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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES Technologie 1 Injection Niveau : Baccalauréat Professionnel Plasturgie Date : 2008 Durée : 8 - 10 heures Condition : Classe entière Salle : Salle de cours Ressources : Ordinateur portable, Vidéoprojecteur et accès Internet Pré-requis : Aucun Savoirs associés : S.2.3.4 L’Injection Evaluation : En fin de cours

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 1

Injection

Niveau : Baccalauréat Professionnel Plasturgie

Date : 2008

Durée : 8 - 10 heures

Condition : Classe entière

Salle : Salle de cours

Ressources : Ordinateur portable, Vidéoprojecteur et accès Internet

Pré-requis : Aucun

Savoirs associés :

S.2.3.4 – L’Injection

Evaluation : En fin de cours

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 2

Injection

SOMMAIRE

Présentation d’une presse à injecter du lieu de formation ................................. 3

Présentation de base d’une presse .................................................................... 4

Les différents types de presses à injecter ........................................................... 8

Unité d’Ouverture – Fermeture – Ejection ....................................................... 10

Unité d’Injection .............................................................................................. 17

Le principe de l’Injection .................................................................................. 22

Le détail d’un cycle de moulage ....................................................................... 23

Les différentes phases ..........................................................................................

Les paramètres d’ouverture – fermeture .............................................................

Les paramètres d’injection ...................................................................................

Les défauts rencontrés .........................................................................................

Lexique .................................................................................................................

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 3

Injection

Présentation d’une presse à injecter du lieu de formation

Voici une presse à injecter de taille moyenne

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 4

Injection

Présentation générale d’une presse Une presse à injecter se compose de deux parties :

• Unité de fermeture

• Unité d’injection

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 5

Injection

� Unité de fermeture

Ce dispositif de manœuvre des plateaux porte moule doit assurer l’ouverture, la

fermeture et le verrouillage du moule avec une force suffisante pour s’opposer à l’ouverture

du moule pendant l’injection.

Les fonctions principales de l’unité de fermeture sont :

� Fermeture

� Verrouillage

� Déverrouillage

� Ouverture

� Ejection

LA FORCE DE FERMETURE S’EXPRIME EN TONNE

1T = 10 kN Son rôle est de :

� Supporter le moule

� Assurer l’ouverture et la fermeture du moule

� Maintenir le moule fermé pendant l’injection

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 6

Injection

� Unité d’injection

Ce dispositif remplit les 2 fonctions de plastification et d’injection de matière

plastique, en un seul mécanisme.

Les fonctions principales de l’unité d’injection sont :

� Injection

� Maintien

� Dosage

LE VOLUME INJECTABLE S’EXPRIME EN CM³

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 7

Injection

� La norme Euromap

Les principales caractéristiques d’une presse à injecter sont décrites par la norme

EUROMAP. Cette norme permet d’identifier une presse à injecter.

Exemple :

H 310-1000

H : presse à injection horizontale

310 : volume théorique injectable maxi en cm³

1000 : force de verrouillage maxi en kN

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 8

Injection

Les différents types de presse à injecter Il existe plusieurs types de presse à injecter :

� Presse à injection horizontale :

Ce type de presse est encore appelé en ligne. L'encombrement au sol est très important,

mais cela facilite l'accès à tous les organes. Cela facilite également la mise en place du moule

avec un palan. L'éjection des pièces peut-être automatisée. Les cadences de travail sont très

élevées.

� Presse verticale

Cette situation donne à la presse un faible

encombrement au sol, mais la hauteur est gênante pour

l'alimentation en matière. la stabilité laisse à désirer, du fait de

la faible surface au sol. L'automatisation n'est pas aisée, car

l'éjection des pièces est généralement manuelle. Elle garde tout

son intérêt, dans le moulage de pièces avec insert.

V FV VOi

H FV VOi

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 9

Injection

� Presse d’angle et bi-matière

Ces 2 schémas représente des presses Bi-

matière car on voit bien les deux fourreaux

d’injection.

Sur la première image, on voit qu’un des

fourreau injecte au niveau du plan de joint du

moule.

Très accessible, vue son architecture, l'injection se fait dans le plan de joint du moule.

Les cadences sont très élevées. L'ensemble d'injection est réglable longitudinalement et

transversalement.

� Presse spéciale :

• Petite presse rapide

• Presse à plusieurs buses

• Presse pour surmoulage

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 10

Injection

Unité d’Ouverture – Fermeture

Il existe 3 types de fermeture pour presse à injecter :

• Mécanique

• Hydraulique

• Mixte

Nous allons détailler les types d’ouverture / fermeture à la suite du cours

Afin de mieux comprendre le fonctionnement et la différence entre ces 3 types de fermeture, vous

pouvez visualiser une vidéo à l’adresse web suivante :

http://schwendiplasturgie.free.fr/extrait%20video%20mediaplast/injection/unite%20O-F.html

unite O-F.wmv

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 11

Injection

� Fermeture mécanique :

La figure ci-dessous nous montre la fermeture du type « à genouillère », constitué de

2 bielles « ab » et « bc », formant un certain angle entre elles en position moule ouvert, et

théoriquement alignées lorsque le moule est fermé.

En réalité, le point « b » est amené légèrement en dessous de l’horizontale, pour provoquer

l’arc-boutement des bielles, évitant ainsi un risque de déverrouillage de l’outillage en cours

de moulage.

a

b

c

a b c

A B C E

G

E F

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 12

Injection

Avantages :

Le mécanisme à genouillères est robuste, produit une fermeture efficace, assure une

grande vitesse de déplacement avec diminution progressive de celle-ci en fin de fermeture.

L’ouverture se fait lentement également.

Lorsque le mécanisme à genouillères est en position de blocage, il ne nécessite plus aucune

dépense d’énergie pour le maintien de la fermeture du moule.

Inconvénients :

Comme inconvénients, on peut déplorer la difficulté d’obtenir de grandes courses et

le volume occupé par ce système lorsque l’on s’oriente vers les machines à grande force de

fermeture.

La force d’ouverture dont on dispose est assez faible et l’éjection mécanique des pièces

moulées, liée au mouvement de recul du plateau mobile est relativement brutale. Il faut un

réglage précis de la position des articulations en fonctions de l’épaisseur des moules.

Lors de la mise sous tension des colonnes, les articulations subissent des effets de flexion

importants et des frottements conduisant à une usure assez rapide.

A noter aussi la nécessité de prévoir le réglage de la position de l’une des articulations

extrêmes de la genouillère, afin de compenser l’effet de variation d’épaisseur des outillages

exploités sur une même machine. On peut y parvenir par la modification de longueur de

l’une des bielles « ab » ou « bc » ou par un changement de la position du support

d’articulations « a » ou « c » respectivement par rapport au plateau sommier « E » ou par

rapport au plateau mobile « D ».

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 13

Injection

Pour obtenir de gros efforts, on est amené à placer 2 genouillères côte à côte.

L’utilisation de mécanismes à doubles genouillères assure une fin de fermeture et un début

d’ouverture très lents et la période de mise en extension des colonnes s’effectue à partir

d’un déplacement assez important du piston de vérin actionnant le mécanisme, l’effort à

fournir étant modéré.

Il est facile en couplant 2 systèmes ainsi conçus, d’obtenir 4 points de poussée sur le plateau

mobile « D », la force de fermeture se répartissant alors sur 4 bielles.

b c a

d

d’

a’ b’ c’

A B

E D C

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 14

Injection

� Fermeture hydraulique :

La fermeture hydraulique directe au moyen d’un vérin à double effet est utilisable

surtout sur les petites et moyennes presses, pour ne pas avoir des vérins gigantesque.

Les fermeture hydrauliques pour grosse machines possèdent un grand volume d’huile dans

le vérin de fermeture afin d’en réduire le temps du mouvement.

Pour éviter de faire appel à une pompe hydraulique à gros débit et faible pression, on assure

alors les mouvements d’ouverture et de fermeture à l’aide de vérins auxiliaires à double

effet et de faible diamètre fonctionnant à haute pression.

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 15

Injection

En cours de déplacement l’huile de remplissage du vérin de blocage du moule

s’écoule par gravité, à partir d’un réservoir en charge sur la machine. Lorsque le moule est

fermé, on branche la haute pression sur le vérin « F » et l’on obtient ainsi l’effort final de

fermeture souhaité

Si on désire une pression très élevée, pour diminuer les dimensions du vérin, on fait appel à

un multiplicateur de pression « H » accolé à celui-ci.

La conception de la figure 6 permet d’utiliser des vérins auxiliaires à simple effet, moins

coûteux, assurant seulement l’ouverture du moule. Pour le mouvement de fermeture, l’huile

à haute pression admise dans le vérin « A » provoque un déplacement rapide du piston

« P », et lorsque celui-ci découvre l’orifice « a », la pression régnant dans « A » s ‘établit dans

le gros vérin et assure la force de fermeture nécessaire au moulage. Dans le cas d’une presse

à fermeture verticale avec plateau mobile en bas, le vérin auxiliaire 8 peut-être supprimé (le

plateau descend par gravité).

Avantages :

La commande hydraulique s’adapte bien aux grandes courses de fermeture, les

efforts sont bien contrôlés et facilement réglables, ce qui donne une bonne sécurité pour les

machines et les outillages. Les mouvements ne sont pas brusques et leurs réglages sont

aisés.

Inconvénients :

On peut citer les fuites possibles, les risques d’ouverture partielle des moules si l’on

travaille à la limite des capacités de la machine. Le matériel hydraulique est assez coûteux et

exige de l’entretien et du soin. La mise en tension des colonnes doit être relativement lente,

en raison de la compressibilité de l’huile de l’expansion des vérins.

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 16

Injection

� Fermeture Mixte

En faite, cette fermeture allie la fermeture mixte et la fermeture hydraulique.

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 17

Injection

� Fonctions de l’unité de fermeture

Les fonctions assuré par l’unité de fermeture sont :

� Le centrage du moule par diamètre de centrage du plateau fixe de la presse

� La fixation du moule par bridage sur les plateaux de la presse

� Le guidage du plateau mobile et du sommier par l’intermédiaire des colonnes de

guidage

� La fermeture et l’ouverture du moule par le vérin d’approche en basse pression

avec des vitesses lentes ou rapides

� La sécurité moule ou outillage

� Le verrouillage et déverrouillage du moule par le vérin de verrouillage en haute

pression avec une vitesse lente

� Caractéristiques de l’unité de fermeture

L’unité de fermeture se caractérise par :

� La force de verrouillage exprimée en kN

� La course d’ouverture maxi

� L’épaisseur mini et maxi du moule

� Le passage entre colonnes

� Les dimensions des plateaux

� Le diamètre de centrage moule

� Les vitesses, pressions, courses des mouvements de fermeture et d’ouverture

� La course d’éjection

� Le bridage moule

� Les options tel que les noyaux hydrauliques et l’éjection pneumatique

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 18

Injection

Unité d’Injection (Groupe de plastification)

� Son rôle :

L’unité d’injection assure les tâches suivantes :

• Recevoir la matière première

• Plastifier d’une manière homogène une quantité de matière solide

• Etablir le contact entre l’outillage et l’unité d’injection

• Injecter la matière plastifiée dans l’outillage dans des conditions prédéfinies

L’unité d’injection à pour but, d’amener un matériau, sous forme de granulés ou de poudre à

température ambiante, à un mélange pâteux et homogène à la température de

transformation et transporter une certaine quantité de matière devant la vis d’injection.

� Sa composition :

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 19

Injection

Buse : La buse permet le contact entre le groupe d’injection et le groupe d’ouverture /

fermeture

Clapet anti-retour : voir explication à la suite

Vis / piston : voir explication à la suite

Fourreau : Le fourreau est la pièce qui entoure la vis d’injection.

Collier chauffant : Ils permettent de chauffer le fourreau.

Goulotte : La goulotte à pour rôle de canaliser la matière à un endroit précis, tel un

entonnoir.

Trémie : La trémie est l’endroit ou est placé les granulés de matière plastique.

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 20

Injection

� Les différents éléments qui constituent l’unité d’injection

La vis :

La vis est en principe constituée de 4 éléments distincts :

La vis par la variation de sa forme remplit trois fonctions importantes :

A. Une zone d’alimentation

B. Une zone de travail généralement conique (compression)

C. Une zone d’homogénéisation ou de pompage généralement cylindrique

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 21

Injection

Le clapet anti-retour :

Rôle : Laisser passer la matière vers l’avant durant le dosage

Empêcher le refoulement vers l’arrière

Fonctionnement :

Plastification

La bague, poussée par la

matière vient en appui sur

la pointe

Injection

La bague est refoulée sur le

siège du clapet assurant

l’étanchéité

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 22

Injection

Principe de l’injection

Le procédé d’Injection permet d'obtenir en une seule opération des pièces finies, de

formes complexes ou non, dans une gamme de poids de quelques grammes à plusieurs

kilogrammes.

La matière ramollie à l’aide des colliers chauffants se trouvant sur le fourreau, est d'abord

malaxée par une vis en rotation dans un cylindre chauffé puis introduite sous pression dans

un moule fermé. Après refroidissement, la pièce peut-être démoulée.

Les principaux domaines d'application sont : les pièces industrielles pour l'automobile,

l'électronique, la robotique, l'aérospatial, le médical…

Afin de mieux comprendre le fonctionnement d’une presse à injecter, vous pouvez visualiser une vidéo

à l’adresse web suivante :

http://schwendiplasturgie.free.fr/extrait%20video%20mediaplast/injection/principe%20injection.html

principe injection.wmv

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 23

Injection

Cycle d’injection, de moulage

Le cycle de moulage simplifié d’une pièce injecté se décompose en plusieurs parties :

• Fermeture du moule

• Avance du ponton

• Injection

• Maintien

• Refroidissement

• Dosage

• Décompression

• Recul ponton

• Ouverture moule

• Ejection

Sous forme de bâtonnets afin de donner une idée de la durée de l’opération

Afin de mieux comprendre le cycle de moulage d’une presse à injecter, vous pouvez visualiser une

vidéo à l’adresse web suivante :

http://schwendiplasturgie.free.fr/extrait%20video%20mediaplast/injection/cycle%20moulage%201.html

cycle moulage 1.wmv

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 24

Injection

Sous forme de grafcet :

Définition :

• Maintien : Le maintien est une pression que l’on applique sur la quantité de matière

présente en bout de vis (matelas) à la fin de l’injection.

• Décompression : Translation arrière de la vis à la fin du dosage afin d’avoir un poche

d’air à l’avant de la vis, ce qui évite que la matière coule.

• Pt de commutation : point de passage entre la phase dynamique (injection) et la

phase quasi-statique (maintien). Il peut se faire de 3 façon :

Par le course, la pression ou le temps

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 25

Injection

Les différentes phases

La fonction injection se distingue en 3 parties :

le remplissage, le compactage et le maintien.

Le graphique obtenue lors de l’injection sur une presse à injecter est le suivant :

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 26

Injection

Analyse des différentes phases

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 27

Injection

Défauts d’injection

RETASSURES

Le mot retassure vient du mot retrait, en effet quand on injecte un matériau

chaud, celui-ci est dilaté et quand il se refroidit, il se rétracte.

Afin de compenser cette retrait, il faut appliquer une pression pendant la phase

maintien. On les trouvent en général aux endroits de surépaisseur.

LIGNE DE SOUDURE

La ligne de soudure se forme à la jonction du flux de matière ( flux qui contourne

un obstacle pendant le remplissage du moule ) et engendre une zone de fragilisation.

BULLES

Les bulles sont visibles uniquement dans les matières transparentes. Elles se

caractérisent soit par une dépression ( bulles de vide - retrait interne ), soit par un léger

gonflement ( bulles de gaz ).

La cause peut être une décomposition locale induisant des gaz qui, à l'injection forment

des poches ou peut provenir du dosage quand le fourreau avale de l'air en même temps

que les granulés.

BRÛLURE - EFFET DIESEL

Il s'agit d'une auto-inflammation d'air et ( ou ) de gaz monomère qui n'ont pas pu

s'échapper du moule lors de l'injection, introduisant sur les pièces des traces de matière

carbonisée. On les rencontrent en général en fin de remplissage, aux lignes de soudure,

... .

Pour les éliminer, il est impératif de créer des évents dans le moule avec mise à l'air libre.

Une brûlure apparaît également quand les évents sont bouchés.

POINTS NOIRS

Petits points qui apparaissent sur la surfaces des pièces moulées. Ils peuvent

provenir de diverses causes telles que la pollution de la matière avant transformation; la

conséquence d'une décomposition locale dans le fourreau ( stagnation ou surchauffe dû

à un séjour trop long de la matière dans le fourreau ) ou d'un mauvais nettoyage du

système d'alimentation matière et des appareils d'étuvage.

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 28

Injection

MARQUAGE DES EJECTEURS sur la pièce lors de l'éjection ( matière trop chaude ).

DELAMINAGE

La pièce présente à la rupture des stratifications qui ressemblent à des couches de

feuilles. Elles ne sont pas adhérentes les unes aux autres. On pourrait les comparer à une

pâtisserie comme le " millefeuille ". Ce défaut provient en général d'un mélange de

matière ou d'un moule trop froid ( la peau se solidifie par rapport à la veine liquide ).

JET LIBRE

Formation d'un cheminement visible sur la surface de la pièce moulée par la

matière introduite au départ de l'injection. En effet, lors de l'injection si la matière ne

rencontre pas d'obstacle devant le seuil d'injection, elle est projetée jusqu'au fond de

l'empreinte puis la matière suivante la recouvre en introduisant des tensions internes et

des déformations.

BAVURE

Fuite de matière liquide qui, en se solidifiant, laisse sur la pièce moulée des

excédents de matière. On rencontre des bavures lors de l'ouverture du moule pendant

l'injection, lorsqu'il y a un mauvais ajustement des éléments de l'empreinte, lorsque le

moule est usé et quand il y a un mauvais réglage de la sécurité moule.

PIECE MOULEE INCOMPLETE

Remplissage incomplet de l'empreinte, notamment à la fin du parcours de coulée

ou aux emplacements de faible épaisseur dù à une vitesse d'injection trop lente ou à une

matière pas assez fluide.

GAUCHISSEMENT

Les pièces moulées ne sont pas planes et ne s'adaptent pas entres elles. Cela

provient d'une différence d'épaisseur de paroi qui entraine des vitesses d'écoulement

différentes, d'une mauvaise régulation de l'outillage et d'un temps de refroidissement

trop court ( matière pas assez solidifiée lors de l'éjection pièce ).

TIRAGE DE FIL, Longs fils fins sortant de la buse ou du canal chaud.

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INJECTION DES THERMOPLASTIQUES

Technologie 29

Injection

Voir également sur le livre bleu