du plastique 3) maintien (refroidissement) 4) ouverture du moule 5) éjection de la pièce % temps 12,5% 75% 12,5% retrait Procédés d’injection généralités outil cycle pression économie retrait Température en cours de cycle et cycles permanents Cycles de chauffage Les temp. à l’éj. augmentent Cycles permanents 3ème cycle Les temp. à l’éj. sont stables temp. à la 1ère éj.~temp à la 2ème inj. Température en un point du moule généralités outil Procédés d’injection cycle pression économie retrait En améliorant - la géométrie des canaux de refroidissement - les propriétés du fluide caloporteur On peut -Raccourcir la durée du cycle Augmentation de la productivité du moule -Améliorer l’homogénéité du refroidissement Production de pièces de meilleure qualité généralités outil Procédés d’injection cycle pression économie retrait Diminution du temps de cycle par optimisation de la géométrie des canaux 13.5s objectif Gain: 4.3s 9.2s généralités outil Procédés d’injection cycle pression économie retrait La pression pinj avec laquelle on doit injecter le polymère dépend de la distance extrême de la pièce au pt.d’injection: L[mm] de l’épaisseur minimale de la pièce: e[mm] de la viscosité du polymère: [Pa·s] du débit nécessaire: Q [mm3/s] pinj patm 8QL e4 Obtenue souvent sur une abaque Procédés d’injection généralités outil cycle pression économie retrait Abaque pour la pression d’injection d’un materiau à faible viscosité ( ~ 170 Pa.s) dans un moule simple: Tient compte de Q et de µ Correction: (L/e) Matériau PE, PS, PP PA6, PA66 ABS, SAN CA, POM PMMA PC, PPO, PVC Comportement en 1/e3 (e) Corr. 1.0 1.3 1.4 1.5 1.6 1.9 généralités outil Procédés d’injection cycle pression économie retrait La pression pinj permet de dimensionner la force de fermeture de la presse: F fermeture S p pinj pression d’injection Surface de la pièce projetée perpendiculairement à la direction de fermeture généralités outil Procédés d’injection cycle pression économie nC (M1 M 2 ) P m N n retrait Prix d’une pièce P Éventuellement limité par la force de fermeture de la presse Popt nopt N (M1 M 2 ) C nombre d ’empreintes n généralités outil Procédés d’injection cycle pression économie retrait 6) Anticipation du retrait On veut produire par injection un bouchon carré. Dans la situation de fonctionnement (p=1atm,T=20ºC) les cotes a,b,c,e,f et h doivent avoir des valeurs précises. A quelles cotes doit-on usiner la cavité du moule? C'est pour répondre à cette question que l'on doit anticiper le retrait du plastique entre la situation d'injection et la situation d'utilisation de la pièce généralités outil Procédés d’injection cycle pression économie retrait Exemple: anneau cyclindrique dans la transition injection-éjection Les cotes e,h,Ri sont associées: V piece 2Ri eh e est libre e est bloquée h est libre h est bloquée Ri est libre Ri est bloquée Les cotes e,h,Re sont associées: plan de joint e est libre e est bloquée h est libre h est bloquée ReRe est libre n’est ni libre Re ni est bloquée bloquée 1 2 e ie h ie ie Riie 0 V piece 2Re eh Pas de conclusions généralités Procédés d’injection cycle pression économie outil retrait Calcul des retraits volumiques La valeur des retraits volumiques dépend a) des caractéristiques d'injection du polymère Tinjection Téjection Tmoule Pinjection 350ºC 150ºC 120ºC 900 bar b) du diagramme PVT du polymère Volume spécifique T 0.80 cm³/gr 350ºC 900 bar 0.675 cm³/gr 150ºC 900 bar 0.635 cm³/gr 20ºC 900 bar 0.69 cm³/gr 150ºC 1 bar 0.65 cm³/gr 20ºC P 1 bar ie ie v i vi 0.8 0.69 0.1375 0.8 v v ve e ea v ea e a 0.69 0.65 0.058 0.69
