Résumé:Le moulage par injection est un procédé de fabrication polyvalent et efficace pour produire des pièces en plastique avec une grande précision et une répétabilité.Ce guide fournit un examen approfondi des principes fondamentaux du moulage par injection, des techniques avancées, des principes de conception, la sélection des matériaux et diverses applications, servant de référence pour les ingénieurs, les concepteurs et les fabricants.
1. Introduction au moulage par injection
Le moulage par injection est un procédé de fabrication principalement utilisé pour la production en série de pièces en plastique identiques avec des tolérances serrées.où il se refroidit et se solidifie pour former le produit finalLe procédé se caractérise par sa grande vitesse de production, son excellente précision dimensionnelle et sa capacité à produire des géométries complexes.ce qui en fait l'une des méthodes les plus largement utilisées pour la fabrication de composants en plastique dans les industries allant de l'électronique grand public à l'aérospatiale.
Les composants essentiels d'un système de moulage par injection comprennent l'unité d'injection (qui plastifie et injecte le matériau), l'unité de serrage (qui maintient et ouvre le moule),et le moule lui-même (un outil de précision qui définit la forme de la pièce)L'histoire du moulage par injection remonte à 1872 lorsque John et Isaiah Hyatt ont breveté la première machine à injection à piston.avec des progrès significatifs, y compris la machine à injection à vis de James Watson Hendry en 1946 et le moulage par injection assisté par gaz dans les années 1970..
2Le processus de moulage par injection: étape par étape
Le cycle standard de moulage par injection se compose de six étapes fondamentales:
- Le système d'arrimage:Les deux moitiés du moule sont fermement fermées et maintenues ensemble par l'unité de serrage. La force de serrage doit être suffisante pour résister à la forte pression d'injection.
- Injection:Le matériau plastique, généralement sous forme de granulés, est introduit par une trémie dans un tonneau chauffé.Le plastique fondu est ensuite injecté dans la cavité du moule sous haute pression.
- Détention/emballage:Une fois la cavité remplie, la pression est maintenue pour emballer du matériel supplémentaire dans le moule afin de compenser le rétrécissement volumétrique à mesure que la pièce refroidit.
- Réfrigération:Le temps de refroidissement représente une part importante du temps total du cycle et est influencé par l'épaisseur de la pièce et les propriétés du matériau.
- Ouverture de moisissure:Une fois la pièce suffisamment rigide, l'unité de serrage ouvre le moule.
- Éjection:La pièce finie est éjectée du moule à l'aide d'épingles, de manches ou de plaques de décapage.
Paramètres clés du processus:
- Température: comprend la température du baril (pour la fusion), la température de la buse et la température du moule (critique pour le débit et le refroidissement).
- Pression: la pression d'injection surmonte la résistance de débit pour remplir la cavité, tandis que la pression de maintien compense le rétrécissement.
- Temps: comprend le temps d'injection, le temps de rétention et le temps de refroidissement.
3. Technologies de moulage par injection avancées
Au fur et à mesure que les exigences de fabrication évoluent, plusieurs techniques avancées ont été développées:
Pour le moulage par micro-injection:Utilisé pour la production de pièces très petites et de haute précision pour les dispositifs médicaux et la microélectronique.5°C pour le baril).
Décoration dans le moule (IMD):Une famille de techniques qui intègrent la décoration dans le processus de moulage.
- IML (In-Mold Labeling): Un film pré-décoré est placé dans le moule avant l'injection, ce qui donne une pièce avec une finition de surface durable et intégrée.
- IMR (In-Mold Release): La décoration est transférée d'un film porteur à la pièce pendant le moulage, le film porteur étant automatiquement retiré et enroulé.
Pour le moulage par injection par réaction (RIM):Utilise deux ou plusieurs réactifs liquides de faible viscosité (comme le polyuréthane) qui sont mélangés et injectés dans un moule où ils réagissent et durcissent.Le moulage par injection est un procédé qui nécessite une pression et une force de serrage plus faibles que le moulage par injection classique..
Pour le moulage par injection assistée par gaz:Il s'agit d'injecter un gaz inerte dans la cavité du moule pour pousser le matériau dans les sections creuses de la pièce.
Moulures par injection de précision:Il vise à atteindre une très haute précision dimensionnelle, souvent entre 0,01 mm et 0,001 mm. Il nécessite des presses spécialisées, des moules de haute qualité et des matériaux d'ingénierie tels que PPS, PPA et LCP.
| Technologie | Principe clé | Principaux avantages | Applications communes |
| Le micro-moulage | Parties de moulage à micro-échelle | Haute précision, adaptée aux composants minuscules | Micropompes, appareils médicaux, lentilles optiques |
| DMI/LMI | Décoration pendant le moulage | Surfaces résistantes, sans post-traitement, esthétique | Panneaux automobiles, enveloppes d'appareils électroménagers, garnitures de téléphones |
| Réaction (RIM) | Durcissement chimique dans la moisissure | Pièces de grande taille, faible force de serrage, sorties flexibles | Automobiles, meubles et équipements médicaux |
| Appareils à gaz | Pression interne du gaz | Poids réduit et déformation, sections creuses | Poignées, meubles, grandes boîtes |
4Considérations critiques de conception pour le moulage par injection
La conception réussie d'une pièce est cruciale pour sa fabrication, son rentabilité et ses performances.
Épaisseur de paroi: une épaisseur de paroi uniforme est essentielle pour prévenir les défauts tels que les marques d'enfoncement, la déformation et les contraintes internes.
- Angles de tirage: le conique doit être appliqué sur des surfaces perpendiculaires à la direction d'ouverture du moule pour faciliter l'éjection facile de la pièce.
- Ribes et coussinets: utilisés pour augmenter la rigidité et la résistance de la pièce sans ajouter d'épaisseur de paroi significative.Une conception correcte des côtes (généralement 50-70% de l'épaisseur de la paroi principale) est essentielle pour éviter les marques d'évier.
- Fillets et radies: Les coins arrondis réduisent la concentration de stress, améliorent le débit du matériau et améliorent la résistance du moule.
- Les bosses: utilisées pour les éléments d'assemblage tels que les montures à vis. Elles doivent être conçues avec un support de côte adéquat et une bonne corrélation avec la géométrie du noyau pour éviter le naufrage et autres problèmes.
- Conception de la porte: La porte est le canal par lequel le plastique fondu pénètre dans la cavité.
- Les sous-coups: des caractéristiques qui empêchent l'éjection des pièces. Ils nécessitent des composants de moule complexes et coûteux tels que des actions latérales, des élévateurs ou des noyaux pliables.
5Sélection des matériaux pour le moulage par injection
Une large gamme de matériaux peut être utilisée, chacun ayant des propriétés distinctes:
Les thermoplastiques:Ils sont les plus courants pour le moulage par injection. Ils ramolissent lorsqu'ils sont chauffés et durcissent lorsqu'ils sont refroidis, ce qui permet leur recyclage et leur remodelage.
- Polypropylène (PP): polyvalent, résistant aux produits chimiques et à la fatigue.
- Acrylonitrile butadiène styrène (ABS): dur, résistant aux chocs, avec de bonnes propriétés mécaniques.
- Polycarbonate (PC): haute résistance aux chocs, transparence et résistance à la chaleur.
- Nylon (PA): haute résistance, résistance à l'usure et bonnes propriétés mécaniques.
- Polyoxyméthylène (POM): haute rigidité, faible frottement et excellente stabilité dimensionnelle.
Polymères thermodurcissables:Les résines époxy et phénoliques sont des résines chimiques qui ne fondent pas lorsqu'elles sont réchauffées.
Élastomères:Utilisé pour produire des pièces en caoutchouc souples.
Les additifs:Les matériaux sont souvent mélangés avec des additifs tels que du verre ou des fibres de carbone pour le renforcement, des retardateurs de flamme, des stabilisants et des colorants.
6Applications dans les différentes industries
La polyvalence du moulage par injection le rend applicable dans de nombreux secteurs:
- Automobile: Composants allant de la décoration intérieure, des tableaux de bord et des boutons aux pièces sous le capot et aux boîtiers d'éclairage.
- Electronique de consommation: boîtiers pour téléphones et ordinateurs portables, boutons, connecteurs et composants internes.
- Médecine et soins de santé: seringues, composants intraveineux, instruments chirurgicaux, boîtiers de dispositifs implantables et dispositifs microfluidiques.
- Emballage: Bouteilles, contenants et fermetures, souvent fabriqués en très grand nombre.
- Aérospatiale: Utilisé pour les composants intérieurs et extérieurs qui nécessitent des ratios de résistance/poids élevés et peuvent résister à des conditions environnementales difficiles.
