Pression d'injection
◎Paramètres du processus de moulage par injection (partie 2)
Pression d'injectionest utilisé pour vaincre la résistance de la matière fondue lors de son écoulement. Cette résistance nécessite la pression d'injection de la machine de moulage par injection. Comme le montre la figure 2-1, la pression est la plus élevée au niveau de la buse d'injection pendant le moulage par injection afin de surmonter la résistance à l'écoulement tout au long du trajet de la matière fondue. Par la suite, la pression d’injection diminue progressivement vers l’avant de la matière fondue à mesure que la longueur d’écoulement augmente. Si la cavité du moule est bien ventilée, la pression finale à l'avant de la masse fondue est la pression atmosphérique.
La figure 2-2 montre la répartition de la pression de fusion le long de son trajet d'écoulement. À mesure que la longueur d'écoulement augmente, la résistance à surmonter en cours de route augmente également et la pression d'injection augmente également en conséquence. Afin de maintenir un gradient de pression constant pour garantir une vitesse de remplissage uniforme de la matière fondue, la pression d'injection doit être augmentée en conséquence avec le changement de longueur d'écoulement, et par conséquent la pression à l'entrée de la matière fondue doit être augmentée en conséquence.
Pression de maintien
Vers la fin du processus d’injection, la pression d’injection passe à la pression de maintien, entrant ainsi dans la phase de maintien. Pendant la phase de maintien, la machine de moulage par injection alimente la cavité en matériau à partir de la buse pour remplir le volume libéré par le retrait de la pièce. Si la cavité est remplie sans pression de maintien, la pièce rétrécira d'environ 25 %, notamment au niveau des nervures où un retrait excessif laissera des marques de retrait. La pression de maintien est généralement d'environ 85 % de la pression de remplissage maximale, mais elle doit être déterminée en fonction des circonstances spécifiques.
La figure 2-3 montre le contrôle du processus de maintien de la pression : 1 indique le début de l'injection ; 2 indique que la matière fondue entre dans la cavité ; 3 indique qu'un pressostat de maintien s'est produit pendant le remplissage ; 4 indique que la cavité est pleine ; 5 indique que le processus de remplissage est entré dans l'étape de compensation du retrait ; 6 indique que la compensation du retrait est terminée et que le refroidissement a commencé. L'étape de post-remplissage comprend deux processus : le maintien de la pression et le refroidissement.
(Figure 2-3 Contrôle du processus de maintien de la pression)
Des expériences montrent que des temps de maintien trop longs ou trop courts nuisent au moulage. Un temps de maintien excessif entraîne une répartition inégale de la pression, une augmentation des contraintes internes dans la pièce moulée et une susceptibilité accrue à la déformation, provoquant potentiellement des fissures sous contrainte. À l’inverse, un temps de maintien insuffisant entraîne une rétention de pression inadéquate, un retrait de volume important et une mauvaise qualité de surface.
La courbe de pression de maintien se compose de deux parties : une période de maintien de pression constante d'environ 2 à 3 secondes, appelée courbe de pression de maintien constante ; et une période de relâchement de pression décroissante progressivement d'environ 1 seconde, appelée courbe de pression de maintien retardée. La courbe de pression de maintien retardée a un impact significatif sur la pièce moulée. Une courbe de pression de maintien constante plus longue entraîne un retrait de volume moindre, et vice versa. De même, une pente plus raide et une courbe de pression de maintien retardée plus courte entraînent un retrait de volume plus important, et vice versa. Une courbe de pression de maintien retardée segmentée et allongée entraîne un retrait de volume moindre, et vice versa.
Pendant le processus de remplissage du plastique fondu, lorsque la cavité est presque pleine, le mouvement de la vis passe du contrôle du débit au contrôle de la pression. Ce point de transition est appelé point de contrôle de commutation de pression de maintien. Le maintien de la commutation de pression est crucial pour contrôler le processus de moulage. Avant le point de commutation de la pression de maintien, la vitesse d'avancement et la pression de la matière fondue sont élevées ; après le point de commutation, la pression de la vis poussant la matière fondue vers l'avant est plus faible. Si la commutation de la pression de maintien n'est pas effectuée, la pression sera très élevée lorsque la cavité est pleine de matière fondue, provoquant une forte augmentation de la pression d'injection, nécessitant une force de serrage plus importante, et conduisant même à des défauts tels que des bavures (excès de matière). La commutation de pression de maintien dans les machines de moulage par injection est généralement effectuée en fonction de la position d'injection ; c'est-à-dire que lorsque la vis atteint une certaine position, une commutation de pression de maintien se produit. La position, le moment et la pression de commutation de la pression de maintien sont illustrés à la Figure 2-4.
Visser la contre-pression
Pendant le processus de fusion et de plastification du plastique, la matière fondue se déplace continuellement vers l'extrémité avant du cylindre (chambre de dosage) et sa quantité augmente, formant progressivement une pression qui pousse la vis vers l'arrière. Pour éviter que la vis ne se rétracte trop rapidement et pour assurer un compactage uniforme de la matière fondue, une pression dans la direction opposée doit être exercée sur la vis. Cette pression dans la direction opposée qui empêche la vis de se rétracter est appelée contre-pression, comme le montre la figure 2-6.
La contre-pression, également connue sous le nom de pression de plastification, est contrôlée en ajustant le papillon des gaz de retour d'huile du cylindre d'injection. Une soupape de contre-pression est installée à l'arrière du cylindre d'injection pour ajuster la vitesse de décharge d'huile du cylindre d'injection pendant la rotation et la rétraction de la vis, en maintenant une certaine pression dans le cylindre. La vitesse de rétraction de la vis (résistance) du moteur entièrement électrique - est contrôlée par une servovalve AC.
Un réglage correct de la contre-pression présente des avantages significatifs pour la qualité du moulage par injection. Dans le moulage par injection, un réglage approprié de la contre-pression peut apporter les avantages suivants :
① Il peut compacter la matière fondue dans le baril, augmentant ainsi la densité et améliorant la stabilité du volume d'injection, du poids et des dimensions du produit.
② Il peut « extraire » le gaz de la fonte, réduisant ainsi les bulles de gaz de surface et les bulles d'air internes, améliorant ainsi l'uniformité de la brillance.
③ Il ralentit la vitesse de rétraction de la vis, permettant à la matière fondue dans le baril de se plastifier complètement, augmentant l'uniformité du mélange de la poudre de couleur/du mélange maître avec la matière fondue et empêchant le mélange des couleurs dans le produit.
④ Une augmentation appropriée de la contre-pression peut améliorer le retrait de surface et l'écoulement périmétrique du produit.
⑤ Il peut augmenter la température de la fonte, améliorer la qualité plastifiante de la fonte, améliorer la fluidité de la fonte pendant le remplissage du moule et éliminer les marques de colle froide sur la surface du produit.
force de serrage
La force de serrage est définie pour résister à la force d'expansion du plastique fondu sur le moule, et son ampleur est déterminée par des facteurs spécifiques tels que la pression d'injection. Cependant, en réalité, une fois que le plastique fondu est éjecté de la buse cylindrique de la machine de moulage par injection, il traverse le canal principal, les canaux secondaires et les portes du moule avant d'entrer dans la cavité du moule, ce qui entraîne une perte de pression importante en cours de route. La figure 2-7(a) montre l'évolution de la pression d'injection tout au long du processus, depuis le fût jusqu'à l'entrée dans le moule. Comme le montre le changement de pression sur la figure 2-7(b), la pression chute à seulement 20 % de la pression d'injection initiale à l'extrémité de la cavité du moule.
Température du fût
La température de fusion doit être contrôlée dans une certaine plage. Si la température est trop basse, une mauvaise plastification de la masse fondue affectera la qualité des pièces moulées et augmentera la difficulté du processus ; si la température est trop élevée, les matières premières sont sujettes à la décomposition. Dans le moulage par injection, la température de fusion est souvent supérieure à la température du cylindre. La différence est liée au débit d'injection et aux propriétés du matériau, et peut atteindre jusqu'à 30 degrés. En effet, la matière fondue est soumise à un cisaillement lors de son passage à travers la porte, générant beaucoup de chaleur, comme le montre la figure 2-8.
(1 - Le chauffage du baril commence ; 2 - La plastification par vis commence ; 3 - La matière fondue atteint l'extrémité du canal ; 4 - La matière fondue passe à travers la porte ; 5 - Le remplissage se termine)
La température du canon est un facteur crucial affectant la pression d’injection. Les cylindres des machines de moulage par injection comportent généralement 5 ou 6 zones de chauffage et chaque matériau a sa température de moulage appropriée. Les températures de moulage spécifiques peuvent être trouvées dans les données fournies par le fournisseur. Le tableau 2-3 répertorie les températures de moulage des plastiques couramment utilisés.