Points clés à retenir
- Le temps de refroidissement et de maintien est pris en compte pour 50 à 75 % du temps de cycle total, faisant de l’optimisation du refroidissement le levier ayant le plus d’impact sur la productivité du moulage par injection.
- Canaux droits conventionnels Ils échouent souvent à refroidir uniformément les géométries complexes, ce qui entraîne des points chauds, des temps de cycle plus longs et une mauvaise qualité des pièces.
- Canaux de refroidissement conformes Suivre les contours du moule, en positionnant le refroidissement plus près de la surface de la pièce pour une extraction de chaleur plus rapide et plus uniforme.
- DMLS (Frittage laser direct de métal) permet de réaliser les géométries de canaux complexes nécessaires au refroidissement conforme, ce qui est impossible par forage conventionnel.
- Les résultats prouvés incluent des réductions du temps de cycle de jusqu’à 40%, ainsi que des améliorations en matière de déformation, de finition de surface et de précision dimensionnelle.
- Refroidissement conforme complète la fabrication de moules existante et s’amortit généralement rapidement, mais nécessite une gestion rigoureuse de la qualité de l’eau et un entretien préventif pour fonctionner de manière fiable.
Qu’est-ce que la force de serrage en moulage par injection ?
Le moulage par injection est un procédé de fabrication de pièces en plastique qui utilise une haute pression (pression d’injection et de maintien) pour les mouler. La force de fermeture est la force appliquée par la machine pour maintenir le moule fermé pendant l’injection, empêchant ainsi la séparation des deux moitiés du moule sous l’effet de la forte pression interne.
La force de serrage est généralement exprimée en tonnes. Par exemple, une machine de moulage par injection de 180 tonnes (1800 kN) produit une force de serrage maximale de 180 tonnes.
Unité d’injection vs unité de serrage dans une machine de moulage par injection
Une machine de moulage par injection comporte deux unités principales :
Unité d’injection :
Les granulés de polymère sont chauffés et plastifiés à l’intérieur du cylindre. Le matériau fondu s’écoule par la buse, le canal d’alimentation et l’orifice de coulée dans la cavité. Lors du passage de la phase de vitesse à la phase de pression (compactage et maintien), du matériau supplémentaire est injecté dans la cavité afin de minimiser les retassures et les variations dimensionnelles.
Unité de serrage :
L’unité de serrage assemble le noyau et la cavité du moule. Elle applique une force suffisante pour empêcher la séparation des deux moitiés du moule lors de l’injection de plastique fondu à haute pression.
La réussite du moulage dépend de :
- Tonnage appliqué
- Localisation de la force
- Type de mécanisme de serrage
- Dimensions de la base du moule
Pourquoi une force de serrage correcte est essentielle à la qualité des pièces et à la durée de vie des outils
La force de serrage correcte garantit :
- Remplissage et emballage corrects des pièces
- Stabilité dimensionnelle
- Protection des composants du moule
- Prévention des bavures et du décollement des moisissures
Une force insuffisante entraîne des bavures et des défauts de pièces. Une force excessive endommage les moules et les machines tout en augmentant les coûts d’exploitation.
Facteurs clés influençant les exigences en matière de force de serrage
L’intensité de la force de serrage dépend de la pression dans la cavité et de la surface projetée. Les principales variables influentes sont :
- Propriétés des matériaux (MFI)
- Profondeur du composant (longueur d’écoulement)
- Épaisseur de la pièce
- Type de système de course
- Dimensions et nombre de portails
Une surface d’injection plus importante réduit la pression d’injection nécessaire. L’utilisation de plusieurs points d’injection ou d’un remplissage séquentiel permet de réduire la pression d’injection requise et la force de serrage correspondante.
Les matériaux à faible viscosité (MFI élevé) nécessitent généralement une force de serrage inférieure à celle des matériaux à haute viscosité.
Comment calculer la force de serrage en moulage par injection
Le calcul implique :
- Détermination de la surface projetée de la pièce
- Multiplier par le nombre de cavités
- Application de la pression dans la cavité (facteur de tonnage)
- Réglage du système de course
- Ajout d’un facteur de sécurité
Si le moule présente un canal froid, ajoutez 10 % à la surface projetée. Un coefficient de sécurité de 10 % est également appliqué au résultat final.
Explication de la formule de la force de serrage
La force de serrage est calculée comme suit :
Force de serrage = {(Surface × Nombre de cavités) × Pression dans les cavités} × 1,1 (Coefficient de sécurité)
La pression dans la cavité varie généralement de 2 à 10 tonnes/po² en fonction du matériau et de la géométrie.
Par exemple:
- PP : 1,5–3,5 tonnes/po²
- PET : 2 à 6 tonnes/po²
Si la profondeur de la pièce dépasse 1 pouce, une force supplémentaire (par exemple, 10 %) peut être envisagée.
Exemple : Calcul de la force de serrage pour une pièce en plastique
Considérons une partie rectangulaire de 2 × 4 pouces :
- Surface projetée = 8 po²
- Surface évidée = 3 po²
- Surface projetée finale = 5 po²
Pour un moule à deux cavités et une pression de cavité de 3 tonnes/po² :
Force de serrage =[{(5 × 2) × 3} × 10% (depth adjustment)]× 10 % de coefficient de sécurité = 36,3 T
Cela détermine le tonnage approprié de la machine.
Problèmes causés par des réglages de force de serrage incorrects
Force de serrage excessive :
- Lignes de séparation roulées
- Conduites d’aération obstruées
- Inserts de noyau ou blocs de cavité fissurés
- Détérioration de la plaque supérieure du moule
- Marques de brûlure, surface brillante, tirs courts, bulles d’air
- Déformation de la plaque de la machine
- Augmentation des coûts d’exploitation
Force de serrage insuffisante :
- Formation éclair
- Instabilité dimensionnelle
- Séparation des moisissures
Les machines de tonnage plus élevé augmentent également la consommation d’énergie et le coût global des travaux.
La force de serrage comme variable de processus clé dans le moulage par injection
Une expérience a révélé que la modification de la force de serrage modifiait :
- Poids de tir
- Pression de la cavité
- taux d’emballage
- vitesse de refroidissement
Traditionnellement, les ingénieurs prenaient en compte quatre variables affectant les dimensions des pièces :
- Chaleur
- Couler
- Pression
- Refroidissement
La force de serrage est apparue comme la cinquième variable critique influençant les résultats du moulage.
Méthodes pratiques pour optimiser la force de serrage
Par poids de la pièce :
Pour un remplissage optimal, utilisez une force de serrage plus élevée. Réduisez-la progressivement de 5 à 10 % tout en enregistrant le poids des pièces. La séparation commence lorsque le poids des pièces augmente. Cette méthode évite le surserrage et permet des économies d’énergie.
Capteur de déviation du moule :
Mesure la déformation du noyau pendant l’injection, indiquant la séparation du moule et contribuant à optimiser la force de serrage.
Mesure dimensionnelle :
Mesurez la longueur, la largeur et l’épaisseur à différents réglages de serrage pour observer les variations dimensionnelles et déterminer le tonnage optimal.
Meilleures pratiques pour la sélection des machines et l’optimisation des dispositifs de serrage
Calculez la force de serrage au début du projet. Cela permettra de choisir la machine appropriée.
Une fois la production lancée, optimisez la force de serrage comme suit :
- Atteindre la qualité de pièce souhaitée
- Minimiser les coûts opérationnels
- Prévenir les moisissures et les dommages aux machines
Efficient Innovations bénéficie de plus de 15 ans d’expertise dans le moulage par injection plastique. Ne vous fiez pas à des règles empiriques pour le calcul de la force de serrage..
FAQ
- Quelle est la force de serrage optimale en moulage par injection ?
La force de serrage optimale est la force minimale nécessaire pour maintenir les deux moitiés du moule fermées pendant l’injection, sans provoquer de bavures, de séparation du moule ni d’endommagement de l’outillage. Elle garantit la stabilité dimensionnelle, la qualité des pièces et l’efficacité de la machine, tout en évitant une consommation d’énergie inutile. - Comment calcule-t-on la force de serrage en moulage par injection ?
La force de serrage est calculée en multipliant la surface projetée de la pièce (cavités comprises) par la pression dans la cavité, puis en ajoutant des corrections pour les canaux d’alimentation et un coefficient de sécurité. Le type de matériau, la géométrie et la profondeur de la pièce influent également sur la force de serrage finale requise. - Que se passe-t-il si la force de serrage est trop faible ?
Une force de serrage insuffisante peut provoquer la séparation du moule lors de l’injection, entraînant la formation de bavures, des variations dimensionnelles, un mauvais état de surface et une qualité de pièce irrégulière. Elle peut également compromettre la stabilité du processus et augmenter les taux de rebut. - Une force de serrage excessive peut-elle endommager le moule ?
Oui. Une force de serrage excessive peut abîmer les lignes de joint, obstruer les évents, fissurer les inserts, déformer les plaques et endommager les composants de la machine. À terme, elle réduit la durée de vie du moule, augmente les coûts de maintenance et nuit à la rentabilité du processus. - Comment l’indice de fluidité du matériau (MFI) affecte-t-il la force de serrage ?
L’indice de fluidité à chaud (MFI) reflète la viscosité des matériaux. Les matériaux à MFI élevé (faible viscosité) s’écoulent facilement et nécessitent généralement une force de serrage moindre. Les matériaux à MFI faible requièrent une pression d’injection plus élevée, ce qui augmente la force de serrage nécessaire. - La taille du portail et le type de coulisseau ont-ils une incidence sur la force de serrage ?
Oui. Des points d’injection plus larges réduisent la pression d’injection requise, et donc la force de serrage. L’utilisation de plusieurs points d’injection ou d’un remplissage séquentiel peut également réduire les besoins en pression. Les systèmes à canaux froids peuvent augmenter l’importance de la surface projetée dans le calcul de la force de serrage. - Pourquoi ajoute-t-on un coefficient de sécurité aux calculs de la force de serrage ?
Un coefficient de sécurité, généralement de l’ordre de 10 %, permet de compenser les variations de processus, le comportement des matériaux et les pics de pression imprévus. Il garantit une fermeture fiable du moule dans des conditions de production réelles, sans pour autant faire fonctionner la machine à sa capacité maximale. - Comment optimiser la force de serrage en production ?
La force de serrage peut être optimisée en réduisant progressivement le tonnage tout en contrôlant le poids de la pièce, sa stabilité dimensionnelle et l’écartement du moule. Des outils tels que les capteurs de déformation du moule et les mesures dimensionnelles permettent de déterminer le réglage de serrage minimal efficace.
