Recherche des paramètres de préréglage en injection. 1

COURS SUR LA RECHERCHE DES PARAMETRES POUR LE CHOIX ET LE PREREGLAGE DES PRESSES A INJECTER

Application et utilisation des préréglages : Les données de préréglages doivent permettre le choix de la machine la plus adaptée à la fabrication et d'estimer les coûts de fabrication. Cette fiche doit aussi permettre d'effectuer les premiers réglages sur la presse pour pouvoir mouler des pièces. Les différents réglages seront optimisés par différentes manipulations effectuées sur la presse en fonctionnement

Préalable: Documentation nécessaire pour la détermination des différents paramètres de moulage - Dessin de définition de la pièce coté et tolérance - Dessin du moule - Fiche des conditions de transformation de la matière utilisée du fabricant de la matière. - Liste des caractéristiques des presses disponibles pour la fabrication. Cette liste doit comporter: la force de fermeture maximum, le ∅ de vis, la pression d'injection maximum., l'épaisseur moule maximum. et minimum, la distance entre colonne, le volume maximum de matière injectable, la pression d'injection maximum, la course de dosage maximum.

Contenu de la fiche de préréglage: La fiche de préréglage doit comporter: - le profil des températures des différentes zones de chauffe du pot de plastification et la T° du moule. - le volume de la moulée, la surface frontale du moule. - l'estimation de la pression sur matière en bout de vis nécessaire au remplissage du moule . - le calcul de la force de fermeture minimum nécessaire, - le temps de refroidissement minimum - le temps de maintien minimum - en fonction de la machine choisie: la course de dosage nécessaire. la vitesse de rotation maximum de la vis lors du dosage. La contre pression de dosage

METHODE DE DETERMINATION DES DIFFERENTS PARAMETRE DE LA FICHE DE PREREGLAGE 1) PARAMETRES PERMETTANT DE CHOISIR LA PRESSE A INJECTER LA PLUS ADAPTEE A UNE FABRICATION 11) La pression moyenne sur la matière dans le moule nécessaire au remplissage :

Cette pression peut être déterminée soit - par l'intermédiaire d'un logiciel de simulation d'injection ( strim 100, , modflow) - D'après la documention du fabricant matière: - Par approximation voir chapitre 31 et 32 - D'après l'expérience (fabrication similaire existante: pièces moulée avec la même matière et ayant une épaisseur et un parcours de

matière identique ).utilisation de la méthode de déverrouillage (pression moyenne dans le moule = force min. de verrouillage / surface frontale de la partie moulante du moule) ou en mesurant la pression au moyen d'un capteur de pression situé dans le moule.

111) Approximation de La pression moyenne sur la matière dans le moule nécessaire au remplissage :d'après Dynisco Injection Molders de Whelan et John Golf

Remarque: Cette méthode ne tient pas compte de l'épaisseur de la pièce ni de la longueur du parcours de matière Le tableau ci-dessous donne une approximation de la pression dans le moule en fonction de la matière utilisée. Si on utilise une matière avec un grade faible, ou si l'empreinte a un rapport entre la longueur du parcours de matière et l'épaisseur de paroi important prendre la valeur maximum préconisée dans le tableau . Et inversement pour le contraire: Tableau d'approximation de la pression moyenne sur la matière dans le moule nécessaire au remplissage Matière ABS PA6

PA66 PA11 PA12

PBT PC PE HD

PE LD

PMMA

POM PS PS b SAN PVC PP

Pression en daN/cm2

386 618

618 772

232 309

463 695

463 772

232 386

154 309

309 618

463 772

154 309

154 309

386 463

309 463

232 386

( 1daN/cm2 = 105 Pa = 0.1 Mpa = 1bar)

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112) Détermination de La pression moyenne sur la matière dans le moule nécessaire au remplissage en tenant compte de l'épaisseur et de l'épaisseur de paroi: d'après Dynisco Injection Molders de Whelan et John Golf

Il faut déterminer avec le dessin du moule ou de la pièce la longueur maximum du parcours de matière entre le point d'injection et la partie de fin de remplissage de l'empreinte Faire le rapport entre la longueur du parcours de matière maximum et l'épaisseur de la pièce. A l'aide du tableau ci-dessous déterminer la pression moyenne dans l'empreinte nécessaire au remplissage fonction de l'épaisseur et du rapport longueur du parcours/épaisseur

200/1 180/1 160/1 130/1 100/1 65/1 33/1

pres

sion

moy

enne

dans

lem

oule

enda

N/c

m2

épaisseur de la pièce en mm

Rapport de la longueur du parcours de matière/épaisseur

de la pièce

Pression moyenne dans le moule fonction de l'épaisseur de la pièce et du rapport longueur/épaisseur

Les résultats du graphe ci-dessus sont a multiplier par le facteur de viscosité dépendant de la matière utilisée et du grade voir tableau ci dessous

Matière PE, PP, PS PA, POM ABS, ASA, SAN PMMA PC, PPS, PSU Facteur de viscosité

1.0 - 1.2 1.2 - 1.4 1.3 - 1.5 1.5 - 1.7 1.7 - 1. 9

Pour un grade basPour un grade haut 12)Force de verrouillage nécessaire:

Pmoule

P vis P hyd

PM PF

Pmoule: pression moyenne sur la matière dans le moule

P vis: pression sur la matière en bout de vis d'injection

Phyd: pression hydraulique dans le vérin d'injection

Elle est calculée en utilisant la formule: Marge dFV: forcePmoule: SF: surfa

direct

FV = Pmoule x SF +marge de sécurité

e sécurité 10% de verrouillage en daN /cm2

pression moyenne sur la matière dans le moule nécessaire au remplissage du moule en daN/cm2 ( bar) voir chapitre 11 ce frontale de l'empreinte (surface des empreintes et du canal d'alimentation projetée sur un plan perpendiculaire à la ion du mouvement d'ouverture) en cm2

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Relation entre la pression dans le moule et la pression hydraulique

KM = section du vérin hydraulique d'injection = P vis section de la vis d'injection Phyd

P vis = Phyd x KM

Pmoule = P vis - les pertes de pression entre la vis et le moule

Donc on peut déduire la relation entre la pression hydraulique dans le vérin et la force de verrouillage : Remarque : les pertes de pression peuvent varier de 40 à 75 % suivant le type d'alimentation du moule et la matière utilisée

Fv =(( Phyd x KM) - les pertes de pression) x SF+ la marge de sécurité

13) Calcul du volume d'injection minimum de la presse à injecter nécessaire pour une fabrication:

131) Méthode de la pesée d'une moulée (carotte + toutes les pièces) Il faut peser une moulée pièces + carotte Volume d'injection minimum = Masse de la moulée en g + le volume du matelas en cm3 Masse volumique en g/cm3 x Coefficient de rétraction Le coefficient de rétraction de la matière est approximativement de 0.9 pour une matière amorphe et de 0.7 pour une matière semi-cristalline le volume du matelas souvent utilisé est de 10% du volume à injecter (4mm minimum de course de matelas) 132)Méthode d'après l'estimation du volume de la moulée: (carotte + toutes les pièces) Calculer le volume de la moulée par décomposition en volumes simples. Ce calcul est effectué à l'aide du dessin de définition de pièce et le dessin d'ensemble du moule. Volume d'injection minimum = volume de la moulée en cm3 + volume du matelas en cm3 Coefficient de rétraction

14) Calcul du temps de séjour de la matière dans le fourreau pour une presse à injecter: - Ce calcul est uniquement nécessaire pour des matières sensibles à la chaleur (dissociation des chaînes moléculaires par oxydation sous l'effet de la chaleur). Il permet de vérifier si la contenance du fourreau d'une machine n'est pas trop importante générant un temps de séjour de matière trop long dans le foureau les matière sensibles les plus utilisées sont le : POM, PA66 et toutes les matière transparentes (aspect) temps de séjour dans le fourreau en s = volume total contenu dans la partie chaude du fourreau en cm3 x temps de cycle en s Volume de la moulé en cm3 Le temps de séjour maximum est fonction de la température du fourreau voici un exemple de courbe donné dans la documentation de '"hostaformC" POM copolymère

plage recherchée

15) Autres contraintes pour effectuer le choix d'une machine: - l'épaisseur du moule - la course d'éjection - la course d'ouverture - le nombre de noyaux hydrauliques - Nécessité d'utiliser un robot ou un bras manipulateur pour évacuer les pièces ou les carottes du moule - Nombre de zones de chauffes nécessaires pour le moule

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2) PARAMETRES PERMETTANT DE CALCULER ET D'ESTIMER LES COUTS DE FABRICATION. D'EFFECTUER LES PREMIERS REGLAGES 21)Les températures du pot de plastification et la température de l'outillage

Ces T° doivent être déterminés d'après la documentation du fabricant matière Pour les premiers réglages ont choisira des T° moyennes.

22) Temps de refroidissement et de maintien: Il est déterminé d'après des caractéristiques matière .Il dépend de la T° du moule de la T° de la matière sortie du pot de plastification, de la T° de démoulage, de la diffusion thermique de la matière et de l'épaisseur maximum de la pièce

221)Méthode de calcul en utilisant le graphique ci dessous: Détermination des différents paramètres : - aeff = diffusion thermique en 10 -2 mm. s-1

- T = T°m- T°w = coefficient de température T°d - T°w T pour un refroidissement de la moitié de l'épaisseur (peau)

T pour un refroidissement de toute l'épaisseur de la pièce (à cœur)

T°m = T° de la matière sortie du fourreau T°w = T° moyenne du moule T°d = température minimale permettant une éjection sans déformation de la pièce T°vicat -10°. e = épaisseur maximale de la pièce sollicitée lors de l'éjection en cm

Aeff T T

e

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222) Méthode de calcul du temps de refroidissement en utilisant les formules ci-dessous:

Détermination de la diffusion thermique : aeff = diffusion thermique en cm2 . s-1

Cpaeff

×=ρλρ = masse volumique en g . cm-3

λ= conductibilité thermique en cal.cm-1 . °C-1 . s-1 Cp = Chaleur spécifique en cal . g-1 . °C-1

(1cal = 4.18 J) Calcul du temps de refroidissement pour obtenir une pièce dont toute l'épaisseur est en dessous de la T° d'éjection voulue: Modèle de refroidissement d'une plaque d'épaisseur "e" et de surface indéfinie en supposant que la température du moule est constante et homogène lors du refroidissement Td = température minimale permettant une éjection sans déformation de la pièce T°vicat -10°ou T°HDT -10° Tm = T° de la matière sortie du fourreau en C° Tw = T° moyenne du moule en C° e = épaisseur maximale de la pièce sollicitée lors de l'éjection en cm t = temps de refroidissement en s

−−

×××

=TwTdTwTmLn

aet

eff ππ4

2

2

Calcul du temps de refroidissement pour obtenir une pièce dont la moitié de l'épaisseur est en dessous de la T° d'éjection voulue:

−−

×××

=TwTdTwTmLn

aet

eff22

2 8ππ

223) Détermination du temps de maintien ou phase d'injection quasi statique: Modèle de refroidissement d'un cylindre de rayon r et de longueur infinie en supposant que la température du seuil est constante lors du refroidissement

Tm = T° de la matière sortie du fourreau en C° Te = température de solidification de la matière en C ° Ts = température du seuil d'injection en C° t maintien = temps de maintien en s r= rayon du seuil d'alimentation en cm t maintien = temps de solidification du seuil d'injection

−−

×××

=TsTeTsTmLn

art

eff

599.1784.5

2

23) Détermination de la vitesse maximum de rotation de la vis lors de la plastification: La vitesse de rotation maximum est fournie dans les documentations matière elle est exprimée en vitesse tangentielle sur le diamètre extérieure de la vis: vitesse de rotation en tr /mn = vitesse tangentielle en m/s x 60000 périmètre de la vis en mm Vitesse tangentielle maximum pour éviter la dégradation de la matière (d'après the dynisco injection Molder) Matière ABS PA6

PA66 PA11 PA12

PBT PC PE HD

PE bd PMMA

POM PS PS b SAN PVC PP

Vitesse tangentielle en m/s

0.6 0.65

0.3 0.5

0.3 0.5

0.3 0.35

0.3 0.5

0.75 0.8

0.7 0.75

0.35 0.4

0.5 0.6

0.7 0.8

0.7 0.8

0.55 0.65

0.15 0.2

0.75 0.8