Présentation
Auteur(s)
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Michel CHATAIN : Ingénieur IDN (Institut industriel du Nord) - Docteur ès sciences physiques - Ancien professeur à l’École nationale supérieure d’arts et métiers de Paris (ENSAM)
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Alexandre DOBRACZYNSKI : Ingénieur mécanicien de l’université catholique de Louvain - Docteur de l’université de Paris - Ancien ingénieur d’assistance technique au Centre d’étude des matières plastiques (CEMP) - Ingénieur-conseil
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’injection des matières thermoplastiques utilise une presse à injection (décrite dans l’article [A 3 690]) sur laquelle est monté un moule d’injection qui fait l’objet du présent article.
La presse permet, dans un cylindre d’injection où la matière est chauffée par conduction et par cisaillement (vis-piston), de plastifier le polymère qui se présente dans la trémie d’alimentation sous forme de granulés.
La presse permet en outre de fermer le moule avant l’injection, de le maintenir fermé pendant son remplissage en assurant le maintien de la pression qui atteint couramment 150 MPa.
Pendant le cycle, le plastique fondu se refroidit en passant de la température d’injection (le plus souvent voisine de 200 oC ou supérieure) à une température proche de celle du moule, à laquelle l’objet devient solide.
Nous essaierons de montrer pourquoi les plastiques (en particulier les polymères cristallins), qui possèdent des coefficients de dilatation thermique volumique relativement élevés par rapport aux autres matériaux, ne présentent pas au démoulage le retrait que l’on pourrait craindre.
Par ailleurs, l’écoulement dans le moule, qui dépend de la géométrie des seuils d’alimentation et de la morphologie de l’empreinte, va avoir des conséquences directes sur la macrostructure du polymère : son orientation moléculaire, son anisotropie, sa cristallinité.
Les auteurs remercient particulièrement Henryk ZAWISTOWSKI pour l’apport considérable au présent article de son ouvrage cité en référence [12], et son autorisation de reproduction de nombreuses illustrations.
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4. Modes d’alimentation de l’empreinte
4.1 Injection à canaux froids
Dans la méthode d’alimentation la plus ancienne et la plus simple, le polymère fondu passe directement dans la cavité par un canal tronconique dont le contenu est appelé carotte (cf. figure 22a ).
Le remplissage du moule lorsqu’il comporte plusieurs empreintes se fait à partir du canal central dans un réseau de canaux de distribution qui alimentent les cavités (cf. figure 22b ) par l’intermédiaire de seuils (entrées rétrécies). Pendant le trajet, la matière se refroidit et se solidifie progressivement pendant que la pression chute.
La grappe, composée de la carotte, du contenu des canaux d’alimentation et des objets, est démoulée. Le décarottage, c’est‐à‐dire la séparation des objets et le nettoyage des traces, est une opération souvent onéreuse, faite manuellement ou exigeant des dispositifs spéciaux.
Le canal central, dont la conicité (2 à 5o) permet le démoulage de la carotte, est exécuté dans la plupart des cas dans une pièce rapportée, quelquefois appelée busette (figure 44). La surface entourant l’entrée du canal est ajustée au profil de la buse du cylindre d’injection. Quand ce dernier possède une extrémité sphérique, il est nécessaire que le rayon de courbure de la cavité concave de la busette soit légèrement supérieur à celui convexe du nez de la presse et que le diamètre de l’orifice d’entrée soit plus grand que celui du trou de sortie de la buse.
On détermine le diamètre d’entrée d du canal de la busette en fonction de la masse G de la moulée et de l’épaisseur maximale e de la paroi des pièces injectées...
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