Contrôle du processus de moulage par injection et sélection de la vitesse d'injection

La maîtrise du procédé de moulage par injection influe directement sur la qualité des pièces finales et la rentabilité de la production. Il est essentiel d'étudier en détail les paramètres du procédé afin d'obtenir des bénéfices maximaux et une qualité optimale. Avec l'évolution constante des appareils électroménagers, la conception des produits s'est complexifiée et les exigences en matière de qualité, tant interne qu'externe, des pièces moulées par injection sont de plus en plus élevées. Ceci impose des exigences accrues aux entreprises de moulage par injection en matière de fabrication des moules, ainsi que de réglage et de contrôle des procédés.

Grâce aux progrès constants des techniques et de la précision de fabrication des moules, la conception de produits complexes est désormais possible. Parallèlement, l'amélioration continue des systèmes de commande électrique des presses à injecter garantit une production stable de pièces de haute qualité à l'aide de moules complexes. Toutefois, des équipements de pointe et des moules de haute qualité ne suffisent pas : une maîtrise efficace du processus est indispensable pour une intégration optimale de la machine, du moule et du produit.

Les conditions de mise en œuvre les plus critiques en moulage par injection sont la température, la pression, la vitesse et les temps d'injection, qui influencent la plastification, l'écoulement et le refroidissement. Ces paramètres sont interdépendants et s'annulent mutuellement. Par exemple, l'augmentation de la température du matériau fondu et du moule permet de réduire la pression et la vitesse d'injection, et inversement. Parmi toutes les conditions de mise en œuvre, la variation de la viscosité du matériau est un facteur clé, déterminant pour le choix des paramètres et leurs interactions lors de l'injection.

Grâce à des recherches plus approfondies sur le comportement d'écoulement et de déformation des polymères fondus lors de l'injection, il est devenu de plus en plus évident que le choix de la vitesse d'injection est essentiel pour améliorer la qualité du produit.

Caractéristiques des vitesses d'injection élevées et basses

Avantages d'une vitesse d'injection élevée :

1. Réduit le temps d'injection et raccourcit le cycle de moulage
2. Améliore la longueur d'écoulement, bénéfique pour les pièces à parois minces
3. Améliore la brillance de surface du produit
4. Améliore la résistance des lignes de soudure et réduit leur visibilité
5. Prévient la déformation due au refroidissement

Avantages d'une faible vitesse d'injection :

1. Empêche la formation d'éclairs
2. Réduit les jets et les marques d'écoulement
3. Évite les marques de brûlure
4. Réduit l'emprisonnement d'air
5. Empêche la déformation d'orientation moléculaire

Les avantages d'une vitesse élevée correspondent aux inconvénients d'une vitesse faible, et inversement. Par conséquent, combiner vitesses élevées et faibles lors de l'injection permet de tirer parti des avantages des deux tout en évitant leurs inconvénients. On parle alors généralement de technologie d'injection multi-étapes , qui est largement utilisée dans les machines de moulage par injection modernes.

Actuellement, la plupart des presses à injecter de moyenne et grande taille sont équipées de 5 à 6 niveaux de contrôle de la pression et de la vitesse d'injection, ainsi que de 3 à 4 niveaux de contrôle de la pression de maintien. (Durant la phase de maintien, la cavité est déjà remplie et l'influence de la vitesse de maintien est minimale.)

Principes de sélection de la vitesse d'injection

Du fait de la géométrie complexe des pièces en plastique, l'écoulement et la déformation du matériau fondu à travers le canal d'alimentation, le canal de coulée, la buse et la cavité sont extrêmement complexes. Des études rhéologiques et une analyse par éléments finis ont permis de conclure que, pour obtenir des pièces de haute qualité présentant de faibles contraintes internes, la condition primordiale est de maintenir un champ d'écoulement du matériau fondu uniforme et stable.

En d'autres termes, la vitesse du front de fusion doit rester constante lorsqu'il traverse différentes sections transversales à différents moments au cours de l'injection, c'est-à-dire, La vitesse linéaire doit rester constante (V = constante). .

Cela garantit :

• Qualité du produit élevée
• Risque réduit de marques de retrait et de coups trop courts
• Champ d'écoulement uniforme dans la cavité
• Orientation moléculaire correcte
• Finition de surface améliorée

Cependant, en raison des variations de section et de la résistance à l'écoulement dans le moule, le débit $Q = V × S$ (où S représente l'aire de la section transversale) devient une variable. Par conséquent, le débit et la pression d'injection deviennent tous deux des fonctions dépendant du temps.

Pour concilier la qualité du produit et l'efficacité économique (cycle de vie plus court), injection en plusieurs étapes est nécessaire.

Répartition rationnelle de la vitesse d'injection

La vitesse d'injection est généralement divisée en cinq étapes :

1. Étape de la grappe et du porte-satellites
   Une vitesse élevée est recommandée pour raccourcir le temps de cycle, à condition d'éviter les défauts de surface.
2. Portail et zone du portail
   Généralement à basse vitesse, en particulier pour les résines à haute viscosité telles que le PC, le PMMA et l'ABS, afin d'éviter les projections et les bavures au niveau de la buse.
   Pour les matériaux à faible viscosité (PP, PA, PBT) et les surfaces moins critiques, une vitesse élevée peut être utilisée.
3. Étape de remplissage principale (≈70–80%)
   La vitesse élevée est utilisée pour :
   • Réduire le temps de cycle
   • Minimiser les variations de viscosité
   • Améliorer le brillant de surface
   • Réduire la déformation et améliorer la résistance des lignes de soudure
4. Phase de transition (≈85–90%)
   Une vitesse moyenne est appliquée pour assurer une transition en douceur vers le remplissage final et éviter les bavures ou une épaisseur irrégulière.
5. Étape de remplissage final
   La faible vitesse est utilisée pour :
   • Éviter les marques de flash et de brûlure
   • Améliorer la stabilité dimensionnelle et pondérale
   • Réduire les exigences en matière de force de serrage

Réglage et ajustement des courbes de vitesse d'injection

Réglage de la vitesse d'injection :
Deux facteurs clés :

1. amplitude de la vitesse d'injection
2. Position d'injection

Une méthode courante est la « méthode d’injection zéro » :

• Réglez la vitesse et la pression du deuxième étage à zéro.
• Ajustez la position de la vis et observez la forme de la pièce.
• Comparer avec la position cible
• Définir progressivement chaque étape

La vitesse est généralement augmentée par paliers, de faible à élevée, afin de ne pas compromettre la qualité de la surface.

Réglage du débit d'injection :
Les ajustements sont effectués dans l'ordre inverse :

• Réglez d'abord la vitesse.
• Vérifiez ensuite les positions de transition

Car la modification de la vitesse influe sur le comportement de remplissage au même endroit.

Relation entre la pression d'injection et la vitesse

La pression et la vitesse d'injection sont interdépendantes :

• Temps de remplissage court + long trajet d'écoulement → vitesse plus élevée → pression plus élevée requise
• Vitesse réduite → refroidissement plus long → couche congelée plus épaisse → viscosité plus élevée → pression plus élevée requise

Par conséquent, la pression d'injection est généralement réglée légèrement plus haut, et les défauts du produit sont contrôlés en ajustant la vitesse d'injection à travers les différentes étapes.

Causes et solutions des défauts

Marques d'écoulement à la porte :

• Causé par le jet d'air
• Solution : ajuster l'angle de la porte, réduire la vitesse initiale, puis augmenter la vitesse du deuxième étage

Défauts de la ligne de soudure :

• Causé par des différences de température et un cisaillement entre les fronts de fusion
• Solutions :
  • Modifier la conception de la porte (par exemple, porte en forme de ventilateur)
  • Optimiser le profil de vitesse (lent → rapide → lent)
  • Réduire les différences de cisaillement et de température

Conclusion

1. Le réglage de la vitesse d'injection permet de réduire efficacement les défauts et d'améliorer la qualité du produit et la rentabilité.
2. Les courbes de vitesse d'injection doivent être adaptées à la conception du produit, au type de matériau et au système d'injection.
3. La « méthode d’injection zéro » est efficace pour définir les profils de vitesse
4. La vitesse d'injection est influencée par de nombreux facteurs et doit être ajustée en fonction d'une compréhension approfondie du processus.