Comment fonctionne le moulage par injection plastique ?

Le moulage par injection est une technique de fabrication populaire largement utilisée pour créer des pièces en plastique de grand volume avec des conceptions et des spécifications complexes. Mais comment ce processus fonctionne-t-il exactement ? En tant que professionnel du fabricant de moulage par injection de matières plastiquesJe vous aiderai à le découvrir.

Qu'est-ce que le moulage par injection ?

Le moulage par injection est une méthode de fabrication de pièces en plastique par un processus cyclique. Une matière plastique prépesée sous forme de granulés est fondue et injectée sous haute pression dans un moule métallique pour lui donner la forme souhaitée. Une fois que le plastique fondu se solidifie et refroidit à l'intérieur du moule, le produit final est une pièce thermoplastique en forme de filet qui répond aux spécifications de conception.

L'outillage de haute précision utilisé est appelé moule d'injection - il donne au plastique sa forme unique et doit être conçu spécifiquement pour chaque produit. Le moule se compose de deux parties principales - la cavité et le noyau - ainsi que de composants tels que les conduites de refroidissement, les broches d'éjection, etc. Lorsqu'elles sont fermées ensemble sous pression, elles forment la cavité du moule dans laquelle le plastique fondu est injecté au cours du processus de moulage.

Comprendre le processus de moulage par injection

Le processus de moulage par injection peut être décomposé en quatre étapes fondamentales :

1. Serrage
2. Injection
3. Refroidissement
4. Ejection

Étape 1 : Serrage

Pendant le serrage, les moitiés du moule sont solidement fermées par l'unité de serrage afin d'éviter toute fuite de matière lorsque le plastique fondu est injecté à haute pression.

Les systèmes de bridage hydrauliques, mécaniques ou hydrauliques-mécaniques fournissent la force nécessaire pour maintenir le moule solidement fermé jusqu'à ce que le plastique fondu à l'intérieur ait refroidi et se soit complètement solidifié. Un tonnage de serrage suffisant assure une fermeture étanche le long des lignes de séparation de l'outil de moulage.

Étape 2 : Injection

Une fois le moule fermé et prêt, la phase d'injection commence. Le type de matière plastique souhaité, généralement sous forme de granulés, est introduit par gravité depuis une trémie dans le cylindre chauffé de la machine de moulage par injection.

À l'intérieur du baril se trouve une longue vis qui tourne pour faire fondre, mélanger et rassembler le plastique, grâce au chauffage conductif et mécanique induit par sa rotation. Le plastique fondu est ensuite injecté à haute pression à travers la buse et dans les portes du moule, les glissières et les cavités jusqu'à ce que tous les espaces soient remplis.

La vitesse et la pression doivent être maintenues de manière adéquate pendant la course d'injection afin de garantir que tous les espaces vides à l'intérieur du moule (carottes, canaux, cavités, etc.) soient remplis sans être obstrués.

Étape 3 : Refroidissement

Pendant le refroidissement, la matière plastique fondue se solidifie progressivement pour prendre la forme finale souhaitée en dissipant la chaleur par des canaux de refroidissement dans le moule. Cette période de refroidissement est nécessaire avant d'ouvrir les plaques du moule pour révéler la pièce plastique finale.

De l'eau ou des liquides à base d'huile circulent dans les conduites de refroidissement entourant chaque cavité afin d'évacuer la chaleur du plastique fondu chaud qui s'y trouve. L'installation de refroidissement doit être correctement réglée pour garantir un refroidissement suffisant sans geler ou déformer les composants.

Étape 4 : Éjection

Lors de l'étape finale, une fois suffisamment refroidi, le moule s'ouvre et se sépare en deux parties, la cavité et le noyau, à l'aide de broches d'éjection. Cela permet d'éjecter facilement les pièces en plastique complètement solidifiées.

Le plastique résiduel laissé dans les canaux du moule, appelés canaux, est également retiré de l'outillage au cours de cette étape. Les pièces moulées par injection finies peuvent présenter des défauts d'aspect au niveau de la finition, de sorte qu'un post-traitement tel qu'un rognage par CNC peut s'avérer nécessaire.

Et le processus cyclique recommence à partir de la phase de serrage !

Fonctionnement des machines de moulage par injection

Des machines de moulage par injection sophistiquées sont nécessaires pour exécuter ce processus fondamental avec précision et de manière répétée pour la fabrication en masse de composants en plastique.

Ces unités spécialisées comportent trois sections principales :

1. Unité de serrage

Les plateaux de maintien des moules permettent de maintenir l'outil de moulage fermé et aligné avant/pendant l'injection.

2. Unité d'injection

Fait fondre la résine plastique et injecte le polymère fondu dans les cavités à haute température et sous pression.

3. Moule

Outillage façonné maintenu entre les plateaux et présentant une empreinte des détails en relief négatif de la pièce.

Des contrôleurs de processus programmables avancés contrôlent finement divers paramètres de traitement tels que le chauffage, la vitesse de rotation des vis, le système hydraulique, etc. Cela permet de régler avec précision des caractéristiques telles que le taux de plastification, la taille des particules, les profils d'injection et les pressions.

Cette automatisation rend le moulage par injection hautement reproductible pour la production de masse, tout en maintenant un contrôle strict de la qualité des pièces plastiques de précision complexes.

Matériaux courants utilisés

Plusieurs matériaux peuvent être utilisés pour le moulage par injection, mais les plus courants sont l'ABS, l'acrylique, le nylon, le polycarbonate et le polypropylène. Chacun d'entre eux possède des propriétés uniques qui le rendent adapté à certaines applications.

ABS - Acrylonitrile Butadiène Styrène possède une grande résistance aux chocs, ainsi qu'une grande ténacité, une grande rigidité et une grande stabilité thermique. Les appareils électroménagers, les intérieurs automobiles et les produits de consommation utilisent largement le moulage par injection de l'ABS.

Polycarbonate - Avec une transparence et une résistance à la chaleur et aux chocs inégalées, le polycarbonate convient aux applications nécessitant une telle résilience. Des panneaux de verre pare-balles aux fournitures médicales et aux CD, les pièces moulées en polycarbonate sont utilisées.

Nylon - L'excellent rapport poids/résistance, la lubrification naturelle, la résistance à l'abrasion et l'inertie chimique font du nylon un choix fréquent pour le moulage. Les engrenages, les cames, les roulements, les accessoires spéciaux pour la plomberie et l'automobile sont souvent fabriqués par moulage par injection de nylon.

Et bien d'autres encore - PBT, POM, PMMA acrylique, HDPE, LDPE, PP, PS, PPS, PEEK, etc.

Principales considérations en matière de conception

Plusieurs règles de conception essentielles doivent être prises en compte pour que les pièces moulées par injection puissent être fabriquées avec efficacité :

Epaisseur de paroi constante - La variation de l'épaisseur de la paroi entraîne une contraction inégale qui provoque des déformations et des marques d'enfoncement. Le maintien d'une épaisseur presque uniforme permet d'obtenir un refroidissement constant.

Coins arrondis généreux - Les angles aigus à 90 degrés ont un impact négatif sur le flux de matériau. Les grands congés améliorent le remplissage tout en garantissant une résistance adéquate.

Brouillon sur les faces verticales - Une dépouille même marginale facilite l'éjection de la pièce après le processus de moulage par injection sans déformer les surfaces de la pièce.

Tirants de base non restreints - Les noyaux latéraux et les glissières doivent avoir un axe de déplacement qui permette des rétractions nettes et sans obstruction.

Ces considérations de conception permettent d'accélérer les cycles, de réduire les problèmes de stabilité dimensionnelle et d'allonger la durée de vie des moules et des composants en réduisant l'usure.

FAQ

Comment les granulés de plastique sont-ils fondus lors du moulage par injection ?

À l'intérieur du cylindre de la machine de moulage par injection, les granulés de plastique sont introduits dans la vis rotative. Sous l'effet du chauffage par conduction du cylindre métallique et de ses actions de cisaillement, la résine plastique se ramollit progressivement, fond et s'accumule devant le clapet de non-retour sous forme de grenailles.

Qu'est-ce qui fournit la pression pendant le moulage par injection ?

Le plastique fondu accumulé devant la vis est forcé dans la cavité du moule par la pression d'injection hydraulique agissant sur la vis, associée à la fermeture du clapet anti-retour. Cela permet l'injection de plastique fondu sans reflux.

Pourquoi le temps de refroidissement est-il essentiel pour le moulage par injection ?

Un temps de refroidissement adéquat garantit une solidification correcte du plastique fondu injecté dans les cavités du moule avant l'ouverture de l'outil. Un refroidissement insuffisant entraîne une déformation permanente lors de l'éjection en raison de la mollesse du matériau résiduel.

Combien de types de moulage par injection existe-t-il aujourd'hui ?

Plusieurs variantes du moulage par injection répondent à des applications de niche spécialisées - le moulage multi-matériaux, le surmoulage, le moulage par insertion, le moulage assisté par gaz sont des techniques en constante évolution.

L'avenir du moulage par injection

Technique polyvalente de transformation des polymères, le moulage par injection ne cesse de se perfectionner. Avec les progrès de l'automatisation, les machines deviennent de plus en plus précises, dépassant les tolérances serrées et maintenant la cohérence sur des séries de plusieurs millions de pièces. En intégrant des capteurs et des systèmes de données interconnectés, les réseaux intelligents optimisent les paramètres de traitement cruciaux en temps réel. L'exploitation de ces écosystèmes de moulage par injection 4.0 auto-affinés permettra d'atteindre des précisions dimensionnelles de l'ordre du nanomètre !

Conclusion

En résumé, le moulage par injection constitue l'épine dorsale de la fabrication en masse de pièces plastiques de précision dans divers secteurs. Cette méthode de fabrication cyclique repose sur un outillage de moulage sophistiqué dans lequel des thermoplastiques fondus sont injectés sous haute pression. Une fois refroidies et solidifiées, les pièces plastiques complexes sont éjectées à l'issue du processus de moulage.

Le moulage par injection permet de réaliser des contrôles de traitement rigoureux et d'adhérer à des considérations de conception, ce qui permet d'obtenir une grande cohérence sur des volumes importants, ainsi qu'une précision et une automatisation. Cette technique de fabrication polyvalente et très performante ne cesse donc de gagner en pertinence, rendant les produits améliorés accessibles dans le monde entier !