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RÉSUMÉ
Les moules pour l'injection des thermoplastiques sont ici traitées. L'article décrit les principaux types de moules, leurs principes et les modes de choix du nombre d’empreintes et de seuils d’injection. Le cycle d’injection abordé du point de vue de l’empreinte permet de comprendre et de résoudre les défauts les plus courants des pièces injectées. L’optimisation des empreintes permettant de minimiser la durée du cycle d’injection est ensuite abordée, en lien ou non avec les techniques de calcul numérique. La conception plus générale du moule et de sa carcasse sont décrits, en lien avec les aspects normatifs, ainsi qu’avec les outils normalisés de communication avec les moulistes.
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-
Thomas MUNCH : Ingénieur ENSAIS-EAHP - Agrégé en mécanique - Ancien Responsable Injection de Hager SAS, Obernai, France
INTRODUCTION
La transformation des matières plastiques par injection consiste à remplir les cavités froides d'un moule avec de la matière plastique à l'état fondu, puis à démouler la pièce obtenue après refroidissement et solidification de la matière plastique.
Le remplissage des empreintes est réalisé en introduisant sous pression de la matière plastique à l'état fondu dans les cavités du moule, également appelées empreintes.
La température des empreintes est régulée à une valeur permettant de refroidir la matière injectée.
Les pièces injectées, formées par la matière plastique solidifiée dans les empreintes, sont extraites du moule grâce à l'ouverture du moule et à un dispositif d'éjection.
Le prix de revient des pièces injectées est intimement lié au coût horaire du moule, au temps de cycle et à la qualité des pièces. Le coût horaire et le temps de cycle dépendent des choix techniques effectués lors de la conception du moule. D’autre part, nombre de défauts des pièces peuvent être évités dès la conception des empreintes du moule.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 2010 par Thomas MUNCH
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4. Effet des grandeurs physiques des polymères sur le cycle d’injection
La faible conductivité thermique, la très forte viscosité et les variations de volume spécifique des polymères jouent un rôle prépondérant lors de la transformation par injection.
En effet, la viscosité des matières plastiques est très élevée aux températures d'injection. Elle est de l'ordre de 100 000 à 10 millions de fois celle de l'eau dans les conditions de mise en forme.
Cela implique, d'une part des pressions très élevées lors de l'injection (jusqu'à 200 MPa), et d'autre part d'importantes variations de température générées par l'importance du phénomène de dissipation visqueuse dans le dispositif d'alimentation ainsi que dans l’empreinte, en l'absence de précautions spécifiques.
De plus, la faible conductivité thermique des matières plastiques, mille fois moindre que celle du cuivre, permet l'utilisation de canaux d'alimentation froids, mais impose une durée de refroidissement élevée, fonction de l'épaisseur.
4.1 Optimisation du temps de cycle
L'optimisation du temps de cycle nécessite de minimiser les durées de chaque phase du cycle. Les durées liées à la conception du moule et de la pièce sont :
-
la durée de remplissage ;
-
la durée de refroidissement ;
-
la durée d'éjection.
La durée de remplissage est liée au volume et à la géométrie de la pièce. Il est nécessaire d'optimiser les cheminements de la matière fondue pour assurer un remplissage rapide et un compactage optimal tout en respectant les contraintes de conception de la pièce.
La durée du refroidissement est liée à l'épaisseur des parois de la pièce et à la qualité du dispositif de refroidissement de l'empreinte. En effet, l'épaisseur des parois conditionne la quantité de chaleur à transférer d'une part et le flux de chaleur d'autre part. Le dispositif de refroidissement de l'empreinte devra assurer le refroidissement symétrique des parois et l'absorption du flux thermique transféré par la pièce (cf. ...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AGASSANT (J.-F.), AVENAS (P.), SERGENT (J.-P.), VERGNES (B.), VINCENT (M.) - La mise en forme des polymères. Approche thermomécanique de la plasturgie. - Lavoisier (2014).
-
(2) - BASF AG - Kunststoffverarbeitung im Gespräch : Spritzgiessen 6. geänderte Auflage. - BASF (1991).
-
(3) - DOBRACZINSKY (A.), PIPERAUD (M.), TROTIGNON (J.-P.), VERDU (J.) - Précis de matières plastiques. - AFNOR-Nathan (2006).
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(4) - GASTROW (H.) - Injection Mold : 130 Proven Designs. - 3rd edition, Carl Hanser Verlag, Munich (2007).
-
(5) - MUNCH (T.) - Du process à la pièce : l'injection des Plastiques. - KDP Éditions (2015).
-
(6) - PICHON (J.-F.) - Aide-mémoire d'injection des matières...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Presses à injecter – Choix et optimisation du process.
-
Moules pour l'injection des thermoplastiques. Choix des aciers.
-
Thermique de l’injection des thermoplastiques. Optimisation.
Cadmould®
Autodesk Moldflow
https://www.autodesk.fr/products/moldflow/overview
Simpoe-Mold
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Forum International de la Plasturgie, a lieu tous les trois ans à Lyon :
K-Messe, salon européen de la Plasturgie de rang mondial, a lieu tous les trois ans à Düsseldorf :
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NF ISO 12165 (Avril 2020), Outillage de moulage – Composants des moulages par compression, moules d'injection et moules pour fonderie sous pression – Termes et symboles.
NF ISO 15600 (Avril 2001), Outillage de moulage – Feuilles d'isolation thermique dans...
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