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Cycle de moulage par injection et techniques de réduction du temps de cycle

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Si vous avez lu mon précédent article sur le moulage par injection, vous avez probablement une connaissance de base du processus de moulage par injection. processus de moulage par injection. Cependant, le cycle de moulage par injection est un aspect critique de l'ensemble du processus de moulage par injection, et il mérite d'être exploré plus avant.

Ensuite, nous aborderons les aspects avancés du cycle de moulage par injection. Pour ceux qui travaillent dans l'industrie du moule, la maîtrise de ces connaissances est essentielle. Les concepteurs de produits doivent comprendre les étapes de base du cycle de moulage par injection.

Préparations avant le cycle de moulage par injection

1. Inspection des matériaux

En examinant l'emballage, la forme, la taille et la couleur des matériaux de moulage par injectionEn vérifiant les emballages, vous pouvez vous assurer qu'ils correspondent au type et au modèle requis pour la commande, ce qui permet d'éviter l'utilisation de matériaux incorrects. Vérifiez que l'emballage n'est pas endommagé ou contaminé, surtout s'il s'agit de matériaux transparents.

2. Coloration et mélange de matières plastiques

Les matières plastiques sont généralement de couleur naturelle, blanche, blanc cassé, jaune clair ou transparente. Pour répondre aux exigences de couleur du produit, il est nécessaire d'ajouter un mélange maître ou une poudre de couleur avant l'utilisation. Généralement, la couleur du produit est ajustée au cours de la première phase d'essai de production, le rapport entre la poudre de couleur et le mélange maître étant fixé et des échantillons de limite de couleur étant créés. Lors de la production en série, il convient de suivre scrupuleusement la fiche des exigences matérielles et les instructions de travail pour le mélange.

Point clé pour le mélange

Avant de mélanger, nettoyez les parois intérieures du mélangeur. Les mélangeurs utilisés pour les matériaux colorés doivent être nettoyés avec un produit de nettoyage des moules ou du kérosène. Dans la mesure du possible, utilisez les sacs d'emballage d'origine des matériaux ou assurez-vous que les sacs de substitution sont propres et exempts de poussière.

3. Séchage des matériaux

L'excès d'humidité dans les matériaux peut provoquer des problèmes tels que des marques d'évasement, des bulles et des marques d'enfoncement sur la surface du produit, ce qui peut entraîner une dégradation et avoir un impact sur l'apparence et la qualité. Il est donc nécessaire de sécher les matières plastiques avant le moulage.

Les différents types de matériaux plastiques ont des niveaux variables d'absorption de l'humidité, et sont donc classés comme absorbant l'humidité (par exemple, ABS, PA, PC, PMMA) ou non absorbant l'humidité (par exemple, PE, PP, PS, PVC, POM). L'efficacité du séchage dépend de trois facteurs : la température de séchage, la durée et l'épaisseur du matériau. Les matériaux peuvent réabsorber l'humidité après le séchage. Par conséquent, s'ils ne sont pas utilisés pendant une longue période, ils doivent être séchés à nouveau dans les mêmes conditions.

4. Nettoyage de l'équipement

Différents moules, produits ou commandes peuvent utiliser différents types de matières plastiques ou de couleurs. Ces différents matériaux et couleurs ne peuvent pas se mélanger complètement lorsqu'ils sont plastifiés dans le cylindre de la machine de moulage par injection, ce qui entraîne des problèmes de qualité potentiels, comme une rupture facile, un manque d'élasticité, des écarts de couleur importants ou la présence de taches noires. La production de moules peut également devenir instable, certains processus devenant irréalisables (par exemple, obstruction des buses).

C'est pourquoi, lors d'un changement de moule, il est essentiel de nettoyer soigneusement la machine de tout résidu provenant des moules ou produits précédents.

5. Préparation du moule

Nettoyage des moisissures

Before injection molding, clean the mold’s surface, cavities, gaps around inserts, nozzles, and runners of any rust preventive oil to prevent it from sticking to the product or clogging the mold’s vents, affecting molding stability.

Pour les produits à finition miroir, les coquilles électroformées ou les moules soumis à des exigences strictes en matière d'apparence après le traitement, évitez d'utiliser des cotons-tiges, des chiffons ou de vieux gants pour le nettoyage afin d'éviter les rayures sur la surface du moule. En règle générale, rincez avec un nettoyant pour moules et séchez à l'aide d'un pistolet à air comprimé.

Pendant le processus de nettoyage, veillez à ne pas toucher la surface du moule avec le pistolet à air comprimé ou d'autres objets. Lorsque vous démontez le moule pour le nettoyer, placez les inserts et les boîtiers démontés dans des boîtes en plastique spécialisées et, si nécessaire, emballez-les dans de la mousse ou un tissu doux pour les stocker. Le démontage et le nettoyage des moules ne doivent pas être effectués par des non-professionnels. Il est préférable de nettoyer le moule avant de le monter sur la machine afin de faciliter le nettoyage, d'assurer la qualité et de gagner du temps lors des changements de moule.

Raccordement à l'eau

Pour garantir l'aspect et la productivité du produit, le moule doit être raccordé à de l'eau, à des régulateurs de température du moule et à des refroidisseurs afin de maintenir une température idéale et relativement stable avec un minimum d'influence extérieure. Après avoir raccordé l'eau et démarré le régulateur de température du moule, il faut généralement 15 à 30 minutes pour atteindre la température souhaitée.

Connexion de l'alimentation électrique à chaud :

Pour les moules utilisant des canaux chauds, branchez l'alimentation électrique du canal chaud après avoir monté le moule et préchauffez-le pendant 15 à 30 minutes. Ne commencez l'essai de moulage par injection que lorsque la valeur affichée sur le boîtier de commande du canal chaud atteint la valeur définie.

Étapes du cycle de moulage par injection

1. Serrage

Le bridage dans le moulage par injection consiste à sécuriser et à maintenir le moule fermé avant les étapes d'injection et de refroidissement. Il s'agit d'appliquer une force spécifique au moule pour contrebalancer la pression élevée créée par la matière plastique en fusion lors de l'injection.

Nous appelons cette force spécifique une force de serrage.

Je suis certain que de nombreuses personnes ont entendu parler de machines de moulage par injection dont le tonnage est de l'ordre de 1000 tonnes ou 500 tonnes. Toutefois, il est important de noter que ces tonnages se réfèrent à la force de fermeture maximale exercée par la machine, et non à son poids. À l'avenir, je vous présenterai en détail la force de fermeture et son importance dans le processus de moulage par injection.

D'une manière générale, l'unité de fermeture joue un rôle essentiel en fixant solidement le noyau et la cavité d'un moule. Cette unité comprend plusieurs éléments essentiels, tels que le plateau fixe, le plateau mobile, les barres d'attache, le mécanisme à genouillère (dans les systèmes de bridage à genouillère) ou les cylindres hydrauliques (dans les systèmes de bridage hydrauliques). Chaque élément collabore harmonieusement pour fournir la force nécessaire au maintien et à l'étanchéité du moule.

2. L'injection

Comme indiqué précédemment, avant le cycle de moulage par injection, la matière plastique subit un processus de chauffage appelé plastification, qui la transforme en un état fondu. Au cours de l'étape d'injection, la vis ou le piston de la machine de moulage par injection se déplace vers l'avant, propulsant la matière plastique fondue à travers la buse et dans la cavité du moule.

En orchestrant ce mouvement régulé, un flux précis et uniforme de plastique fondu dans le moule est assuré. En exerçant une pression, la vis ou le piston pousse le plastique fondu à travers la buse et dans la cavité du moule, le remplissant de la forme et du motif souhaités.

Cette étape cruciale nécessite un contrôle minutieux de la vitesse d'injection, de la pression et de la synchronisation afin d'obtenir une qualité optimale des pièces. La matière plastique fondue prend la forme et les dimensions de la cavité du moule au fur et à mesure qu'elle s'y écoule. Il est important de maintenir un bon équilibre entre la vitesse d'injection, la pression et le temps de refroidissement pour obtenir des pièces moulées de haute qualité et sans défaut.

L'étape de l'injection est également souvent appelée processus de remplissage.

3. Logement ou refroidissement

Pendant l'étape de refroidissement, le moule reste fermé pour maintenir la pression sur le plastique en cours de solidification. Cela permet d'éviter toute contraction ou déformation si la pièce est démoulée prématurément. La durée du refroidissement peut varier en fonction de plusieurs facteurs, notamment le matériau utilisé, la géométrie de la pièce et d'autres considérations.

Un refroidissement adéquat est essentiel pour obtenir des pièces moulées de haute qualité. Il permet au plastique de se solidifier complètement, garantissant ainsi l'uniformité et la résistance de la pièce. Le processus de refroidissement peut être amélioré grâce à différentes méthodes, telles que l'utilisation de canaux de refroidissement ou l'application de techniques de refroidissement externes comme le refroidissement par air ou par eau.

4. Ouverture du moule

Au cours de cette étape, l'unité de fermeture de la machine de moulage par injection relâche la force de fermeture pour séparer le noyau et la cavité.

Le processus d'ouverture du moule commence par le déplacement du plateau mobile, qui est relié au côté mobile du moule. Le mécanisme de serrage, tel que les cylindres hydrauliques ou les mécanismes à genouillère, est actionné pour rétracter le plateau mobile et le séparer du plateau fixe. Cette action crée un espace entre les deux moitiés du moule, ce qui permet de retirer la pièce moulée.

5. Ejection

L'éjection désigne le processus de retrait de la pièce moulée de la cavité du moule une fois qu'elle a été libérée pendant la phase d'ouverture du moule. Voici une mention spéciale : Avec la popularité de l'automatisation, la plupart des entreprises chinoises de moulage par injection utilisent des robots automatiques pour récupérer les pièces moulées.

Le processus d'éjection implique généralement l'utilisation d'un système d'éjection composé de broches ou de plaques d'éjection placées stratégiquement dans le moule. Les broches ou plaques d'éjection sont actionnées pour pousser avec force les pièces hors de la cavité du moule. La conception du moule comprend des caractéristiques telles que des trous pour les goupilles d'éjection ou des plaques d'éjection pour faciliter le processus d'éjection.

Une fois le moule ouvert, le système d'éjection est enclenché et les broches ou plaques d'éjection pénètrent dans les cavités du moule. Les broches ou les plaques entrent en contact avec la pièce moulée, appliquant une force suffisante pour la pousser hors de la cavité du moule. La pièce éjectée est ensuite guidée et collectée pour un traitement ou une inspection ultérieurs.

L'éjection doit être soigneusement contrôlée pour garantir que la pièce est éjectée de manière sûre et efficace sans causer de dommages ou de déformations. La force et la vitesse d'éjection sont déterminées en fonction des caractéristiques spécifiques de la pièce, telles que sa taille, sa forme et les propriétés du matériau. Une éjection correcte permet d'éviter le collage, la déformation ou d'autres défauts de la pièce.

Dans certains cas, des mécanismes d'éjection auxiliaires supplémentaires peuvent être incorporés dans la conception du moule, tels que des souffles d'air, des plaques de démoulage ou des systèmes robotisés, pour faciliter le processus d'éjection, en particulier pour les pièces complexes ou délicates.

6. Fermeture du moule

Au cours de cette phase, l'unité de fermeture de la machine de moulage par injection exerce la force nécessaire pour réunir le noyau et la cavité du moule. Cette étape garantit l'alignement et la fermeture corrects du moule, préparant ainsi le terrain pour le cycle suivant du processus de moulage par injection.

Facteurs influençant le temps de cycle du moulage par injection

In the injection molding industry, for any project, injection molding factories must quote the machining parts before manufacturing the mold or upon receiving an existing mold from a client. This requires the factory to accurately estimate the product’s cycle time for the project.

Même avec l'analyse des flux, les temps de cycle restent des estimations. Si l'analyse des flux peut prédire les temps de remplissage et de refroidissement avec une grande précision, elle ne peut pas prévoir les conditions du moule, de la machine et, souvent, les performances de l'opérateur. Elle ne peut pas non plus prédire les conditions du processus sur une machine donnée, en particulier les plus anciennes. Il est donc essentiel d'estimer avec précision la durée du cycle lors de l'établissement d'un devis pour des pièces moulées par injection.

Pour les projets dont la production annuelle est faible, la sous-estimation du temps de cycle n'entraînera pas de pertes significatives. En revanche, pour les projets dont la production annuelle est très élevée, la précision des estimations de la durée du cycle devient cruciale. Dans l'industrie du moulage par injection, le mantra d'une usine rentable pourrait bien être "cycle, temps, cycle, temps, cycle, temps".

Facteurs affectant le temps de cycle

La durée totale du cycle d'un moule est la durée combinée des 11 étapes suivantes. Lorsque l'on cherche à réduire la durée du cycle, il est nécessaire d'optimiser ces étapes individuellement et de tenir compte de leur interaction.

  1. Temps de fermeture et de verrouillage du moule.
  2. Temps de remplissage.
  3. Packing and holding time.
  4. Temporisation de la vis.
  5. Temps de plastification de la vis.
  6. Temps de rétraction de la vis après la rotation.
  7. Temps de refroidissement.
  8. Délai de refroidissement ou temps mort avant l'ouverture du moule.
  9. Période d'ouverture des moules.
  10. Temps d'éjection des pièces (et de capture par le robot).
  11. Temps de retour du mécanisme d'éjection (et du robot).

Techniques de réduction du temps de cycle du moulage par injection

Pour les usines de moulage par injection, la réduction du cycle de moulage par injection est un moyen indirect d'augmenter les bénéfices. Pour ceux qui commandent la production de produits, la réduction du cycle d'injection peut accélérer l'efficacité de la mise sur le marché des produits. Toutefois, cela implique de garantir la qualité des produits. Ainsi, trouver un point d'équilibre permettant de raccourcir le cycle d'injection sans compromettre la qualité du produit est la direction vers laquelle tout praticien du moulage par injection doit tendre.

Optimisation de la conception des moules

Un moule bien conçu peut contribuer à réduire les temps de cycle. Cela inclut des considérations telles que le placement correct des portes, l'optimisation de la conception des canaux de coulée et de refroidissement, et des mécanismes efficaces d'éjection des pièces. Les logiciels d'analyse de l'écoulement des moules peuvent être utilisés pour identifier les améliorations potentielles de la conception et optimiser la géométrie des moules.

Optimisation des temps de serrage et d'ouverture

Le cycle de moulage par injection commence et se termine par le serrage. Le serrage s'effectue généralement en quatre étapes : serrage rapide, serrage lent, protection à basse pression et verrouillage à haute pression. L'ouverture se fait généralement en trois phases : ouverture lente-rapide-lente. L'optimisation de la vitesse et de la position du serrage et de l'ouverture peut réduire leur durée. Les nouvelles machines de moulage par injection sont dotées d'un système hydraulique de bridage régénératif (bridage différentiel) qui permet d'atteindre des vitesses plus élevées.

Optimisation du temps d'injection

L'injection commence après le verrouillage à haute pression et peut se faire en plusieurs étapes. Des vitesses d'injection élevées sont possibles pendant la phase d'injection, à condition qu'elles ne provoquent pas de défauts tels que des bulles ou des brûlures.

Optimisation du temps de maintien

Holding starts after injection, usually at a lower pressure than injection pressure. Its primary function is to compensate for rétrécissement, filling in any depressions as the molten material cools and contracts, ensuring the finished product is full (without dents) when ejected. Once the runner solidifies, holding pressure becomes ineffective and can end. Holding pressure can vary across multiple stages (generally decreasing gradually), divided by time. The overall holding time can be determined by weighing the product or ensuring it has no dents. Start with a short holding time and increase slightly with each injection until the product weight no longer increases or the level of dents is acceptable.

Optimisation du temps de refroidissement

Le "temps de refroidissement" fixé sur une machine de moulage par injection est la période qui s'écoule entre la fin du maintien de la pression et le début de l'ouverture du moule. L'objectif du "temps de refroidissement" est de continuer à refroidir et à fixer le produit de manière à ce qu'il ne se déforme pas à l'éjection. Commencez par un temps de refroidissement plus long et réduisez-le progressivement à chaque injection jusqu'à ce que le produit cesse de se déformer à l'éjection ; il n'est alors plus nécessaire de réduire le temps de maintien.

Optimisation du temps de charge

Le chargement commence au début du "temps de refroidissement". Si le temps de chargement est plus long que le "temps de refroidissement", cela indique une capacité de plastification insuffisante, ce qui affecte le cycle de production. L'amélioration de la capacité de plastification peut raccourcir le temps de cycle : A. Les vis à barrières peuvent augmenter la capacité de plastification. B. Les vis de grand diamètre peuvent augmenter la capacité de plastification. C. L'augmentation de la profondeur du canal de la vis peut augmenter la capacité de plastification. D. L'augmentation de la vitesse de la vis peut augmenter la capacité de plastification (pas pour les plastiques sensibles au cisaillement comme le PVC, le PET). E. La réduction de la contre-pression peut augmenter la vitesse de plastification. F. L'utilisation de buses à fermeture hydraulique permet de plastifier pendant le serrage et l'ouverture. G. Utiliser un équipement qui peut plastifier tout au long du cycle, sauf pendant l'injection et le maintien.

Optimisation de la température du fût

L'utilisation de la température la plus basse du tonneau, tout en garantissant un remplissage par injection en douceur, permet de raccourcir le "temps de refroidissement".

Optimisation de la force de serrage

Utilisez la force de serrage la plus faible possible qui ne produit pas de bavures, ce qui réduit le temps nécessaire au verrouillage à haute pression et prolonge la durée de vie du moule, des tirants, des coudes et du plateau de la machine de moulage par injection.

Optimisation de l'efficacité du refroidissement

L'optimisation de la conception des canaux d'eau du moule peut améliorer l'efficacité de l'échange thermique et l'uniformité du refroidissement du produit, réduisant ainsi le temps de refroidissement. Le refroidissement par eau glacée peut raccourcir le "temps de refroidissement" s'il répond aux exigences de qualité du produit.

Optimisation du temps d'éjection

Sur les petites machines de moulage par injection ayant une faible force d'éjection, l'éjection pneumatique peut être plus rapide que l'éjection hydraulique. Une commande hydraulique, pneumatique ou électrique indépendante peut permettre l'ouverture et l'éjection simultanées du moule. Pour les éjections multiples, l'utilisation de l'éjection par vibration de la machine d'injection signifie que les broches d'éjection n'ont pas besoin de se rétracter complètement à chaque fois, ce qui réduit le temps nécessaire pour les éjections multiples.

FirstMold souhaite le rappeler à tous ses pairs : La réduction du cycle de moulage par injection doit être optimisée tout en veillant à ce que la qualité, les dimensions, l'apparence, la fonctionnalité et les matériaux du produit ne soient pas affectés. Dans le cas contraire, tout effort d'optimisation n'aura aucun sens.

Paramètres clés du cycle de moulage par injection

ParamètresParamètresParamètresParamètres
Pression d'injectionVitesse d'injectionPression de maintienTempérature du moule
Vitesse de rotation de la visContre-pressionTempérature de fusionEvacuation des moisissures
Force de serrageTeneur en eau du matériauTaille du tirPosition de la vis en arrière
Pression dans la cavitéTempérature de l'eau de refroidissementTaux d'injectionMécanisme d'éjection des pièces
Système de coureursRapport L/D de la visTaille de la carotteConception de la ligne de refroidissement

La terminologie professionnelle figurant dans ce tableau est très importante, certains termes devant même être maîtrisés par les concepteurs de produits de l'acheteur. Nous sélectionnerons quelques termes clés qui feront l'objet d'une présentation détaillée à l'avenir.

Conclusion

Comprendre et calculer le cycle de production du moulage par injection permet aux usines de moulage par injection de gérer tous les aspects de la production des produits des clients de manière conforme. Je m'appelle Lee Young et je recommande vivement cet article à mes pairs de l'industrie ou aux nouveaux venus dans le domaine du moulage par injection. Si vous avez des questions, n'hésitez pas à les poser dans la section des commentaires de cet article.

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