Gérer le débit matière dans un moule d’injection : clés pour une qualité optimale

L’écoulement de la matière dans un moule d’injection est un paramètre essentiel pour garantir la qualité d’aspect et la structure des pièces produites. Deux phénomènes majeurs expliquent cette importance :

• La formation d’une gaine de refroidissement : dès que la matière pénètre dans le moule, elle commence à refroidir et forme une peau solide qui épouse le grainage des parois de l’empreinte.
• Le cisaillement des chaînes moléculaires : lors de son passage dans des sections étroites à haute vitesse, la matière subit des contraintes mécaniques pouvant altérer sa structure et générer des défauts.

Dans cet article, nous analysons chaque élément du processus d’injection et leurs influences sur l’écoulement, ainsi que les risques de variation à l’origine des défauts.

1. La matière et son écoulement

La fluidité et la composition de la matière jouent un rôle central dans la qualité du moulage.

A. Fluidité à chaud

• Température de fusion : Plus la matière est chaude, plus sa fluidité est élevée, facilitant le remplissage du moule. Attention : Une température excessive peut dégrader la matière et compromettre ses propriétés mécaniques.

B. Composition et charges

• Les charges (additifs, renforts) réduisent la fluidité et ralentissent l’écoulement dans l’empreinte.

C. Étuvage

• Certaines matières sont sensibles à un étuvage excessif, qui diminue leur fluidité et peut perturber la reconfiguration des liaisons moléculaires.

2. Le moule et ses contraintes d’écoulement

Le design et la régulation thermique du moule influencent directement la qualité de l’écoulement.

A. Formation de la gaine de refroidissement

• Différence de température : Plus le moule est froid, plus la peau de la gaine est épaisse. Risque : Un cisaillement des chaînes moléculaires en surface, entraînant un délaminage de la matière.

B. Température du moule

• Elle détermine l’épaisseur de la gaine et la section disponible pour transmettre la pression d’injection, cruciale pour maîtriser le retrait.

C. Pertes de charge

• Carotte : Zone de transition avant l’empreinte, sa section et sa longueur impactent la transmission de la pression.
• Bloc chaud : Supprime la perte de charge de la carotte, mais crée des ponts thermiques à gérer.
• Seuil et buse :
  • Le seuil (2ᵉ étranglement après la buse) modifie la vitesse d’écoulement et la transmission de pression.
  • La buse (avec ou sans obturation) et son centrage influencent le débit et l’homogénéité de l’injection.

D. Géométrie de l’empreinte

• Longueur, changements de direction et variations d’épaisseur : Ces paramètres augmentent les pertes de charge.
• Grainage : Un grainage prononcé freine l’écoulement.
• Évacuation de l’air : Les évents (et éjecteurs) évitent les “coups de feu” et les remplissages incomplets.

3. La machine et son rôle dans l’écoulement

La presse et ses composants doivent être précis et réguliers pour un écoulement optimal.

A. Fonctions clés de la presse

• Plastification : Assurer une température homogène pour une fluidité constante.
• Dosage : Un volume injecté régulier garantit une force de poussée stable.
• Buse :
  • Premier point de résistance, elle doit être étanche pour éviter les fuites.
  • Le clapet anti-retour (s’il est usé) réduit le débit en sortie.

B. Équipements périphériques

• Régulateur : Contrôle la température du moule et la transmission de pression.
• Buse à obturation : Augmente la perte de charge.
• Assistances débit : Utiles pour les longues distances et fortes épaisseurs.
• Broyeur et alimentateur : Peuvent modifier la fluidité selon le dosage des composants.
• Vide moule : Élimine l’air résiduel, facilitant l’écoulement.

4. Le montage et ses paramètres critiques

Un réglage minutieux est indispensable pour un écoulement maîtrisé.

A. Paramètres à surveiller

• Étuvage : Un excès rend la matière plus visqueuse.
• Température de régulation :
  • Moule trop froid → peau épaisse → pression transmise réduite.
  • Moule trop chaud → peau fine → pression transmise plus longtemps.
• Verrouillage progressif : Favorise l’évacuation des empreintes.
• Fusion : Doit atteindre la fluidité idéale sans dépasser la température de dégradation.

B. Profil de débit

• Vitesse d’écoulement :
  • Trop rapide → cisaillement et défauts de surface (“coups de feu”).
  • Trop lente → solidification prématurée, empêchant la transmission de la pression de retrait.

5. Le rôle de l’opérateur

Une surveillance active est nécessaire pour maintenir un écoulement stable.

A. Points de contrôle

• Homogénéité de la matière dans la trémie.
• Nettoyage des évents en production.
• Poussée d’injection et état du clapet anti-retour.
• Température du moule et assistances au débit.
• Temps de remplissage : Indicateur clé de la stabilité de l’écoulement.

Conclusion

Maîtriser le débit matière en injection plastique repose sur l’équilibre entre température, pression et géométrie. Chaque élément — matière, moule, machine et réglages — interagit pour influencer la qualité finale. Une approche méthodique et une surveillance rigoureuse permettent d’éviter les défauts et d’optimiser la production.