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Discussion sur la durée de vie des moules industriels : Comment prolonger la durée de vie des moules d'injection et de coulée sous pression ?

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durée de vie des moules d'injection et de moulage sous pression

La durée de vie des moules a toujours été un facteur essentiel de la rentabilité des projets industriels. Si nous pouvons utiliser des méthodes raisonnables pour prolonger la durée de vie du moule au-delà des exigences de conception, la rentabilité de l'entreprise s'en trouvera considérablement améliorée. Nous savons que de nombreux facteurs influent sur la durée de vie des moules. Quel que soit le type de moule, le facteur le plus critique qui affecte sa durée de vie est inévitablement le matériau.

The common material used for plastic mold and die-casting molds is mold steel. In order to understand the life of a mold, let’s start with the material.

Exigences en matière d'acier pour les moules industriels

Les critères de sélection de l'acier pour moules sont les suivants :

Exigences relatives au matériau d'injection : Différents plastiques nécessitent différents matériaux d'acier en fonction de besoins spécifiques tels qu'une haute polissabilité, une résistance à la corrosion, etc.

Considérations relatives au prix : La performance de l'acier ne dépend pas uniquement de son coût. Il est essentiel d'équilibrer les facteurs de coût du moule. Le choix de l'acier approprié en fonction de la durée de vie prévue du moule permet d'éviter les gaspillages inutiles. En voici un exemple :

L'acier général P20 a une durée de vie d'environ 300 000 cycles.

L'acier 2738 peut supporter environ 500 000 cycles sans problème.

Selon la situation, l'acier H13/2344 dure généralement entre 800 000 et 1 000 000 de cycles ou plus.

Classification des moules SPI pour expliquer la durée de vie des moules et les exigences en matière d'acier

La classification des moules SPI classe les moules en différentes catégories en fonction de leur complexité, des exigences de qualité et du volume de production prévu.

Classification des moules SPIType de mouleDescriptionNombre d'utilisations
Classe 101Haute productionConçue pour des séries de production étendues avec des exigences élevées en matière de qualité des piècesPlus de 1000000 cycles
Classe 102Haute productionSemblable à la classe 101, mais avec des exigences légèrement inférieures500 000 à 1000000 cycles
Classe 103Production modéréeMoules pour des productions modérées avec une qualité de pièce moins exigeante300 000 à 500 000 cycles
Classe 104Faible volume/prototypageMoules pour la production de faibles volumes ou à des fins de prototypage100 000 à 300 000 cycles
Classe 105Prototype/ExpérimentalMoules destinés à la production en petite série, aux essais ou à des fins expérimentales500 cycles
Classe AFinition critique de la surfaceMoules pour la production de pièces de haute qualité esthétique
Classe BFinition fonctionnelle de la surfaceMoules pour la production de pièces dont l'aspect est moins critique
Classe CFinition de surface non spécifiqueMoules pour la production de pièces non visibles ou sans problèmes de surface

Les moules des classes 101 et 102 nécessitent souvent un traitement thermique pour atteindre une dureté de HRC50 ou plus. L'acier choisi doit présenter de bonnes performances en matière de traitement thermique et de coupe à des niveaux de dureté élevés. Bien que la déclaration mentionne des nuances d'acier spécifiques comme le 8407, S136 de Suède, le 420, H13 des États-Unis, le 2316, 2344, 083 d'Europe ou le SKD61, DC53 du Japon, la sélection réelle dépend de facteurs tels que le type de plastique, la corrosivité, les exigences en matière d'apparence et la transparence.

Les moules de la classe 103 utilisent généralement des matériaux prétrempés de qualité S136H, 2316H, 718H, 083H et d'une dureté allant de HB270 à 340.

Les moules des classes 104 et 105 utilisent généralement des aciers tels que P20, 718, 738, 618, 2311, 2711. L'acier S50C, 45#, ou l'usinage direct des cavités du moule dans l'embryon du moule peuvent être utilisés pour les moules à faible demande.

Durée de vie des moules à injection

Facteurs affectant la durée de vie des moules d'injection

Structure : Une structure de moule bien conçue améliore sa capacité de charge et réduit les contraintes thermiques et mécaniques. Des mécanismes appropriés de guidage des moules empêchent l'abrasion et un traitement spécialisé des composants à haute résistance minimise la concentration des contraintes.

Les matériaux : Le choix des matériaux du moule est crucial. L'augmentation des volumes de production impose des charges plus importantes au moule, ce qui nécessite des matériaux ayant une capacité de charge supérieure et une durée de vie prolongée.

Qualité du traitement : Les défauts liés à la transformation et au traitement thermique peuvent avoir un impact négatif sur la durée de vie du moule. Les marques de couteau résiduelles sur la surface du moule, les fissures microscopiques dues à l'usinage par décharge électrique (EDM) et les défauts de surface causés par le traitement thermique peuvent nuire à la capacité de charge et à la durée de vie du moule.

Working conditions: Injection molds undergo repeated cycles of mold closing, locking, injection, pression de maintien, cooling, mold opening, and ejection. To ensure optimal performance, we should ensure that all work mechanisms function reliably, operate smoothly, and receive regular maintenance and lubrication.

L'état des pièces : La qualité de la surface, la dureté, l'allongement, la précision dimensionnelle et les autres propriétés mécaniques des pièces traitées ont une incidence directe sur la durée de vie du moule. Des problèmes tels que les défauts de surface ou l'adhérence des matériaux peuvent perturber le fonctionnement normal du moule.

Conseils pour prolonger la durée de vie du moule d'injection

Le réglage raisonnable de la force de serrage

Correct clamping force setting is crucial to extend mold life. The correct setting of the clamping force of the injection molding machine is important to improve the life of the mold. Setting the clamping force too high or too low can negatively affect the mold. A low clamping force may cause the mold to open or be damaged due to the injection pressure exceeding the clamping force. Conversely, a high clamping force can exert excessive pressure on the mold, damaging the ligne de séparation, exhaust area, and mold parts.

Pour éviter ces problèmes, nous pouvons calculer la force de serrage idéale pour chaque moule en utilisant l'analyse du flux de moule ou la formule :

Force de serrage = surface projetée x facteur de force de serrage du matériau x facteur de sécurité

La zone projetée comprend le produit et la glissière, et l'on peut obtenir le serrage

facteur de force du matériau à partir du tableau des propriétés du matériau ou en consultant le fournisseur du matériau. Le facteur de sécurité, généralement compris entre 1,5 et 2, est choisi en fonction de facteurs tels que la stabilité et la structure de la machine de moulage par injection.

Paramètres raisonnables d'ouverture et de fermeture du moule

La vitesse de fermeture a un impact sur le temps de cycle du processus de moulage par injection. Toutefois, il est essentiel de trouver un équilibre et de ne pas se contenter de viser la vitesse de fermeture la plus rapide possible. Une vitesse de bridage excessive peut entraîner une usure accrue et des dommages potentiels aux composants du moule. Veillez à ce que la transition entre le serrage rapide et le serrage lent se fasse en douceur afin d'éviter tout mouvement brusque qui pourrait entraîner un désalignement ou endommager le moule, c'est très important. Le serrage lent doit avoir lieu avant que la goupille et la pièce ne s'emboîtent pour garantir un alignement correct et éviter toute interférence pendant le serrage. De même, la transition entre le démoulage rapide et le démoulage lent doit se faire en douceur. Le démoulage rapide ne doit avoir lieu qu'une fois que tous les produits et pièces ont été démoulés avec succès, afin d'éviter tout dommage ou toute interférence.

Pour trouver la vitesse de fermeture appropriée, il faut tenir compte de divers facteurs tels que la conception du moule, le matériau utilisé, la complexité de la pièce et les capacités de la machine. Nous recommandons de consulter les directives du fabricant de la machine et les spécifications du moule, et de procéder à des essais appropriés pour déterminer la vitesse de fermeture optimale pour un processus de moulage par injection spécifique.

Réglage correct de l'éjecteur

Un mauvais réglage du mécanisme d'éjection peut compromettre la durée de vie du moule en suréjectant ou en éjectant incorrectement le produit, ce qui peut endommager le moule. Il est important de s'assurer que la pièce moulée est éjectée correctement du moule, en tenant compte de la séparation requise pour le produit réel.

Un volume éjecté excessif peut exercer une pression extrême sur la broche d'éjection. Il est donc essentiel de régler la pression d'éjection à un niveau approprié qui corresponde aux exigences réelles du produit, en plus de prendre en compte le volume éjecté.

Réglage correct des canaux chauds

La méthode de démarrage et de fermeture d'un canal chaud peut en effet avoir un impact sur la durée de vie du moule. Des procédures de démarrage inappropriées peuvent entraîner des problèmes de moule, tels que la remontée du moule, qui peuvent nécessiter le démoulage et la réparation du moule. Pour éviter ces problèmes, nous recommandons d'actionner manuellement la vanne et de vérifier que les réglages sont corrects et fonctionnent correctement avant de lancer la production à plein régime.

En outre, il est conseillé d'exporter le matériau dans le canal chaud à travers la plaque de distribution du matériau et de mesurer sa température pour vérifier qu'elle correspond à la température souhaitée. Lors de la fermeture du canal chaud, il est important de réduire rapidement la température du canal chaud afin de minimiser le risque de dégradation du matériau. Ces pratiques contribuent à optimiser les performances et à prolonger la durée de vie du moule.

Paramètres raisonnables de refroidissement des moules

Les températures excessives des moules peuvent avoir un effet négatif sur leur durée de vie. Des températures excessives peuvent réduire la durée de vie des moules. Limiter les températures du moule au minimum nécessaire pour obtenir un aspect acceptable de la pièce est bénéfique, car cette approche contribue à améliorer la durée de vie du moule. En outre, il est important de maintenir une répartition équilibrée de la température à l'intérieur du moule. Dans l'idéal, la différence de température entre le côté mobile et le côté fixe du moule devrait se situer dans une fourchette de 6 ℃. Les variations de température au-delà de cette plage peuvent entraîner des différences significatives de déformation thermique entre les deux côtés du moule, ce qui se traduit par une ouverture et une fermeture médiocres et, en fin de compte, par l'usure ou l'endommagement du moule. Nous pouvons améliorer la durée de vie globale du moule en contrôlant et en équilibrant les températures du moule.

Nettoyage et entretien des moules

Inspect, clean, and lubricate molds regularly in the production environment, preferably at least once per shift. During the process, pay attention to signs of mold wear, such as scuffing, parting line wear, and burrs. Establishing a preventive maintenance schedule and keeping records of mold maintenance is crucial. By reviewing recurring maintenance events, the frequency of preventative maintenance can be determined, which helps reduce unscheduled maintenance events. It is essential to check the lubrication of slides and ensure their proper functioning. Monitoring signs of brake failure and loose hooks is also important. After each cleaning and inspection, it is necessary to verify that the slide is in the correct position before leaving the mold.

Additionally, when the mold remains unused for more than 6 hours, applying a rust inhibitor and thoroughly coating textured and polished areas can help prevent rust damage. By following these practices, mold maintenance can be effectively carried out, enhancing mold performance and lifespan.

Durée de vie des moules de coulée sous pression

Comment savoir si un moule de coulée sous pression est arrivé en fin de vie ?

En général, si le moule de coulée sous pression est utilisé dans le processus des phénomènes suivants, cela indique que le moule est proche de la "fin de vie".

Vieillissement du moule et fissures superficielles : En vieillissant, le moule peut développer des fissures superficielles qui peuvent affecter l'apparence des pièces coulées. Ces fissures peuvent également entraîner des tensions ou des déformations dans les pièces moulées.

Fissuration de la cavité du moule : Si la cavité du moule présente des fissures importantes, cela empêchera le moulage de se former correctement. Cela indique que le moule est gravement endommagé et entrave le processus de moulage.

Affaissement du plan de joint du moule : L'effondrement du plan de joint du moule entraîne divers défauts. Cette situation réduit considérablement l'efficacité du moulage sous pression et nécessite un traitement ultérieur approfondi des pièces moulées, ce qui entraîne une augmentation de la charge de travail.

Moyens de prolonger la durée de vie des moules de coulée sous pression

There are various ways to extend the service life of die-casting molds, which should be mainly from four aspects: mold material selection, mold design, mold manufacturing, mold use and maintenance.

Nous avons déjà abordé la question de la sélection des matériaux ci-dessus, nous ne la répéterons donc pas ici.

Conception du moule de coulée sous pression

La conception du moule de coulée sous pression joue un rôle important dans la détermination de sa durée de vie. Un moule bien conçu peut améliorer considérablement la longévité du processus de moulage sous pression. Par conséquent, il est préférable de tenir compte des aspects ci-dessous lors de la phase de conception du moule, en prenant en considération les caractéristiques de la pièce moulée :

Increase mold strength:

We need to ensure that the mold is designed with ample strength and rigidity to withstand the mechanical and thermal stresses it experiences throughout the die-casting process. This can involve using high-quality materials, optimizing the mold structure, and reinforcing critical areas prone to stress concentration.

Enhance cooling system design:

Pay close attention to the mold cooling system design to effectively control the temperature during the casting process. Optimize the layout and size of cooling channels, ensure uniform cooling throughout the mold, and use advanced cooling techniques such as conformal cooling to improve cooling efficiency and extend mold life.

Incorporate wear-resistant materials:

Consider using wear-resistant materials or coatings for mold components that are subjected to high wear, such as the cavity, core, and slides. These materials can improve the mold’s resistance to wear and extend its lifespan.

Optimize gating system design:

The design of the gating system plays a crucial role in the quality of the casting and the life of the mold. Carefully design the sprue, runner, and gate to ensure a smooth and controlled flow of molten metal, minimize turbulence and air entrapment, and reduce the impact on the mold cavity.

Reduce stress concentration:

Identify areas in the mold design where stress concentration may occur, such as sharp corners or sudden changes in cross-section. Modify the design by incorporating fillets, radii, or gradual transitions to distribute stresses more evenly and reduce the risk of failure.

Implement proper venting:

Adequate venting is essential to release air and gases from the mold cavity during casting. Insufficient venting can lead to porosity, defects, and mold damage. Carefully design and place vents in appropriate locations to ensure proper venting without compromising the integrity of the mold.

Conduct mold flow analysis:

Utilize mold flow simulation software to analyze and optimize the mold design before manufacturing. By conducting this process, we can identify potential issues such as flow imbalances, air entrapment, or excessive pressure, enabling us to make design adjustments that improve the service life and performance of the mold.

Regular maintenance and inspection:

Establish a regular maintenance schedule for the die-casting mold, including cleaning, lubrication, and inspection. Regularly inspect the mold for signs of wear, damage, or fatigue and address any issues promptly to prevent further deterioration and extend the mold’s life.

Fabrication de moules

Le processus de fabrication des moules et la précision de la fabrication des moules sont des facteurs cruciaux qui ont un impact sur la durée de vie des moules. Il est essentiel de donner la priorité aux différents aspects qui influencent la durée de vie des moules et de les traiter en profondeur pendant la phase de fabrication. En consacrant de l'attention et des efforts à ces domaines, nous pouvons améliorer la durabilité des moules et prolonger leur durée de vie.

Améliorer le processus de fabrication des moules, améliorer la précision de la fabrication des moules

L'amélioration du processus de fabrication des moules et de leur précision peut avoir un impact positif sur leur durée de vie. La génération de contraintes internes au cours du traitement des moules est un problème important pour les moules de coulée sous pression. Pour améliorer la durée de vie des moules, il est nécessaire de minimiser l'apparition des contraintes et de les éliminer rapidement. Il est possible d'y parvenir en planifiant soigneusement l'itinéraire du processus, en créant des spécifications détaillées et en respectant des procédures de traitement précises.

Le renforcement des pratiques de gestion de la qualité et l'élévation du niveau de fabrication des moules sont essentiels pour améliorer la durée de vie des moules. Il est particulièrement important de réduire le besoin de soudage des moules, car les matériaux utilisés pour le soudage des moules, les températures élevées et les contraintes internes qui en résultent peuvent influencer de manière significative la durabilité des moules. Les fabricants de moules de coulée sous pression s'efforcent généralement d'éviter le soudage de pièces dans la cavité, mais si nécessaire, l'utilisation de méthodes de soudage à chaud et la réalisation d'un revenu de détente après le soudage peuvent contribuer à améliorer la durée de vie des moules.

Réduction de la couche dure d'impulsions électriques sur la surface du moule

La réduction de la couche dure des impulsions électriques sur la surface du moule est une considération importante dans la fabrication des moules. Lors de l'utilisation de l'usinage par décharge électrique (EDM) pour le traitement des empreintes de moules, une couche blanche brillante et une couche métamorphique peuvent se former à la surface du moule. La surface du moule est alors soumise à une contrainte de traction. Si le processus de polissage qui suit ne parvient pas à éliminer la tension de la surface, le moule est susceptible de présenter des fissures ou des défaillances précoces une fois qu'il entre en production.

Des recherches ont montré qu'après l'électroérosion, la surface du moule peut présenter des contraintes de traction allant de 700 à 1100 MPa. En outre, de nombreuses microfissures peuvent apparaître à la surface du moule lorsque des courants d'usinage par décharge électrique élevés sont utilisés. Ces facteurs contribuent au risque de fissuration précoce ou de défaillance du moule une fois qu'il est mis en production.

L'espace libre pour l'assemblage des moules est raisonnable

Un jeu raisonnable pour l'assemblage des moules est un aspect important de la fabrication des moules de coulée sous pression. Le processus de moulage sous pression implique des températures, des vitesses et des pressions élevées. Si l'assemblage du moule de coulée sous pression n'est pas effectué correctement, il peut en résulter des problèmes susceptibles d'endommager le moule et d'affecter sa durée de vie.

En fait, l'assemblage d'un moule de coulée sous pression est généralement considéré comme plus difficile et plus critique que celui d'un moule d'injection. En raison des caractéristiques uniques du processus de moulage, en particulier avec les grands moules, le champ de température du moule subit des changements significatifs entre les températures de production du moulage sous pression et la température ambiante. Il est donc nécessaire de bien comprendre les caractéristiques du moule et les variations du champ de température au cours du processus d'assemblage. Cela permet de procéder à des ajustements ciblés de l'assemblage afin de garantir un écart raisonnable dans l'assemblage du moule.

La production de moulage sous pression peut être réalisée en douceur, sans problèmes tels que la "sortie d'eau" ou le blocage de la glissière, grâce à un dégagement correct de l'assemblage du moule. Cela améliore la fiabilité du moule et prolonge sa durée de vie globale.

Utilisation et entretien des moules

Nettoyer les déchets lors de l'utilisation du moule à temps pour éviter l'extrusion du moule.

Il convient de nettoyer rapidement les déchets présents dans le moule afin d'éviter tout dommage. Si le moule contient des débris ou des déchets, en particulier dans la zone de la glissière, cela peut entraîner l'effondrement ou l'endommagement de la glissière lorsque la machine de coulée sous pression fonctionne à nouveau. Il convient donc de nettoyer le moule et de résoudre le problème rapidement afin d'éviter tout dommage supplémentaire. Le fait de retarder les réparations jusqu'à ce que le moule soit endommagé peut avoir un impact significatif sur sa durée de vie.

Minimiser le refroidissement et le chauffage du moule et essayer de produire en continu

Minimizing the cooling and heating cycles of the mold and aiming for continuous production is beneficial for extending the mold’s lifespan. The reciprocal thermal expansion and contraction experienced by the die-casting mold during the process, with temperature fluctuations ranging from 220°C to 450°C, can lead to fatigue damage. Starting production with a cold mold results in increased temperature differences, mold expansion and contraction, and corresponding fatigue, accelerating mold damage and shortening its lifespan. Therefore, it is advisable to strive for continuous production and minimize mold cooling and heating cycles to prolong its life.

En outre, lorsque le moule est froid et n'a pas atteint la température moyenne de production, il est essentiel d'éviter d'ouvrir l'injection sous pression à grande vitesse et la pressurisation. L'ouverture de ces processus avec un écart important entre les moules peut entraîner la pénétration de déchets ou de débris dans des zones critiques du moule, telles que les trous des glissières et de la barre supérieure, ce qui endommagerait le moule et aurait un impact négatif sur sa durée de vie.

Entretien régulier des moisissures

La maintenance et l'entretien réguliers des moules sont essentiels pour garantir la longévité et les performances des moules de coulée sous pression. En raison des conditions exigeantes de haute pression, de haute vitesse et de haute température pendant la production continue, les moules de coulée sous pression sont sujets à des dommages, des défaillances et des problèmes cachés. Il est donc essentiel de renforcer les pratiques d'entretien des moules, y compris les inspections régulières, les routines d'entretien et le remplacement des pièces endommagées ou usées. Le nettoyage de la glissière, du trou d'éjection et d'autres zones critiques est également nécessaire. En donnant la priorité à la maintenance des moules, les entreprises de moulage sous pression peuvent garantir la fiabilité du moule pendant la production et prolonger sa durée de vie globale.

Conclusion

En outre, le contrôle de la durée de vie des moisissures est de la plus haute importance. Je me réjouis de pouvoir discuter en détail du contrôle de la durée de vie des moisissures et j'apprécie votre soutien et votre motivation dans ce domaine !

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