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RÉSUMÉ
Les moules pour l'injection des thermoplastiques ne présentent à première vue guère de difficultés dans le principe. Cependant, l’utilisation de ce type de support induit un grand nombre de contraintes techniques. En conséquence, les caractéristiques industrielles de ces moules sont étroitement liées à la compréhension de phénomènes complexes et à la mise en œuvre de détails subtils. Pour cette raison, les règles de conception générale relatives aux dispositifs d’alimentation, aux empreintes, aux aspects techniques et rhéologiques et au démoulage, ne suffisent pas la plupart du temps à atteindre des performances poussées. Cet article présente des pistes d’amélioration ou de résolution de problèmes dans la conception des moules pour l’injection des thermoplastiques.
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Although injection moulds for thermoplastics do not appear to be very complex in principle, their usage involves a large number of technical constraints. Therefore, the industrial characteristics of these moulds are closely linked to the understanding of complex phenomena and the implementation of subtle details. For this reason, the rules regarding the general design of supply devices, mould cavities, technical and rheological aspects as well as demoulding do not generally allow for advanced performances. This article presents improvement pathways and solutions in order to address issues regarding the designing of injection moulds for thermoplastics.
Auteur(s)
-
Thomas Munch : Ingénieur ENSAIS-EAHP - Agrégé en Mécanique - Ancien Responsable Injection de Hager SAS
INTRODUCTION
La performance industrielle des moules d'injection est liée à la compréhension de phénomènes subtils et au choix de solutions qui sont souvent le résultat d'un arbitrage judicieux.
Les moules pour l'injection de matières plastiques font l'objet de deux dossiers. Le dossier [AM 3681] traite de la conception générale des moules, des modes d'alimentation de l'empreinte, des techniques spéciales et des périphériques.
La conception des empreintes, des aspects thermiques et rhéologiques ainsi que des solutions constructives permettant le démoulage fait l'objet du présent dossier [AM 3682].
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3. Empreinte
3.1 Remplissage et compactage : facteurs influents
La conception de l'empreinte et en particulier la position du point d'injection détermine la qualité de la pièce, à travers le remplissage et le compactage. Ce dernier détermine en grande partie le choix du coefficient de retrait et permet d'obtenir la géométrie de la pièce.
Les objectifs du remplissage de l'empreinte sont que le front matière atteigne tous les points de la pièce et que la fluidité de la matière soit suffisante pour permettre à la pression de maintien de s'établir de façon uniforme. L'objectif du compactage, obtenu grâce à la phase de maintien (cf. [AM 3673]), est de compenser, au moins partiellement, de façon uniforme la variation de volume due au refroidissement de la matière. Il est également nécessaire que l'avancée du front matière n'enferme pas de poche d'air qui générerait une bulle ou une brûlure. Pour atteindre ces objectifs, il faut minimiser et homogénéiser les pertes de charge dans l'empreinte au cours du remplissage. La géométrie et le matériau de la pièce étant définis, le paramètre influant est la position du point d'injection.
Le moyen d'optimiser l'homogénéité du compactage consiste à placer le point d'injection au centre de la pièce, ce qui vient souvent en contradiction des impératifs esthétiques. L'utilisation de canal chaud avec des obturateurs pneumatiques à aiguille permet souvent de concilier ces impératifs, au prix de l'augmentation du coût du moule. On limite les risques de gel en plaçant le point d'injection sur les parois les plus épaisses, qui sont de préférence au centre de la pièce. Ce dernier point n'est pas toujours réalisé lors de la conception de la pièce. Si augmenter l'épaisseur du centre de la pièce est problématique, il est possible d'ajouter des nervures basses et très larges, qui servent de canal d'alimentation pour le reste de la pièce, ou de déplacer le point d'injection.
En première approche, on peut utiliser les résultats du test d'écoulement « spirale » (injection dans une empreinte normalisée,...
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