★Mise en œuvre d'un processus de moulage par injection-en plusieurs étapes
La théorie du moulage par injection-en plusieurs étapes
Pendant l'injectionde plastique fondu dans la cavité du moule, la masse fondue est soumise à des forces thermodynamiques et dynamiques des fluides complexes. Comme le montre la figure, la figure décrit les caractéristiques d'écoulement de la matière fondue à quatre vitesses d'injection différentes. La figure (a) montre les schémas d'écoulement en serpentin ou le phénomène de « jet » qui se produit lors du moulage par injection à grande vitesse- ; La figure (b) montre l'état d'écoulement à une vitesse d'injection moyenne-élevée, où le phénomène de « jet » au niveau de la porte est réduit, se rapprochant essentiellement d'un état « d'écoulement étalé » ; La figure (c) montre l'état d'écoulement à une vitesse d'injection moyenne-faible, où la matière fondue ne produit généralement pas de phénomène de « jet », et la matière fondue peut remplir le moule avec un « flux d'étalement » stable et à faible vitesse- ; La figure (d) montre un moulage par injection à faible-vitesse, ce qui peut entraîner des difficultés, voire un échec, dans le remplissage du moule en raison d'une vitesse de remplissage excessivement lente.
Généralement, l'écoulement extensionnel du polymère fondu selon le modèle d'écoulement extensionnel se déroule également en trois étapes : l'étape initiale où le front de fusion présente un écoulement radial lorsqu'il passe à travers la porte ; l'étape intermédiaire où le front de fusion prend la forme d'un arc-sous l'action de la pression d'injection ; et l'étape finale d'écoulement uniforme avec la masse fondue viscoélastique agissant comme bord d'attaque.
Les caractéristiques d'écoulement de la matière fondue au stade initial sont que la matière fondue s'écoulant hors de la porte possède une certaine énergie cinétique sous l'action de la pression d'injection et de la vitesse d'injection. L'ampleur de cette énergie cinétique (à ce stade, elle vient juste d'entrer dans la cavité du moule et n'est affectée par aucune résistance à l'écoulement) affecte les caractéristiques d'écoulement radial et le volume de diffusion du front de fusion. Lorsque cette force est particulièrement forte, un phénomène de « jet » peut se produire ; Lorsque l'énergie cinétique de cette force est appropriée, la matière fondue s'écoule uniformément dans toutes les directions depuis la source, ce qui entraîne un meilleur état de diffusion.
Au fur et à mesure que la phase initiale progresse, la matière fondue se propagera rapidement et deux phénomènes se produiront lorsqu'elle entrera en contact avec la paroi de la cavité du moule : a) la direction d'écoulement est modifiée en raison des forces exercées par la paroi de la cavité du moule ; b) la résistance à l'écoulement est générée en raison des effets de refroidissement et de friction de la paroi de la cavité du moule, ce qui entraîne des différences de vitesse dans l'écoulement de la matière fondue en différents points. Cette caractéristique d'écoulement se manifeste par des vitesses d'écoulement inégales en différents points de la matière fondue, avec la vitesse d'écoulement la plus élevée au cœur de la matière fondue, et l'écoulement du matériau de bord d'attaque présentant une forme d'arc ; simultanément, l'écoulement en chaque point crée une traînée et une contrainte inégales, et la résistance à l'écoulement a tendance à augmenter avec l'augmentation de la distance d'écoulement.
Dans la troisième étape, le matériau fondu s'écoule rapidement dans la cavité du moule, la masse fondue viscoélastique agissant comme front d'écoulement. Dans les deuxième et troisième étapes du moulage par injection, l'énergie cinétique générée par la pression et la vitesse d'injection est le principal facteur affectant les caractéristiques de remplissage du moule. La figure montre le processus de flux d'expansion et la distribution de la vitesse. Les pièces moulées par injection se présentent sous différentes formes et un seul modèle est présenté sur la figure. Les caractéristiques d'écoulement, la perte d'énergie pendant le processus de remplissage du moule et la forme du produit sont étroitement liées, et différents plastiques ont des caractéristiques d'écoulement différentes.
1. Moule à basse-température ; 2. Couche de plastique solidifiée à froid ; 3. Sens d'écoulement de la matière fondue ; 4. Distribution de la vitesse dans le moule à basse -température.
L'état d'écoulement idéal du matériau fondu dans la cavité du moule
Comme mentionné ci-dessus, les caractéristiques d'un écoulement en expansion uniforme et les étapes initiales de l'écoulement du plastique fondu à partir de la porte ne doivent pas présenter de phénomènes similaires au « jetting » ou aux caractéristiques de jet. Cela nécessite que la matière fondue ne possède pas d'énergie cinétique excessivement élevée dans les étapes initiales de son écoulement vers la porte (une énergie cinétique excessive peut conduire à des jets et à des motifs serpentins) ; au milieu-de l'étape de remplissage du moule, le flux en expansion doit avoir une énergie cinétique suffisante pour surmonter la résistance à l'écoulement et atteindre un état d'expansion uniforme ; dans l'étape finale du remplissage du moule, la matière fondue viscoélastique est nécessaire pour remplir le moule rapidement, en surmontant la résistance à l'écoulement croissante avec l'augmentation de la distance d'écoulement et en obtenant un débit d'écoulement uniforme et stable prédéterminé. Basé sur des principes rhéologiques, cet état d'écoulement idéal peut donner lieu à des produits moulés par injection-avec des propriétés physiques et mécaniques supérieures, éliminer les contraintes et l'orientation internes du produit, éliminer les marques d'écoulement et les lignes d'écoulement de surface et augmenter l'uniformité de la brillance de la surface du produit.
Mise en œuvre d'un processus d'injection-en plusieurs étapes
Le moulage par injection en plusieurs -étapes consiste essentiellement à contrôler différentes vitesses d'injection au moment où le plastique fondu remplit la cavité du moule, permettant au plastique fondu d'atteindre un état proche-idéal pendant le processus de remplissage. Ce processus de remplissage idéal n’introduit pas de défauts de qualité dans le produit plastique et ne génère pas non plus de contraintes ou de forces d’orientation. Généralement, le processus de moulage par injection est terminé en quelques secondes à plusieurs dizaines de secondes, et le processus de moulage par injection en plusieurs étapes nécessite de transformer le processus de remplissage en une séquence continue de différents états de remplissage contrôlés par des vitesses d'injection variables dans ce court laps de temps.
Selon les exigences en cinq -étapes du processus d'injection réel-en plusieurs étapes, différents volumes d'injection sont mis en œuvre et l'énergie cinétique de la masse fondue doit être fournie par la machine de moulage par injection. Les machines de moulage par injection actuelles peuvent déjà réaliser un contrôle d'injection segmenté, voire multi-segments, comme le montre la figure.
Comme le montre la figure ci-dessus, un contrôle d'injection à cinq -segments peut être obtenu, chaque segment ayant un volume d'injection différent. Le volume d'injection contrôlé par la course est :
- Où ΩLnest le volume d'injection ;
- Lnest le coup d'injection ;
- D est le diamètre de la vis de la machine de moulage par injection ;
- p est la densité du plastique.
Par conséquent, différentes vitesses et pressions d’injection peuvent être utilisées dans chaque segment pour obtenir l’énergie cinétique souhaitée du matériau fondu au cours de cette étape. Chaque segment correspond à une zone spécifique (n-zone) dans la cavité du moule. Bien que l’énergie cinétique du flux change en raison de l’influence du système de vannes, la variation du débit volumétrique doit être minime.
Dans la production réelle, la vitesse d'injection des machines de moulage par injection qui réalisent une injection en plusieurs-étapes est contrôlée en plusieurs étapes. En règle générale, le processus d'injection peut être divisé en trois ou quatre zones, comme indiqué dans le diagramme, et chaque zone peut être définie avec sa propre vitesse d'injection appropriée pour réaliser un moulage par injection en plusieurs-étapes. Actuellement, certaines machines de moulage par injection disposent également de fonctions de pré-plastification à plusieurs-étages-et de pression de maintien à plusieurs-étages.
Courbe du processus de moulage par injection en plusieurs -étapes
Bien que le moulage par injection en plusieurs -étapes décrit l'état du matériau fondu lors du remplissage du moule, son contrôle est mis en œuvre par la machine de moulage par injection. Du point de vue du principe de contrôle de la machine de moulage par injection, la relation entre la vitesse d'injection (pression d'injection) et la course d'alimentation de la vis peut être utilisée. La figure montre une courbe typique pour un processus de moulage par injection en plusieurs-étapes, dans lequel différentes pressions et vitesses d'injection sont appliquées à différentes quantités de matériau pendant le processus d'injection.
1–5 - 5 vitesses d'injection différentes
Avantages du moulage par injection-en plusieurs étapes
Dans le moulage par injection, l'injection à haute-vitesse et-à faible vitesse ont chacune leurs avantages et leurs inconvénients. L'expérience montre que l'injection à grande vitesse-présente généralement les avantages suivants : un temps d'injection plus court ; augmentation de la distance d'écoulement ; finition de surface améliorée du produit ; résistance accrue des lignes de soudure ; et prévention de la déformation due au refroidissement. L'injection à faible-vitesse, en revanche, présente généralement les avantages suivants : prévention efficace du flash ; prévention des marques d'écoulement; prévention des problèmes de ventilation des moisissures ; prévention du piégeage de l'air ; et la prévention de la déformation d'orientation moléculaire.
Le moulage par injection en plusieurs étapes combine les avantages de l'injection à haute vitesse et à basse vitesse pour répondre aux exigences des géométries de plus en plus complexes des produits en plastique et aux changements drastiques des sections transversales des canaux de moulage et des cavités. Il peut également éliminer efficacement les défauts tels que les marques d'injection, le retrait, les bulles, les lignes de soudure et les marques de brûlure pendant le processus de moulage.
Le processus de moulage par injection en plusieurs -étapes rompt avec la méthode traditionnelle d'injection et de pression de maintien, combinant de manière organique les avantages du traitement d'injection à haute-vitesse et à faible-vitesse. En mettant en œuvre un contrôle en plusieurs étapes-pendant le processus d'injection, de nombreux défauts des pièces moulées par injection peuvent être surmontés. Par exemple, la figure montre une méthode qui utilise une injection à faible-vitesse au début du processus d'injection, une injection à haute-vitesse pendant le remplissage de la cavité du moule, puis à nouveau une injection à basse-vitesse vers la fin du remplissage. Grâce au contrôle et à l'ajustement de la vitesse d'injection, divers phénomènes indésirables tels que des bavures, des marques de projection, des stries argentées ou des marques de brûlure peuvent être évités et améliorés.
a-d : quatre vitesses d'injection différentes
L'expérience pratique montre que le contrôle de la pression d'huile, de la vitesse d'injection, de la position et de la vitesse de la vis de la machine de moulage par injection via un contrôle de programme à plusieurs-niveaux peut grandement améliorer les défauts d'apparence des produits moulés par injection-, tels que le retrait, la déformation et le clignotement.