Le moulage par injection fait intervenir plusieurs facteurs clés tels que la température, le temps, la pression, la vitesse et la position. La température, le temps et la position sont relativement simples, mais la vitesse et la pression d'injection sont plus complexes. La vitesse d'injection, en particulier, est un aspect du processus de moulage difficile à contrôler, car il n'existe pas de données de référence normalisées, comme c'est le cas pour d'autres paramètres du processus.
Aujourd'hui, nous nous attacherons à comprendre la vitesse d'injection, la pression d'injection et leurs relations mutuelles.
Qu'est-ce que la vitesse d'injection ?
En règle générale, la vitesse d'injection définie correspond à la vitesse d'avancement de la vis. Toutefois, c'est la vitesse d'écoulement de la matière fondue dans la cavité du moule qui est cruciale, car elle dépend de la section transversale dans le sens de l'écoulement.
La relation étroite entre la vitesse d'injection et la qualité du produit en fait un paramètre essentiel du moulage par injection. En réglant les vitesses de remplissage près de la porte, dans le corps principal et à l'extrémité du flux, et en ajustant les positions d'injection correspondantes, il est possible de fabriquer des produits ayant un bon aspect et des contraintes internes minimales.
Concept de vitesse d'injection en plusieurs étapes
Le contrôle de la vitesse d'injection consiste à diviser la course d'injection de la vis en plusieurs étapes, chaque étape utilisant une vitesse d'injection appropriée.
Étapes pour régler les vitesses d'injection en plusieurs étapes (exemple avec trois étapes)
Première étape : Commencez par régler V1, V2 et V3 à la même vitesse, puis augmentez progressivement la vitesse d'injection par incréments de 5% à partir d'environ 5%, en observant l'apparence. Identifiez grossièrement les vitesses qui produisent de bonnes apparences près de la porte, dans le corps principal et à l'extrémité du flux. Les données d'essai existantes peuvent également être utilisées pour déterminer les vitesses appropriées pour chaque étape.
Deuxième étape : Sur la base d'une estimation initiale des courses de la vis (S1, S2, S3), entrez la vitesse V1 qui donne un bon aspect autour de la porte pour S1 ; pour S2, entrez la vitesse V2 qui donne un bon aspect dans le corps principal ; pour S3, entrez la vitesse V3 pour un bon aspect près de l'extrémité du flux, et procédez à une injection d'essai.
Troisième étape : Déplacez "S1" vers l'avant et vers l'arrière pour trouver la meilleure position pour une bonne apparence près de la porte et du corps principal ; puis, ajustez "S2" pour trouver la meilleure position pour le corps principal et l'extrémité du flux. Le réglage de la position de commutation (S3) peut également aider à surmonter les difficultés liées à l'utilisation de l'appareil. défauts de moulage par injection tels que le flash et la mauvaise apparence à l'extrémité du flux.
Principes de réglage de la vitesse d'injection
1. La vitesse de surface du fluide doit être constante.
2. Utiliser l'injection rapide pour éviter que la matière fondue ne gèle pendant l'injection.
3. Les réglages de la vitesse d'injection doivent tenir compte d'un remplissage rapide dans les zones critiques (comme les patins) tout en ralentissant au niveau de la porte.
4. S'assurer que la cavité du moule est remplie, puis l'arrêter immédiatement pour éviter le débordement, la bavure et les contraintes résiduelles.
5. La segmentation de la vitesse doit tenir compte de la géométrie des moules, des autres restrictions d'écoulement et des facteurs d'instabilité.
Un réglage correct de la vitesse nécessite une bonne compréhension des processus de moulage par injection et des matériaux, faute de quoi la qualité du produit sera difficile à contrôler. La vitesse d'écoulement de la matière fondue étant difficile à mesurer directement, elle peut être calculée indirectement en mesurant la vitesse d'avancement de la vis ou la pression dans l'empreinte (en s'assurant que le clapet anti-retour ne fuit pas).
L'influence de la géométrie du moule sur les réglages de la vitesse d'injection
- Les sections à parois minces nécessitent des vitesses d'injection élevées.
- Les pièces à parois épaisses nécessitent une courbe de vitesse lente-rapide-lente pour éviter les défauts.
- Pour garantir la qualité du produit, le réglage de la vitesse d'injection doit maintenir constante la vitesse d'écoulement du front de fusion. La vitesse d'écoulement de la matière fondue est cruciale car elle affecte l'alignement moléculaire et l'état de surface des pièces.
- Lorsque le front de fusion atteint une section transversale, il devrait ralentir.
- Pour les moules à diffusion radiale, veiller à une augmentation équilibrée du flux de matière fondue.
- Les longues voies d'écoulement doivent être rapidement remplies pour réduire le refroidissement du front de fusion.
- Le réglage de la vitesse d'injection peut contribuer à éliminer les défauts causés par un écoulement lent au niveau de l'opercule. Lorsque la matière fondue traverse la buse et le canal de coulée pour atteindre le point d'injection, la surface du front de fusion peut avoir déjà refroidi et s'être solidifiée, ou la matière fondue peut stagner en raison d'un rétrécissement soudain du canal de coulée jusqu'à ce que la pression soit suffisante pour pousser la matière fondue à travers le point d'injection, ce qui provoque un pic de pression au niveau du point d'injection.
- Une pression élevée peut endommager le matériau et provoquer des défauts de surface tels que des lignes d'écoulement et des brûlures au niveau du point d'injection. Ce problème peut être résolu en ralentissant juste avant la porte pour éviter un cisaillement excessif à la porte, puis en augmentant la vitesse d'injection jusqu'à la valeur initiale. Étant donné qu'il est très difficile de contrôler précisément la vitesse d'injection au niveau de la porte, il est préférable de ralentir dans la dernière section du canal de coulée.
Améliorer les défauts des produits grâce à la vitesse d'injection
Flash
Le contrôle de la vitesse à la fin de l'injection permet d'éviter ou de réduire les défauts tels que la bavure, la brûlure et l'air emprisonné. Le ralentissement en fin de remplissage peut empêcher le remplissage excessif de la cavité, évitant ainsi la bavure et réduisant les contraintes résiduelles. L'air emprisonné causé par une mauvaise ventilation à l'extrémité de la trajectoire du moule ou par des problèmes de remplissage peut également être traité en réduisant la vitesse de ventilation, en particulier à la fin de l'injection.
Coups courts
Des vitesses trop lentes au niveau de la porte ou un blocage localisé de l'écoulement provoquent des tirs courts dus à la solidification de la matière fondue. L'augmentation de la vitesse d'injection juste après le passage de l'opercule ou en cas de blocage localisé de l'écoulement peut résoudre ce problème. Les défauts tels que les marques d'écoulement, les brûlures au niveau de l'opercule et la délamination dans les matériaux sensibles à la chaleur sont dus à un cisaillement excessif lors du passage de l'opercule.
Marque d'évasion
Le lissage des pièces dépend de la vitesse d'injection ; les matériaux remplis de fibres de verre sont particulièrement sensibles, notamment le nylon. L'ondulation est causée par l'instabilité de l'écoulement due aux variations de viscosité. Le type de défaut - ondulation ou brouillard irrégulier - dépend du niveau d'instabilité de l'écoulement.
Marque de jetting
Pour éviter la formation de jets, le réglage de la vitesse d'injection doit assurer un remplissage rapide de la zone de coulée, puis un passage lent à travers le portillon. Il est essentiel d'identifier ce point de transition de la vitesse. S'il est trop précoce, le temps de remplissage sera excessivement allongé ; s'il est trop tardif, une inertie excessive de l'écoulement peut conduire à la formation de jets. Plus la viscosité de la matière fondue est faible et plus la température du cylindre est élevée, plus la tendance au jetting est prononcée. L'injection à haute vitesse et à haute pression est nécessaire pour les petites portes, ce qui constitue un facteur important de défauts d'écoulement.
Marque d'évier
Le point de chute peut être amélioré grâce à un transfert de pression plus efficace et à une chute de pression plus faible. Une faible température du moule et une vitesse d'avance lente de la vis réduisent considérablement la longueur de l'écoulement, ce qui doit être compensé par une vitesse d'injection élevée. L'écoulement à grande vitesse réduit la perte de chaleur et, en raison de la chaleur de cisaillement élevée due au frottement, provoque une augmentation de la température de la matière fondue, ce qui ralentit le taux d'épaississement des couches extérieures de la pièce.
Pression du système d'injection et pression d'injection
La pression d'injection est fournie par le système hydraulique de la machine de moulage par injection. La pression du système agit ou se transfère au cylindre hydraulique d'injection, et de là, par l'intermédiaire de la vis, elle est transmise à la matière fondue d'injection. La matière fondue passe alors de la buse au canal principal du moule et est injectée dans la cavité du moule.
Rôles de la pression de la machine d'injection et de la pression du système
Pression de la machine d'injection : Pendant l'injection, le plastique doit être soumis à une pression d'injection élevée pour surmonter la résistance à l'écoulement et remplir la cavité du moule. Le niveau de pression d'injection affecte non seulement la qualité et la précision dimensionnelle des produits moulés, mais aussi la performance de la matière plastique fondue et la stabilité du processus d'injection.
Pression du système : L'ampleur de la pression du système affecte directement la précision, la stabilité et la consommation d'énergie du processus de moulage par injection.
Différences entre la pression de la machine à injecter et la pression du système
Différentes fonctions
La pression d'injection agit principalement sur la matière fondue injectée dans le moule pour surmonter la viscosité et la résistance à l'écoulement du plastique. La pression du système agit sur le cylindre d'injection, se transformant en pression d'injection et fournissant l'énergie cinétique instantanée pour entraîner l'huile hydraulique.
Différentes méthodes d'ajustement :
La pression d'injection est réglée par un système de contrôle PID, tandis que la pression du système est principalement réglée par le circuit de contrôle du système hydraulique et son unité de suralimentation.
Différents temps de réponse :
La pression d'injection s'ajuste rapidement, avec des temps de réponse de quelques millisecondes, ce qui permet au système de contrôle de réagir rapidement aux valeurs de pression actuelles. Les ajustements de la pression du système sont plus lents, car il faut du temps pour pressuriser le système hydraulique afin d'obtenir la haute pression souhaitée.
Formule de calcul de la pression d'injection
- La formule de calcul de la pression d'injection d'une machine de moulage par injection est la suivante : P = K × Q / S
- P : Pression d'injection, en MPa
- K : coefficient de pression d'injection, variable selon les matières plastiques.
- Q : Débit instantané du matériau d'injection, en g/s
- S : Surface projetée de la pièce, en centimètres carrés.
- Détermination du coefficient de pression d'injection K a. Propriétés du matériau : Des matériaux différents ont des caractéristiques d'écoulement à l'état fondu distinctes, ce qui nécessite des valeurs K différentes pour la pression d'injection. En production, la valeur K appropriée doit être choisie en fonction des caractéristiques du matériau. b. Procédé et équipement d'injection : La valeur K varie également en fonction des différents procédés et équipements d'injection. Par conséquent, en production, la valeur K appropriée doit être choisie en fonction des performances de la machine d'injection et des exigences du processus d'injection.
Calcul de la pression d'injection (Pi) et de la pression du système (pression de la pompe)
Formule de calcul de la pression d'injection Pi (KG/CM2) : Pi = P * A / Ao
Pi : Pression d'injection
P : Pression de la pompe
A : Surface effective du cylindre d'injection
Ao : Surface de la section transversale de la vis
A = π * D^2 / 4 ; D : Diamètre ; π : Pi = 3,14159
Exemple 1 : Pression de pompe connue, pression d'injection calculée ?
Pression de la pompe = 75 KG/CM2, surface effective du cylindre d'injection = 150 CM2, surface de la section transversale de la vis = 15,9 CM2 (diamètre 45 mm).
Formule : 2πR2 = 3,1415 * (45mm / 2)^2 = 1589,5 mm2 Pi = 75 * 150 / 15,9 = 707 KG/CM2
Exemple 2 : Pression d'injection connue, calculer la pression de la pompe ?
Pression d'injection requise = 900 KG/CM2, surface effective du cylindre d'injection = 150 CM2, surface de la section transversale de la vis = 15,9 CM2 (diamètre 45).
Pression de la pompe P = Pi * Ao / A = 900 * 15,9 / 150 = 95,4 KG/CM2
Relation entre la pression d'injection et la vitesse
La relation entre la pression d'injection et la vitesse est interactive et a un impact direct sur le moulage par injection. En général, à vitesse d'injection égale, une pression d'injection plus élevée améliore la capacité d'écoulement du plastique, la précision dimensionnelle et la douceur de la surface du produit. Toutefois, une pression d'injection excessive peut entraîner une force de moulage excessive. Cela crée des écarts et augmente la charge sur la machine d'injection, ce qui déstabilise le processus d'injection. Par conséquent, dans la pratique, la pression et la vitesse d'injection doivent être ajustées en fonction des exigences de production spécifiques et des caractéristiques des matériaux afin d'obtenir des résultats de moulage optimaux.
Conclusion
Les informations sur la vitesse et la pression d'injection présentées dans cet article ne font qu'effleurer le sujet. Par exemple, tout en se familiarisant avec ces facteurs, les professionnels du moulage par injection devraient également comprendre les graphiques des courbes d'injection.
Je m'appelle Lee Young. Je partage des informations tirées d'Internet et de livres sur le moulage par injection et les moules, combinées à une expérience pratique du moulage par injection. Si vous trouvez mon contenu intéressant ou si vous avez des questions, n'hésitez pas à me contacter à l'adresse suivante [email protected] pour en discuter.
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