Qu'est-ce que le taux de cisaillement dans le moulage par injection ?

Le taux de cisaillement est l'un des concepts les plus importants à comprendre dans le domaine du moulage par injection. En tant que fabricant de moulage par injection de matières plastiquesAujourd'hui, nous verrons que l'optimisation du taux de cisaillement est cruciale pour produire des pièces de haute qualité tout en protégeant vos moules.

Qu'est-ce que le taux de cisaillement dans le moulage par injection ?

En termes simples, le taux de cisaillement mesure le changement de vitesse entre les couches de plastique fondu qui s'écoulent dans le moule. Il indique la vitesse à laquelle le matériau est "cisaillé" lorsqu'il s'écoule.

Le taux de cisaillement est le plus élevé près des parois de la cavité du moule, où le plastique se déplace le plus lentement. Vers le centre de l'écoulement, le taux de cisaillement tombe à zéro car les couches internes se déplacent à la même vitesse.

Le contrôle du taux de cisaillement est essentiel, car des niveaux excessifs peuvent dégrader le polymère, entraînant des défauts et des performances médiocres.. Chacun résine dispose d'une fenêtre de traitement optimale pour le taux de cisaillement. Un taux de cisaillement trop élevé crée des problèmes ; un taux trop bas rend le processus inefficace.

Pourquoi il est important de comprendre le taux de cisaillement

Voyons quelques raisons pour lesquelles le taux de cisaillement mérite d'être étudié :

Améliorer la qualité des pièces

Des taux de cisaillement excessifs génèrent de la chaleur par dissipation visqueuse, ce qui augmente la température de la matière fondue. Ces pics de température sur le front d'écoulement créent des conditions déséquilibrées qui ont un impact négatif sur les dimensions, l'aspect et les propriétés mécaniques.

Des taux de cisaillement appropriés garantissent des conditions de fusion stables et uniformes pour des pièces de qualité constante.

Protéger les moules

En plus des défauts de pièces, un cisaillement excessif peut littéralement détruire les composants tels que les portes, les goupilles et les cavités par usure érosive. Des réparations ou des remplacements coûteux des moisissures peuvent rapidement effacer vos marges.

L'utilisation de taux de cisaillement appropriés prolonge la durée de vie de l'outillage afin que vous puissiez continuer à produire des pièces.

Optimiser l'utilisation des matériaux

Chaque résine possède une fenêtre de traitement par taux de cisaillement qui permet d'équilibrer la qualité et l'efficacité. Les opérations qui se situent en dehors de cette fenêtre entraînent des pertes de temps et de matériaux.

L'adaptation des taux de cisaillement de votre processus à la fenêtre du polymère permet de réduire les rebuts et de garantir un fonctionnement optimal.

Normaliser les processus

Le fait de documenter les directives relatives au taux de cisaillement optimal donne aux techniciens un objectif de traitement et contribue à réduire les variations d'un tir à l'autre. De nouveaux moules peuvent être développés pour respecter les limites de taux de cisaillement.

Le succès répété dépend de procédures bien définies et normalisées - le taux de cisaillement est une pièce maîtresse de ce puzzle.

Comment calculer le taux de cisaillement

Maintenant que vous savez pourquoi le taux de cisaillement est important, voyons comment il est calculé.

Il y a quelques équations que nous couvrirons, en fonction de facteurs tels que.. :

• Géométrie des canaux - ronds, rectangulaires, annulaires
• Type de résine - Newtonienne, non newtonienne
• Complexité de l'analyse - approximations de base ou modélisation avancée

Nous nous concentrerons sur deux formules simples qui conviennent à la plupart des cas.

Formule de calcul du taux de cisaillement pour les canaux ronds

Pour les sections circulaires simples telles que les pointes de buses, les carottes et les moules à porte directe, l'équation courante du taux de cisaillement est la suivante :

g = (4 x Q) / (π x R3 x n)

Où ?

• g = Taux de cisaillement (1/s)
• Q = débit volumétrique (m3/s)
• R = Rayon du canal (m)
• n = Indice de la loi de puissance

Voyons cela rapidement :

• Le débit volumétrique est la quantité de plastique qui s'écoule par seconde, calculée à partir de la taille de la grenaille et du temps de remplissage.
• Le rayon est déterminé par les dimensions spécifiques de l'outillage
• L'indice de loi de puissance définit la manière dont la viscosité du plastique évolue en fonction du taux de cisaillement.

On obtient ainsi un taux de cisaillement basé sur la vitesse à laquelle le matériau s'écoule dans un canal circulaire donné.

Formule pour les canaux rectangulaires

Dans le cas de sections non rondes, telles que les barrières à film, les barrières à fente, les barrières à bord, cette version rectangulaire est préférable :

g = (6 x Q) / (H x W x n)

Où ?

• H = Hauteur de la porte ou du canal
• W = Largeur de la porte ou du canal

Les variables fonctionnent ici de la même manière que l'équation du canal rond. Cette adaptation correspond simplement mieux à la géométrie.

Exemple concret

Voyons comment utiliser ces formules...

Pour une pièce en polypropylène avec :

• Poids de 30 grammes
• Temps de remplissage de 0,8 seconde
• Porte de carotte directe de 3 mm de diamètre
• Indice de loi de puissance de 0,3

Le débit volumétrique est de 30 grammes / 0,8 seconde = 37,5 cm3/s.

En introduisant ce résultat dans l'équation du taux de cisaillement du canal rond, on obtient

g = (4 x 37,5 cm3/s) / (π x (0,3 cm)3 x 0,3)

= 10,753 1/s

Notre procédé génère donc un taux de cisaillement de 10 753 1/s. Nous comparerons cette valeur aux directives de taux de cisaillement du fournisseur de résine pour nous assurer qu'elle se situe dans la fourchette recommandée.

À emporter

Le calcul et le contrôle des taux de cisaillement offrent aux mouleurs d'incroyables avantages en termes de qualité, d'efficacité et de normalisation.

Bien que le concept soit simple, l'optimisation du taux de cisaillement nécessite une connaissance et une analyse des matériaux. Le partenariat avec votre fournisseur de résine pour caractériser les nouveaux polymères est le meilleur moyen de déterminer les recommandations de traitement idéales.

Une fois que les limites de taux de cisaillement sont établies pour votre formulation particulière, il devient beaucoup plus facile de développer des processus de moulage par injection robustes.