31

Figure 19 - Pression hydraulique au cours du cycle de moulage en fonction du temps

4. Phase de refroidissementPendant le cycle d’injection de la matière plastique, pour remplir convenablement

l’empreinte, la matière doit rester fluide. La température de la matière plastique doit resterstable de la sortie de la buse de la presse jusqu’à l’empreinte du moule.

Apres l’injection, la matière plastique mise en forme dans l’empreinte du moule àchaud, ne peut être démoulée avant que la pièce conformée dans l’empreinte ne soitsuffisamment rigide, pour résister aux efforts d’éjection, il faut procéder au refroidissementdes zones qui entourent l’empreinte.

5. Phase d’éjectionL’éjection des pièces après refroidissement et ouverture du moule doit être facilement

réalisée, sans rupture de la pièce ou déformation permanente avant le refroidissement définit.

II. La presse d’injection

1. Description d’une presse

La presse à injecter est le dispositif, qui, à l`aide d`un moule introduit à son intérieur,

permet de produire des pièces plastiques plus ou moins complexes.

Fig

La presse est composée de plusieurs sous ensembles :

les plateaux (fixe et mobile), le

ElémentsBâti

Pupitre de commande

Les plateauxLe groupe de fermeture

Les colonnes

2. Mécanisme de fermeture

a) Force de fermeture

La force de fermeture est la force nécessaire pour maintenir le moule fermé lors del'injection. Cette force est calculée par rapport à la pression exercée dans le moule pendantl’injection. Elle doit être supérieure à la pression d'injection. Il est obliverrouillage du moule, sinon lors de l'injection, il se produit une ouverture et du toilage sur lespièces.

fer

i

proj

F : Force de fermeture en (N)

P : Presseion d'injection en (Pa)

S : Surface projetée en (mm²)

NB : La pression de verrouillage doit

Figure 20 – éléments d’une presse d’injection

La presse est composée de plusieurs sous ensembles : le bâti, le pupitre de commande,

les plateaux (fixe et mobile), le groupe de fermeture, les colonnes, l`ensemble vis

DéfinitionLe bâti est le sommier en acier soudé ou en fonte qui supportel`ensemble des organes nécessaires au bon fonctionnement dela presseLe pupitre de commande est la partie qui sert à laprogrammation de la presseLes plateaux permettent de fixer le moule à la presseLe groupe de fermeture est le dispositif de manœuvre desplateaux qui doit assurer l`ouverture, la fermeture et leverrouillage du moule avec une force suffisante pours`opposer à l’ouverture du moule pendant l`injectionLes colonnes servent à guider le plateau mobile pendant lesphases d`ouverture fermeture. Elles relient le plateau fixe auplateau arrière

Mécanisme de fermeture

La force de fermeture est la force nécessaire pour maintenir le moule fermé lors del'injection. Cette force est calculée par rapport à la pression exercée dans le moule pendantl’injection. Elle doit être supérieure à la pression d'injection. Il est obligatoire d'exercer unverrouillage du moule, sinon lors de l'injection, il se produit une ouverture et du toilage sur les

F : Force de fermeture en (N)

P : Presseion d'injection en (Pa)

S : Surface projetée en (mm²)

La pression de verrouillage doit-être de 20 à 25% supérieur à la pression d'injection.

fer i pro jF P * S

32

, le pupitre de commande,

groupe de fermeture, les colonnes, l`ensemble vis-fourreau.

est le sommier en acier soudé ou en fonte qui supportel`ensemble des organes nécessaires au bon fonctionnement de

Le pupitre de commande est la partie qui sert à la

permettent de fixer le moule à la presseLe groupe de fermeture est le dispositif de manœuvre desplateaux qui doit assurer l`ouverture, la fermeture et leverrouillage du moule avec une force suffisante pour

du moule pendant l`injectionLes colonnes servent à guider le plateau mobile pendant lesphases d`ouverture fermeture. Elles relient le plateau fixe au

La force de fermeture est la force nécessaire pour maintenir le moule fermé lors del'injection. Cette force est calculée par rapport à la pression exercée dans le moule pendant

gatoire d'exercer unverrouillage du moule, sinon lors de l'injection, il se produit une ouverture et du toilage sur les

être de 20 à 25% supérieur à la pression d'injection.

33

b) Différents mécanisme de fermeture

Les différents mécanismes de fermeture sont représentés dans le tableau Ci-dessous :

Types de fermetures Rôles

FERMETURE MECANIQUE Bien que les mouvements sont assurés par unvérin, elle est appelée mécanique, car l'effort deverrouillage est assuré par les genouillères. Surcertaine presse, lorsque le point d'alignement estdépassé, on peut couper la pression dans le vérinet l'ensemble reste stable.

FERMETURE HYDRAULIQUE Ce type de fermeture ne fait appel à aucunmouvement mécanique. Ceux-ci sont réalisés pardes mouvements hydraulique à l'aide d'un grosvérin central qui a pour but de faire l'approche duplateau mobile jusqu'au plateau fixe , et d'unvérin plus petit qui assure le verrouillage dans laphase final de fermeture.

FERMETURE MIXTE Ce procédé est un compromis entre la fermeturehydraulique et la fermeture mécanique. En effet,les mouvements d'ouverture et de fermeture sefont uniquement par des genouillères, tandis quele verrouillage est assuré par un ou des vérinshydrauliques.

Tableau 2 - type de fermeture

2. Le mécanisme d’injectionL’unité d’injection principale est constituée des ensembles suivants : la force de

fermeture commandée par un vérin hydraulique et une genouillère de fermeture, le fourreau(cylindre de plastification), un clapet anti-retour, un support mobile, la buse d’injection etd’une vis de plastification et de dosage de la matière plastique.

a) Fourreau

Le fourreau, étant soumis à l'abrasion, est de préférence fabriqué par bi-métallisation pouraccroître sa durée de vie.

b) La vis d’injection

C'est l'élément le plus important de la presse à injecter.Le but étant de plastifier une mpassage en fusion.Elle assure 2 fonctions essentielles :

Transport et plastification de la matière.

Injection sous pression de la masse fondue dans le moule.On distingue 4 types :

Vis à profil pour matières amorphes.

Vis pour matières semi

Vis à profil universel.

Vis pour matières spécifiques (sans clapet pour

c) La buse

La buse (ou le nez), situé à l'extrémité du fourreau, assuredoit être chauffé de façon à pouvoir compenser les déperditions calorifiques verplus froid (figure). Tous les types de buse à obturateur peuvent être utilisés. Les systèmes àaiguille avec fermeture à ressort sont pzones de stagnation.

d) Clapet anti-retour

Rôle

Figure 21 - Fourreau

C'est l'élément le plus important de la presse à injecter.Le but étant de plastifier une matière sans lui faire perdre ses caractéristiques au moment du

Elle assure 2 fonctions essentielles :Transport et plastification de la matière.

Injection sous pression de la masse fondue dans le moule.

profil pour matières amorphes.

Vis pour matières semi-cristallines

Vis pour matières spécifiques (sans clapet pour PVC (rigide))

Figure 22 – Vis d’injection

nez), situé à l'extrémité du fourreau, assure le contact avec le moule. Ildoit être chauffé de façon à pouvoir compenser les déperditions calorifiques ver

). Tous les types de buse à obturateur peuvent être utilisés. Les systèmes àaiguille avec fermeture à ressort sont préférables pour leur bonne étanchéité et l'absence de

Figure 23 – buse ouverte

34

atière sans lui faire perdre ses caractéristiques au moment du

le contact avec le moule. Ildoit être chauffé de façon à pouvoir compenser les déperditions calorifiques vers le moule,

). Tous les types de buse à obturateur peuvent être utilisés. Les systèmes àréférables pour leur bonne étanchéité et l'absence de

Lors de l’injection, le clapet antimatière le long de la vis. L’étanchéité du clapet est indispensable à la robustesse du procédé.Fonctionnement

Le clapet comporte trois pièces : Pointe debague du clapet est repoussée contre la pointe de la vis par l’afflux de matière plastifiée. Leflux de matière passe à l’intérieur de la bague, puis à travers les rainures de la pointe. Lors del’injection, la vis de plastification avance et plaque le siège contre la bague. La matière nepeut plus refluer vers l’arrière du clapet.

III. Cycle de moulage

Ce cycle commence toujours par une ouverture du moule et il se déroule de la façon

Fermeture du moule :Ce mouvement commence avec une vitesse lente puis rapide, et se termine de nouveau

lentement pour éviter le choc entre les plans de joint et pour donner le temps d’agir ausystème de sécurité.

Verrouillage du mouleUne force importante en fonction des critères techniques (matière à injecter, forme despièces etc.) est appliquée pour maintenir les deux surfaces des parties fixe et mobile encontact,

Injection de la matièreC’est la phase de remplissage de(s) (l’) empreinte(s) avec la matière plastifiée et lemaintien sous pression pour compenser les retraits.

Refroidissement Il a lieu le temps nécessaire pour que le plastique se solidifie dans lemoule.

Ouverture du moule

Lors de l’injection, le clapet anti-retour de la vis de plastification empêche le reflux dematière le long de la vis. L’étanchéité du clapet est indispensable à la robustesse du procédé.

te trois pièces : Pointe de vis, bague et siège. Durant le dosage, labague du clapet est repoussée contre la pointe de la vis par l’afflux de matière plastifiée. Leflux de matière passe à l’intérieur de la bague, puis à travers les rainures de la pointe. Lors de

stification avance et plaque le siège contre la bague. La matière nel’arrière du clapet.

Figure 24 – Clapet anti-retour

Ce cycle commence toujours par une ouverture du moule et il se déroule de la façon

:Ce mouvement commence avec une vitesse lente puis rapide, et se termine de nouveau

lentement pour éviter le choc entre les plans de joint et pour donner le temps d’agir au

Verrouillage du moule:ne force importante en fonction des critères techniques (matière à injecter, forme des

pièces etc.) est appliquée pour maintenir les deux surfaces des parties fixe et mobile en

Injection de la matière :C’est la phase de remplissage de(s) (l’) empreinte(s) avec la matière plastifiée et lemaintien sous pression pour compenser les retraits.

a lieu le temps nécessaire pour que le plastique se solidifie dans le

35

retour de la vis de plastification empêche le reflux dematière le long de la vis. L’étanchéité du clapet est indispensable à la robustesse du procédé.

Durant le dosage, labague du clapet est repoussée contre la pointe de la vis par l’afflux de matière plastifiée. Leflux de matière passe à l’intérieur de la bague, puis à travers les rainures de la pointe. Lors de

stification avance et plaque le siège contre la bague. La matière ne

Ce cycle commence toujours par une ouverture du moule et il se déroule de la façon suivante :

Ce mouvement commence avec une vitesse lente puis rapide, et se termine de nouveaulentement pour éviter le choc entre les plans de joint et pour donner le temps d’agir au

ne force importante en fonction des critères techniques (matière à injecter, forme despièces etc.) est appliquée pour maintenir les deux surfaces des parties fixe et mobile en

C’est la phase de remplissage de(s) (l’) empreinte(s) avec la matière plastifiée et le

a lieu le temps nécessaire pour que le plastique se solidifie dans le

36

Le plastique étant suffisamment refroidi pour pouvoir être démoulé, la partie mobiledu moule s’écarte de la partie fixe.

Ejection de la pièceLa pièce solidifiée : à l’aide des éjecteurs avec un vérin hydraulique.

Résumé du cycle d'injection

Figure 25 : résumé du cycle d’injection

La figure ci-dessous montre les différentes phases d’un cycle de production de piècesinjectées, sur une presse classique équipée d’un groupe de plastification et d’injection à vis, etson grafcet.

37

Figure 26 - Gafcet de fonctionnement semi automatique d’une presse

38

IV. Temps de cycle

Et

ct Temps de cycle de moulage

reft Temps de refroidissement

remt Temps de remplissage

ant Temps annexe

ot Temps d’ouverture du moule

f e rt Temps de fermeture du moule

e jt Temps d’éjection de la pièce

o pt Temps d’intervention de l’opérateur

Le temps de remplissage :

Le temps de remplissage est le rapport entre le volume à injecter et le débit d’injectionde la machine :

3

3

: volume à injecter (mm )

: débit d'injection de la machine (depend de la matiére) en ( mm / )

i

i

V

Q s

c ref rem ant t t t an o fer ej opt t t t t

iremp

i

Vt

Q

39

Le temps de refroidissement :Il existe deux méthodes approchées pour évaluer le temps de refroidissement :

a) La méthode de MORGUE1

- Pour les pièces minces : exemple une plaqueOn considère une plaque mince de surface S>>>e et d’épaisseur e

Figure 27 : plaque mince

Selon MORGUE la quantité de chaleur transférée entre la pièce et le moule est la

suivante :

(1)

: quantité de chaleur transferée ( cal)

: surface totale d'échange moule/matiére (mm²)

: différence de température ( °C)

: temps d'échange (s)

: mi-épaisseur de la pièce (mm)

: coef de condu

Q

S

T

t

e

k ctivité thermique de la moulée (cal/mm °C s)

D’autre part on a :

(2)

M : quantité de la matiére plastique (g)

C : chaleur spécifique de la matiére plastique (cal/°C.g)

Si on égalise les deux équations (1) et (2) on aura :

2* * * *

Sk T t M C T

e

* *

2 *

ref

M C et

S k

2* * *

SQ k T t

e

* * Q M C T

40

Or2

M M

V S e on le remplace dans l’équation

2 ref

C et

k

On pose

ka

Cà la fin on aura notre temps de refroidissement

3

a : coefficient thermique ou diffusivité thermique (mm²/s)

: masse volumique de la matiére plastique (g/mm )

- Cas des pièces non mince (ou de géométrie quelconque) on définit le coefficient

d’EVLITZ

1 surface totale d'échange

volume refroidi

we

Par conséquent on aura

b) Méthode thermodynamique

Selon le principe de la thermodynamique et d’échange thermique on admet le résultat

suivant :

Géométrie d’une plaque :

2

: épaisseur de la plaque (mm)

: coefficient thermique de la pièce ( / )

: temperature d'injection de la matière( °C)

: temperature du moule (°C)

: temperature d'éjection (de démoulage) (°C)

i

m

e

e

a mm s

T

T

T

Géométrie d’un cylindre :

2ref

et

a

2

1

reft

a w

2

2 2

8ln

i mref

e m

T Tet

a T T

2

ln 0.685.78

i mref

e m

T TRt

a T T