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Conseils pour la conception d’outils de moulage par injection

Le moulage par injection est l’une des méthodes de fabrication les plus courantes pour produire des pièces d’ingénierie à paroi mince. Le développement de moules qui produisent des pièces de haute qualité est un talent qui se développe avec l’expérience. En raison du temps et des efforts nécessaires pour développer un bon ensemble d’outils, il n’est pas rare que les fabricants recherchent des machines de moulage par injection qui seront compatibles avec leurs moules, plutôt que d’essayer de redessiner les moules pour qu’ils fonctionnent sur des machines spécifiques.

Liste de contrôle de la conception

En tant que concepteurs de produits moulés par injection, vous êtes probablement bien conscients des meilleures pratiques de conception. Ce que vous n’appréciez peut-être pas, c’est la contribution importante qu’un outil de moulage bien conçu peut apporter au processus de développement de nouveaux produits. Les mauvaises décisions prises à l’étape critique du début d’un projet augmenteront le coût et le temps de la conception, de la fabrication et de la maintenance de l’outil de moulage, feront pression sur les dates de lancement du produit et, bien sûr, auront un effet négatif sur la fabrication du produit et sur ses performances en service.

1) Avez-vous spécifié un matériau et une qualité avant la conception de l’outil de moulage ?
OUI. Bien joué ! Allez à l’épaisseur du mur.
NON. Vous avez déjà des problèmes !

2) Les parois se refroidissent à des vitesses différentes selon l’épaisseur ; en avez-vous tenu compte lors de la conception de votre pièce, en particulier aux jonctions entre les sections épaisses et minces ?
OUI. Félicitations ! Allez aux angles du brouillon.
NON. Votre pièce souffrira d’un enfoncement et d’un gauchissement à moins que vous n’ayez conçu des nervures.

3) Avez-vous ajouté un degré de dépouille sur toutes les parois non texturées, les nervures, les bossages et toute autre caractéristique créée dans la ligne d’ouverture de l’outil ?
OUI. Bon travail ! Suivez le lien vers la prochaine question sur les angles d’ébauche.
NON. L’outil nécessitera des pièces spéciales, ce qui augmentera le coût.

3) Avez-vous ajouté au moins trois degrés à toutes les faces d’arrêt (endroits où les surfaces de l’outil se touchent), par exemple, les ouvertures de pièces ?
OUI. Continuez à faire du bon travail ! Passez à la dernière question sur les angles d’ébauche.
NON. L’usure de l’outil augmentera considérablement, ce qui augmentera les coûts de maintenance et réduira la durée de vie de l’outil.

4) Si votre pièce est texturée, avez-vous augmenté les angles de dépouille en conséquence ?
OUI. Donnez vous une tape dans le dos ! Allez aux côtes.
NON. Il sera difficile de démouler la pièce.

5) Les nervures que vous avez spécifiées pour la résistance – pour éviter le gauchissement et/ou pour ajouter une fonctionnalité – ne dépassent-elles pas 50 % de l’épaisseur des parois avec lesquelles elles s’accouplent ?
OUI. Comme c’est bien ! Une dernière question sur les côtes.
NON. Votre pièce souffrira de l’enfoncement et du gauchissement.

6) Les nervures que vous avez conçues sont-elles très fines ou profondes ?
NON. Fracassant ! Allez voir les boss.
OUI. Cela ajoutera du temps et des coûts à la production des outils.

7) Si vous avez besoin de bossages pour des fixations par vis, avez-vous spécifié un angle de dépouille d’un degré et la section ne dépasse-t-elle pas 50 % de l’épaisseur de la paroi avec laquelle elle s’adapte ?
OUI. C’est parti ! Aller aux clips.
NON. L’outil nécessitera des pièces spéciales, ce qui augmentera le coût, et votre pièce souffrira de l’enfoncement.

8) Si des contre-dépouilles internes sont nécessaires pour les caractéristiques de fixation et de positionnement, ou parce que la géométrie de la pièce est la même des deux côtés de l’outil de moulage, avez-vous confirmé que les noyaux s’éloigneront de la contre-dépouille lorsque la pièce sera éjectée ?
OUI. Magique ! Passez aux contre-dépouilles externes.
NON. L’outil ne fonctionne pas.

9) Pour produire les contre-dépouilles externes requises pour les trous et les ouvertures, ou imposées par la géométrie de la pièce totale, avez-vous confirmé que les noyaux fonctionneront lorsque l’outil s’ouvrira ?
OUI. Cool ! Passez aux lignes de séparation/partage.
NON. La pièce sera piégée.

10) Avez-vous réfléchi à l’endroit où l’outil doit être divisé pour que :
1. suive une trajectoire régulière ?
2. Peut évacuer les gaz créés pendant le moulage ?
3. Evite les visages cosmétiques et fonctionnels ?
OUI. Ayez trois tapes dans le dos ! Passez à l’éjection des pièces.
NON. 1. La durée de vie de l’outil sera considérablement réduite et des opérations de coupe supplémentaires, moins efficaces, ajouteront du temps et des coûts.
2. Vous risquez de brûler la pièce et de piéger les gaz
3. L’apparence sera compromise et les visages fonctionnels auront des lignes témoins

11) Le choix d’un type d’éjecteur dépend de la géométrie de la pièce et de caractéristiques telles que les bossages ; avez-vous réfléchi à la manière dont votre pièce sera éjectée du moule ?
OUI. Génial ! Allez à l’alimentation.
NON. Une éjection insuffisante risque de déformer la pièce ou de la soumettre à un marquage de contrainte.
Pour assurer un remplissage optimal, avez-vous spécifié l’emplacement et le type de grille d’alimentation avant la conception de l’outil de moulage ?
OUI. Plus qu’un ! Allez au refroidissement.
NON. Certaines parties du moule ne seront pas suffisamment remplies, ce qui provoquera un enfoncement et un gauchissement.

12) Pour assurer un traitement optimal du matériau, la température du moule doit être correctement contrôlée. Avez-vous réfléchi à la manière dont le moule peut être chauffé et refroidi ?
OUI. Vous l’avez fait !
NON. 1. Le moule ne se remplit pas correctement
2. Les propriétés du matériau seront affectées
3. Les dimensions de la pièce ne seront pas correctes
4. La pièce sera déformée

Marques d’évier…

…sont dues à une section de paroi trop épaisse ou à un changement soudain de section, généralement à l’endroit où les nervures et les bossages sont placés à l’intérieur ou lorsque l’extrémité de la pièce est de la même section ou plus grande que la zone où se produit l’avance. L’aspect cosmétique est affecté et la précision dimensionnelle est perdue. Dans les cas extrêmes, il y aura un vide à l’intérieur de la pièce, ce qui peut entraîner une défaillance mécanique. Certains matériaux sont plus sensibles à l’enfoncement que d’autres, le polypropylène et le polyamide étant les pires coupables.

Déformation…

…comme l’enfoncement est causé lorsque la section est trop épaisse ou lorsqu’il y a un changement soudain de section et que la résistance de la pièce est insuffisante pour maintenir la forme requise. L’apparence et la précision dimensionnelle sont affectées. Tous les matériaux se déforment, mais le polypropylène et le polyamide se comportent particulièrement mal.

moldassy
Fig.1 Assemblage complet du moule &amp ; flux de fabrication du moule

Nervures

ribs

Goussets

goussetsBosses

bosses

Rayons, filets et angles

rayons
Mould Chauffage

Une température de moule uniforme signifie que la température de chaque moitié du moule est la même (à ±3°C (5°F)) pour tous les emplacements lorsque le moule est chauffé à l’huile ou à la vapeur. Les moules qui sont chauffés avec des cartouches électriques peuvent varier de 6°C (10°F). Un moule dont la température est uniforme se remplit plus facilement et produit des pièces présentant moins de déformation, une meilleure stabilité dimensionnelle et un aspect de surface uniforme. L’obtention d’une température de moule uniforme dépend de votre méthode de chauffage du moule. Un moule chauffé à la vapeur ou à l’huile aura une température uniforme car la source de chaleur maintient une température constante. Toutefois, l’huile, en tant que source de chaleur, est deux fois moins efficace que la vapeur. Par conséquent, lorsque l’huile est utilisée pour chauffer un moule, il est nécessaire de régler la température de l’huile à un niveau supérieur à la température souhaitée pour le moule. Les moules chauffés à l’électricité sont plus difficiles à maintenir à une température uniforme car les cartouches chauffantes sont constamment activées et désactivées. Lorsqu’ils sont allumés, ils génèrent une grande quantité de chaleur à la source, mais cette chaleur doit être répartie dans le moule de manière à obtenir une température uniforme.
Pour déterminer la quantité de watts nécessaire pour chauffer un moule, l’utilisation de la formule suivante pourrait être utile : 1¼ kilowatts pour chaque 45 kg (100 livres) d’acier de moule. Remarque : Cette formule permet normalement de chauffer le moule à la température de moulage en 1 à 2 heures. Il n’est pas recommandé de placer un réchauffeur sur la ligne centrale du moule, car le centre du moule est normalement suffisamment chaud sans ajouter de chaleur supplémentaire. En général, les éléments chauffants des cartouches sont situés dans les plaques de support, avec une distance de 64 mm (2 ½”) entre les éléments chauffants.

NOTE : Les moules à emboutissage profond peuvent nécessiter des chauffages dans la plaque de retenue. Il doit y avoir au moins un thermocouple pour contrôler chaque moitié du moule. Dans les moules plus grands, il est recommandé d’avoir plus d’un thermocouple dans chaque moitié de moule. Cela permettra un meilleur contrôle et des températures de moule plus uniformes. Les thermocouples doivent être situés dans les plaques “A” et “B”, entre deux éléments chauffants si possible et à une distance de 32 mm – 38 mm (1¼” – 1½”) de l’élément chauffant de la cartouche le plus proche. Cette distance doit être mesurée du bord du trou du thermocouple au bord du trou de la cartouche chauffante. La distance entre le thermocouple et l’élément chauffant est importante car un élément chauffant trop proche entraînera l’arrêt du chauffage par le thermocouple avant que le moule ne soit à température. Un élément chauffant trop éloigné du thermocouple entraînera une surchauffe du moule, qui deviendra ensuite trop froid. De même, il n’est pas bon de positionner un thermocouple de manière à ce qu’il détecte la température de la surface externe du moule. Si possible, il doit être situé à 38 mm – 51 mm (1½” – 2″) à l’intérieur du moule, car la température prise à cet endroit, est moins sensible aux influences extérieures et donc plus stable.

balance

Lors du moulage par injection avec des moules à cavités multiples, il est important que toutes les cavités soient remplies simultanément. La méthode la plus courante pour obtenir un remplissage équilibré consiste à rendre identique la distance parcourue par le matériau entre la carotte et chaque cavité. Cette approche fonctionne tant que le matériau s’écoule directement de la carotte à l’entrée de la pièce. Cependant, si le coulant est divisé deux ou trois fois en allant de la carotte à l’entrée, il est peu probable que le remplissage soit équilibré. Un moyen efficace d’équilibrer le remplissage est d’avoir un canal principal qui s’étend de la dernière cavité à une extrémité du moule à la dernière cavité à l’extrémité opposée, avec des canaux secondaires alimentant les cavités individuelles. Pour équilibrer le remplissage des cavités, des broches de résistance à l’écoulement sont placées dans les canaux secondaires. Ces broches sont réglées pour empêcher l’écoulement du matériau vers les cavités individuelles, de sorte que toutes les cavités soient remplies en même temps.

Ventilation

Lors du moulage de thermodurcissables, le processus de polymérisation produit des substances volatiles qui, avec l’air déjà présent dans la cavité, peuvent être piégées et surchauffer à 375°C – 425°C (700°F – 800°F). Si les gaz ne sont pas autorisés à s’échapper par des évents, ils peuvent oxyder les lubrifiants et laisser des traces de brûlure sur la pièce. Les évents permettent aux volatiles de s’échapper dans l’atmosphère.
En plus des problèmes visuels, une ventilation inadéquate se traduira par des pièces qui ne pourront pas être remplies, qui auront des problèmes de dimensions ou dont la résistance physique et/ou électrique sera inférieure à celle attendue. La première question à laquelle il faut répondre est celle de l’emplacement des évents. Il est important que tous les évents mènent à l’atmosphère, sinon l’évent sera inutile. À moins que la géométrie de la pièce ne montre des emplacements évidents pour les évents, un bref essai de moulage doit être effectué pour observer où les vides de gaz se produisent.
Dans la mesure du possible, les évents doivent être situés dans la moitié mobile du moule, partout où un vide de gaz ou une ligne de tricotage est visible sur une pièce. Les évents pour les pièces phénoliques doivent avoir une largeur de 6 mm (¼”) et une profondeur de 0,08 mm – 0,09 mm (0,003″ – 0,0035″) et les évents pour les pièces en polyester doivent avoir une largeur de 6 mm (¼”) et une profondeur de 0,05 mm – 0,06 mm (0,002″ – 0,0025″). La largeur n’est pas aussi critique que la profondeur. Un évent qui est de 0,025 mm (0,001″) ou moins, est trop peu profond et peut se sceller lorsque le moule est fermé. Un évent de 0,13 mm (0,005″) est normalement trop profond et risque de ne pas être étanche. En conséquence, la pression interne de l’empreinte sera faible et le retrait, les propriétés physiques et électriques peuvent ne pas correspondre aux valeurs de la fiche technique. Une importance égale à l’emplacement et à la profondeur des évents est la longueur de l’évent, qui est la distance à partir de la pièce que l’évent maintient sa profondeur de 0,08 mm (0,003″). L’évent doit avoir une longueur d’environ 25 mm (1″) pour permettre à la pression de s’accumuler dans la cavité après que le matériau de l’évent ait durci. Après ce point, l’évent peut être soulagé à une profondeur de 0,25 mm – 0,50 mm (0,01″ – 0,02″). Pour aider l’évent à rester avec la pièce, le coin de l’évent au bord de la pièce peut être rayonné ou chanfreiné. Il est parfois nécessaire de ventiler les zones “mortes” du moule avec des éjecteurs ventilés. Avant d’ajouter les évents, une broche d’éjection doit s’adapter au trou dans lequel elle va fonctionner à 0,025 mm (0,001″) près. Un plat est ensuite rectifié sur le diamètre, pas plus profond que 0,13 mm (0,005″) sur une distance qui amènera l’évent 3 mm (_”) en dessous de la longueur d’ajustement de la broche. Normalement, la longueur d’ajustement doit être de 13 mm – 16 mm (½” – _”) . (Voir le croquis ci-dessous) De plus, la course des éjecteurs doit être suffisamment longue pour que l’ensemble de l’évent plus 3 mm (_”) remonte au-dessus du fond de la cavité. Ceci afin que l’évent puisse être autonettoyant ou qu’un opérateur puisse souffler le flash sur les broches.
Le polissage est un élément souvent négligé dans la mise à l’air libre. Il est recommandé que tous les évents soient polis dans le sens de l’écoulement jusqu’à ce qu’ils aient au moins la même finition que les cavités et les noyaux. Ils doivent être polis sur toute leur longueur, y compris la distance de décharge. Si un moule doit être chromé, toutes les surfaces du moule doivent être polies et plaquées, y compris les évents.

évent

Sprues

L’orifice de la douille de carotte doit toujours être plus grand que le diamètre intérieur de la buse de la presse. Normalement, la douille de carotte doit avoir un orifice plus grand de 0,8 mm (1/32″) que l’orifice de la buse de la presse. Cette différence de diamètre aide la carotte à sortir de la buse et de la moitié stationnaire du moule. Le rayon sphérique de la buse doit correspondre au rayon sphérique de la douille de carotte. L’alignement de la buse et de la bague de coulée peut être vérifié en pinçant un morceau de papier entre les deux. Il faut évidemment faire attention à ne pas se blesser ou blesser quelqu’un d’autre lors de cette vérification. En plus de vérifier l’alignement, ce même contrôle permet de savoir si la buse et la douille de coulée sont bien ajustées ou si elles sont endommagées et provoquent des fuites. Nous suggérons que les nouveaux moules commencent avec un orifice de douille de carotte de 6 mm (7/32″) de diamètre, avec un orifice de buse correspondant de 5 mm (3/16″) de diamètre. Ces diamètres sont considérés comme assez petits pour les matériaux thermodurcissables et forcer le matériau à travers ces diamètres, devrait produire une chaleur de friction dans le matériau qui peut aider à réduire les temps de cycle globaux. Souvent, la plus grande section transversale du moule se trouve à la base de la douille de coulée. En passant d’un orifice typique de 7 mm (9/32″) Dia. à un orifice plus petit de 6 mm (7/32″) de diamètre. Orifice, le diamètre à la base de la douille de coulée sera également réduit de 1,5 mm (1/16″). Un petit changement comme celui-ci peut parfois entraîner une réduction du temps de cycle. Parfois, sans raison apparente, vous aurez un nombre important de gels de buse. Une cause possible est une trop grande quantité de chaleur transférée du moule à la buse. Avec un moule à 165°C (330°F) et une buse à 110°C (230°F), la tendance naturelle est que le moule chauffe la buse. Une façon de réduire le transfert de chaleur est d’utiliser une buse avec un rayon sphérique de 12,7 mm (½”) avec une douille de carotte qui a un rayon sphérique de 19 mm (¾”). Cela permet de réduire la surface de contact entre la buse et le moule. Les carottes refroidies à l’eau peuvent être utilisées pour éliminer les déchets, si vous moulez du polyester. Cependant, si vous moulez des pièces phénoliques ou mélamine-phénoliques, l’utilisation de carottes refroidies à l’eau peut entraîner de fréquents blocages de la buse. Les douilles de carotte ne sont généralement durcies qu’à 43-45 HRC. Les canaux, noyaux et cavités d’un moule typique pour les matériaux thermodurcissables sont durcis à un minimum de 52-54 HRC. Comme les douilles de carotte sont relativement souples, elles s’usent assez rapidement et une douille de carotte usée peut faire coller les carottes dans la moitié fixe du moule. Pour améliorer la résistance à l’usure des douilles de carotte utilisées dans les moules pour les matériaux thermodurcissables, nous suggérons d’utiliser des douilles de carotte en acier D-2. Ces douilles peuvent être durcies à 62 HRC et leur teneur en chrome est plus élevée que celle des douilles conventionnelles. Ces deux qualités devraient améliorer la résistance à l’usure et les propriétés de démoulage de la douille de coulée.

Extracteurs de carottes

Afin de s’assurer que la carotte sort de la douille de carotte et reste avec le coulant, un extracteur de carotte est utilisé. Comme on peut le voir sur le croquis, un cône inversé de 5° sur l’extracteur qui commence à la glissière et s’étend sur 8 mm (5/16″) en dessous de la glissière est recommandé. En outre, un petit rayon (environ 1,5 mm (1/16″)) à la jonction de l’extracteur et du coulant et un rayon plus grand (environ 6 mm (¼”)) à la jonction de la carotte et du coulant sont utilisés pour aider à maintenir la carotte, le coulant et l’extracteur de carotte ensemble. La marche ajoutée au bas de l’extracteur de carotte est une aide pour le retrait de la carotte et de l’extracteur de carotte.

tireur de carotte

Bague de localisation de la douille de la carotte

Les bagues de localisation standard ne fournissent aucun support pour le centre du moule. Dans certains cas, il peut être nécessaire d’avoir un support au milieu du côté stationnaire du moule. (Le support du côté stationnaire peut être réalisé en adoptant l’anneau de positionnement modifié illustré ci-dessous. Ce type de conception permet de “bombarder” le centre du côté stationnaire, en plaçant des cales sous l’anneau de localisation.

Conception de la glissière

Lors de la conception de canaux pour les moules, il existe plusieurs approches possibles. Parmi celles-ci, on trouve le rond complet standard avec une ligne centrale.
Il s’agit du canal le plus efficace, mais dans certains cas, il est nécessaire que le canal ne se trouve que dans une moitié du moule. Un canal trapézoïdal standard est souvent utilisé dans les situations où le canal ne doit se trouver que dans une moitié du moule. La taille effective du canal est indiquée sur la figure de gauche. Les quatre coins deviennent des zones “mortes” où le mouvement du matériau est pratiquement nul. Pour réduire la quantité de déchets dans le canal, une conception de canal trapézoïdale modifiée est suggérée. Cette conception réduit les zones mortes sans modifier de manière significative l’efficacité du canal.

glissière

Portails

Les entrées des moules thermodurcissables sont des zones de forte usure du moule et doivent donc être conçues en tenant compte de ce facteur. L’entrée doit être fabriquée à l’aide d’un insert remplaçable, de sorte que lorsque l’entrée est très usée, elle peut être facilement remplacée. L’entrée doit être fabriquée dans des matériaux qui ne s’usent pas facilement. Trois matériaux couramment utilisés pour les inserts d’obturateur sont le carbure, l’acier D-2 et l’acier à particules CPM-10V fabriqué par Crucible Steel. En plus de l’insertion de l’entrée, il est utile d’insérer le moule à l’opposé de l’entrée et dans la zone d’impact de la cavité. Ces zones sont également des zones d’usure élevée et nécessiteront une certaine maintenance lors du fonctionnement du moule. Lors de la conception d’une entrée d’arête pour les matériaux thermodurcissables, la largeur de l’entrée peut être aussi petite que 1,5 mm (1/16″), mais la profondeur de l’entrée ne doit pas être inférieure à 1,3 mm (0,050″). Une porte doit être suffisamment grande pour permettre à la pièce de se remplir dans la plage de pression d’injection et de temps d’injection que Plenco suggère dans la section ” Procédure de démarrage du moulage par injection ” du matériau. Évitez d’utiliser plusieurs points d’injection sur les pièces afin de minimiser le nombre de lignes de maillage. Une ligne de maille est créée lorsque deux fronts de matière se rencontrent. Les lignes de tricotage sont plus faibles que le reste de la pièce parce qu’il n’y a pas autant de réticulation dans la ligne de tricotage que dans le corps principal de la pièce. Pour que la résistance globale des pièces soit aussi élevée que possible, le nombre de lignes de tricotage doit être réduit au minimum. Un deuxième type d’entrée, largement utilisé dans les moules traitant des matériaux thermodurcissables, est la sous-porte. Ce type de porte est parfois appelé porte tunnel. L’avantage d’une sous-grille est qu’elle se cisaille lorsque la pièce est éjectée du moule. Par conséquent, il n’est pas nécessaire d’effectuer une opération secondaire pour retirer l’entrée et il n’y a aucun risque que l’entrée dépasse de la pièce et devienne un problème d’assemblage ou un problème visuel. En plus de la fonction de retrait de l’entrée, la sous-porte peut parfois être conçue pour diriger le flux de matière vers un endroit difficile à remplir. De cette manière, le remplissage de la pièce peut être facilité, ce qui peut avoir un effet positif sur les temps de cycle et les taux de rebut. La taille de la porte dépend de la taille de la pièce. Généralement, 0,13 mm (0,050″) peut être utilisé pour les petites pièces et 0,20 mm (0,080″) pour les pièces plus grandes. Il y a quelques problèmes associés à l’utilisation de sous-gates, qui incluent :
L’extrémité de la grille se cassant et se collant dans le moule. Ceci est particulièrement vrai pour les matériaux de moulage en polyester et, par conséquent, l’utilisation de subgates dans les moules pour pièces en polyester n’est pas recommandée. La quantité d’acier au niveau du plan de joint au-dessus de l’obturateur étant trop fine, le métal s’use très rapidement une fois que le moule commence à produire des pièces. Pour réduire la probabilité que l’extrémité de l’obturateur se casse et reste collée dans le moule, le tunnel doit être bien poli afin d’éliminer toutes les piqûres d’électroérosion. L’emplacement d’une broche d’éjection à au moins 38 mm (1½”) du tunnel permet au coureur de fléchir et de retirer l’entrée du moule sans se casser. Il est également important de concevoir le tunnel de manière à ce que l’angle d’incidence avec la pièce permette à l’obturateur de tirer, tout en conservant une épaisseur d’acier suffisante au niveau du plan de joint pour éviter la rupture. Voir le croquis pour plus de précisions.

portes
Des développements récents dans le domaine du moulage par injection de thermodurcissables ont montré qu’il est possible de mouler une pièce en éliminant presque totalement les traces de l’injection. Ceci est réalisé à l’aide d’un coupeur d’entrée. Un coupeur d’entrée est une lame ou une broche située dans le moule directement sous l’entrée. Immédiatement après l’injection du matériau dans la cavité, cette lame est avancée vers l’avant pour fermer l’entrée. Une fois que la lame est en position avancée, le matériau durcit contre elle, produisant la même finition que le reste de la pièce. La seule trace visible d’une porte est une ligne témoin.

Cavités et noyau

Dans presque tous les moules, l’utilisation de cavités et de noyaux insérés est encouragée. La raison principale en est que si une cavité ou un noyau individuel est endommagé, cette cavité particulière peut être retirée du moule et réparée pendant que le reste du moule est remis en service. Le fait d’avoir des cavités individuelles permet également de modifier les inserts, ce qui rend possible la production simultanée de plusieurs versions de la même pièce de base. Lorsque les pièces sont très petites et qu’il y a un grand nombre d’empreintes, il n’est pas toujours possible d’utiliser des inserts individuels. Dans ce cas, nous suggérons d’utiliser des inserts de 3 ou 4 cavités. Les matériaux les plus couramment utilisés pour les inserts de cavité sont le H-13 et le S-7. Ces deux matériaux durcissent jusqu’à une dureté Rockwell de 52 à 54 HRC et peuvent être polis pour produire un excellent état de surface sur les pièces.

Emplacement et conception de la tige d’éjection

Sans broches d’éjection, il est généralement impossible de retirer la pièce moulée du moule. L’emplacement des éjecteurs est presque aussi important que l’emplacement de l’entrée. Les broches doivent pousser la pièce hors du moule sans la déformer et sans laisser de marque indésirable sur la pièce. Une raison secondaire de disposer de broches d’éjection est de faciliter l’aération du moule. Les éjecteurs doivent être situés aux endroits les plus profonds de la cavité ou du noyau. Nous suggérons spécifiquement que les éjecteurs soient situés aux points les plus profonds des nervures et des bossages. Si les éjecteurs ne sont pas placés correctement, la pièce doit être “tirée” hors des zones profondes du moule. Les pièces qui doivent être “tirées” hors du moule sont plus susceptibles de coller ou d’être déformées pendant l’éjection. (Voir le croquis ci-dessous).

éjecteur
Une fois l’emplacement des goupilles d’éjection déterminé, il faut décider de la taille des goupilles. Les broches d’éjection de très petit diamètre peuvent être problématiques en raison de leur susceptibilité à la rupture. Par conséquent, les broches d’éjection d’un diamètre inférieur à 2,4 mm (3/32″) ne sont pas recommandées. Un autre problème courant est le matériau qui s’écoule vers le bas autour de la broche d’éjection et la coince de sorte qu’elle se brise lorsque les éjecteurs sont actionnés. Pour éviter que cela ne se produise, le trou pour la goupille ne doit être que de 0,025 mm (0,001″) plus grand que la goupille pour une profondeur de 13 mm – 16 mm (½” – _”) de la cavité. Le rendre plus profond peut entraîner le coincement et la rupture de la goupille.
Pour s’assurer que la plaque d’éjection se déplace le long de l’axe des broches d’éjection, il est suggéré que le moule soit équipé d’un système d’éjection guidé. En plus d’aligner les éjecteurs, le système d’éjection guidé déplace la charge de la plaque d’éjection et de la plaque de retenue des broches d’éjection vers les broches de guidage et les bagues du système d’éjection. S’il est toujours important d’aligner les trous d’éjection du moule avec ceux de la plaque de retenue, avec un système d’éjection guidé, l’alignement est encore plus critique. Bien qu’il soit souhaitable que les broches d’éjection soient situées sur des surfaces planes, cela n’est pas toujours possible. Il est parfois nécessaire de placer les éjecteurs sur des surfaces profilées. Les éjecteurs situés sur des surfaces profilées doivent être fabriqués de manière à épouser le contour de la cavité. Il sera nécessaire de claveter ces broches pour qu’elles conservent leur alignement avec le contour de la cavité. Il arrive parfois que des pièces veuillent rester dans la moitié stationnaire du moule ou que le concepteur du moule installe un système d’éjection latérale stationnaire par précaution. Pour un moule de compression ou de transfert, cela ne pose pas de problème. Cependant, l’ajout d’un système d’éjection à la moitié stationnaire d’un moule d’injection peut être compliqué, car il ajoutera 76,2 mm – 101,6 mm (3″ – 4″) à la hauteur du moule. Il faudra donc revoir la quantité de lumière du jour de la presse pour s’assurer que le moule peut être ouvert et les pièces éjectées. Cette longueur supplémentaire n’augmentera pas seulement la quantité de déchets, mais en raison du plus grand diamètre de la carotte au niveau du plan de joint, le temps de cycle devra peut-être être augmenté.

Polissage et placage

La tendance a été de réduire le polissage en raison de son coût élevé. On fabrique des moules qui présentent encore des marques de découpe sur les zones non visibles des pièces. Bien que cette pratique puisse permettre d’économiser de l’argent lors de la construction du moule, elle peut augmenter le coût des pièces en raison des rebuts élevés et des temps d’arrêt. Les zones non polies génèrent une chaleur de friction dans le matériau lorsqu’il passe sur ces zones. Cette chaleur supplémentaire peut entraîner le durcissement du matériau avant le remplissage de la pièce. Ces zones non polies peuvent modifier le schéma de remplissage du matériau, ce qui peut entraîner l’emprisonnement de gaz à des endroits qui ne peuvent pas être évacués. Pour ces raisons, il est suggéré que toutes les surfaces de moulage soient polies jusqu’à un minimum d’indice SPI n° 2. Les surfaces du moule à polir comprennent les cavités et les noyaux, les évents, les portes, les canaux, la carotte et l’ensemble du plan de joint. La raison du polissage du plan de joint est de s’assurer que toute bavure qui pourrait se produire sur celui-ci se détachera du moule avec un minimum d’effort.
Lors du polissage d’un moule, il faut s’assurer de toujours polir dans le sens de l’étirement. Les évents doivent être polis dans le sens de l’écoulement de la matière et ils doivent avoir le même degré de polissage que la cavité et le noyau. Les surfaces planes qui n’ont aucune influence sur le retrait de la pièce peuvent être polies dans n’importe quelle direction. Lors du polissage de nervures profondes qui ont été découpées par le processus d’électroérosion, il est important de s’assurer que toutes les marques de piqûre d’électroérosion ont été polies. Sinon, la nervure risque de se détacher de la pièce et de rester coincée dans le moule. Une fois que le moule est complètement poli, il est prêt à être plaqué. N’oubliez pas que tout défaut de la surface de l’acier ne sera pas couvert par le placage, mais sera accentué par celui-ci. Bien qu’il existe un certain nombre de types de placage différents, à ce jour, les moules chromés offrent le meilleur démoulage et la meilleure finition des pièces. Étant donné que certains matériaux contiennent des charges incompatibles avec le nickel, il est déconseillé d’utiliser le nickel ou le nickel électrolytique pour plaquer les surfaces des moules. De plus, le nickelage n’a pas la résistance à l’usure du chromage. Les surfaces à plaquer doivent inclure les noyaux, les cavités, les tiges de noyau, les extrémités des tiges d’éjection, les blocs de coulée, les évents et l’ensemble du plan de joint. Pour protéger les surfaces du moule et assurer un bon démoulage, il est nécessaire de plaquer toutes les surfaces qui ont été polies. Une fois le moule plaqué, il sera nécessaire de repolir le chrome car un chromage non poli peut provoquer un collage.

Supports centraux

Nous constatons souvent que les moules construits pour utiliser des matériaux thermodurcissables ont peu ou pas de support au centre. Il en résulte des bavures importantes autour de la carotte et des pièces dont l’épaisseur varie du côté de la carotte au côté opposé. Pour résoudre ce problème, nous suggérons d’installer des piliers de soutien substantiels au centre du moule entre les parallèles (50,8 mm (2″) de diamètre). si possible).

Centrage élevé du moule

Il arrive que le centre d’un moule présente des bavures importantes, même avec un bon support central. Dans ce cas, il peut être nécessaire de procéder à ce que nous appelons le “Doming du moule” ou le “High Centering du moule”. Pour ce faire, on place une cale de 0,0508 mm à 0,0762 mm (0,002″ ou 0,003″) sur les piliers de support au centre du moule, ce qui aura pour effet de bombarder légèrement le côté mobile du moule. Sur le côté stationnaire du moule, nous suggérons d’utiliser l’anneau de positionnement modifié illustré ci-dessous, qui peut également être calé de 0,0508 mm à 0,0762 mm (0,002″ ou 0,003″) afin que ce côté du moule soit également bombé.

Verrous latéraux

Les moules d’injection-compression nécessitent des verrous latéraux non coniques et sont également nécessaires pour tous les moules où le maintien de l’alignement des moitiés de moule est essentiel pour répondre aux exigences de qualité de la pièce. Ils doivent être situés sur les quatre côtés du moule. La conception générale des verrous latéraux de Progressive Components est très bonne, puisqu’ils ont un engagement plus long et sont plus épais.

Moule d’injection-compression

Nous suggérons que les éléments suivants soient utilisés dans la conception d’un moule d’injection/compression. (Voir également le croquis ci-dessous)

  • L’espace entre la cavité et le noyau doit être de 0,0254mm – 0,0508mm (0,001′ – 0,002″) par côté.
  • L’engagement de la cavité dans le noyau doit être de 19,050 mm (0,750″).
  • L’obturation autour de chaque cavité doit être de 0,0254mm – 0,0508mm (0,001″ – 0,002″).
  • L’épaisseur de la “crêpe” doit être de 0,152mm – 0,203mm (0,006″ – 0,008″).
  • Un évent doit être rectifié dans le plongeur directement en face de la carotte. Cet évent doit commencer à une profondeur de 0.127mm (0.005″).
  • Il doit y avoir un décalage dans les rayons entre le plongeur et la cavité comme indiqué, afin que les broches d’éjection aient de la matière contre laquelle pousser.
  • Les goupilles d’éjection de la “crêpe” devraient être situées autour du périmètre pour une meilleure et plus complète élimination des éclats.
  • Pour éviter d’endommager le plan de joint autour de chaque cavité, il faut ajouter des blocs d’atterrissage dont la surface est égale au tonnage maximal de la presse divisé par 5.

En raison de l’ajustement serré du plongeur et de la cavité, nous recommandons l’utilisation de verrous latéraux non coniques pour aligner le noyau et la cavité.

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Types de machines de moulage par injection

Les types de machines à injecter disponibles diffèrent essentiellement par la méthode de chauffage et de préplastification du caoutchouc composé. La principale différence se situe généralement entre les machines orientées verticalement, qui comprennent à la fois les presses à bélier et à vis, et les machines orientées horizontalement, qui sont du type à vis à mouvement alternatif. Dans le premier cas, la température du moule est maintenue par conduction à partir des plateaux chauffés de la presse, tandis que les éléments chauffants font partie intégrante du moule dans le second cas. La configuration des moules pour les machines horizontales se traduit souvent par de grandes surfaces de perte potentielle de chaleur par convection et de longs trajets pour le flux de chaleur par conduction depuis les plateaux de la presse. La machine horizontale génère sa propre chaleur de préplastification en travaillant sur le caoutchouc, qui est introduit dans la machine sous forme de bande, entre la vis et le cylindre. Cette chaleur est régulée par un fluide à température contrôlée (eau, glycol ou huile), qui circule autour du cylindre et, dans les grandes machines, au centre de la vis. La progression du caoutchouc dans la vis le réchauffe et le préplastique. Le caoutchouc, recueilli devant la vis, repousse la vis jusqu’à ce qu’un interrupteur soit actionné et que la phase de préplastification soit terminée. Le chauffage final de la matière a lieu lors du passage à travers une petite matrice dans le système de canaux du moule. Le deuxième type de presse à injecter utilise le principe de l’injection verticale. Ce type de machine dispose d’une vis et d’un piston d’injection séparés dans une configuration à tête en V située près d’une presse verticale ascendante. La vis de préplastification alimente la chambre d’injection à travers un clapet anti-retour où le composé est injecté dans le moule. La tête d’injection et l’unité de presse peuvent être réglées indépendamment l’une de l’autre. Les moules des machines orientées verticalement sont généralement plus grands en surface, ce qui permet d’améliorer le chauffage par conduction et d’exposer des zones plus petites pour la perte de chaleur par convection.

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