HWAMDA
Le principe de base
Une presse à injecter fond des granulés de plastique, injecte la matière fondue sous haute pression dans un moule fermé, la maintient sous pression pendant sa solidification, puis ouvre le moule et éjecte la pièce finie. Le cycle se répète automatiquement, souvent toutes les quelques secondes pour l'emballage à parois minces et toutes les 30 à 90 secondes pour les pièces techniques épaisses.
Toute machine, petite ou très grande, se compose des mêmes unités principales. Comprendre le rôle de chacune et la répartition du temps de cycle entre elles est la base pour choisir une machine, régler un procédé et identifier l'origine des défauts.
Les unités principales d'une presse à injecter
- Unité d'injection
- Trémie, fourreau avec colliers chauffants, vis piston, clapet anti-retour et buse. Elle fond la matière et injecte une dose mesurée dans le moule à vitesse et pression contrôlées.
- Unité de fermeture
- Plateau fixe, plateau mobile, colonnes et mécanisme de fermeture à genouillère ou hydraulique. Elle ouvre et ferme le moule, le maintient fermé contre la pression d'injection et comprend le système d'éjection qui pousse les pièces hors du noyau.
- Système hydraulique ou d'entraînement
- Pompe, moteur, distributeurs, vérins et refroidissement d'huile sur les machines hydrauliques et servo-hydrauliques, ou servomoteurs et vis à billes sur les axes électriques. Il assure tous les mouvements de la machine.
- Système de commande
- La commande règle et surveille températures, vitesses, pressions, positions et temps, séquence le cycle, enregistre les données de procédé et gère les sécurités ainsi que les interfaces avec les robots et les périphériques.
- Moule
- Empreintes et noyaux qui donnent sa forme à la pièce, système de canaux froids ou chauds pour distribuer la matière, circuits de refroidissement pour évacuer la chaleur et système d'éjection. Le moule est propre à la pièce ; la machine est la plateforme qui le fait fonctionner.
Le cycle de moulage étape par étape
Chaque cycle suit la même séquence. Les durées varient selon la conception de la pièce et la matière, mais les proportions ci-dessous sont typiques d'une pièce aux parois de 1,5 à 3 mm. Le refroidissement est presque toujours la phase la plus longue, en général 50 à 70 % du cycle : c'est pourquoi la conception du refroidissement du moule et l'épaisseur de paroi ont le plus d'effet sur la cadence.
La plastification de l'injection suivante se déroule en parallèle du refroidissement ; elle n'allonge donc pas le temps de cycle tant que la vis termine son dosage avant l'ouverture du moule.
| Étape | Ce qui se passe | Part type du cycle |
|---|---|---|
| 1. Fermeture et verrouillage du moule | Le plateau mobile ferme rapidement le moule, ralentit pour la sécurité moule, puis monte en force de fermeture | 5 à 10 % |
| 2. Injection (remplissage) | La vis avance comme un piston et remplit les empreintes à vitesse contrôlée, généralement jusqu'à 95 à 98 % environ | 5 à 10 % |
| 3. Compactage et maintien | La régulation passe de la vitesse à la pression et ajoute de la matière pour compenser le retrait jusqu'au figeage du seuil | 10 à 20 % |
| 4. Refroidissement | La pièce se solidifie dans le moule pendant que la vis recule en tournant et plastifie l'injection suivante | 50 à 70 % |
| 5. Ouverture du moule | La fermeture relâche la pression et ouvre le moule jusqu'à la course réglée | 5 à 10 % |
| 6. Éjection et prélèvement | Éjecteurs, plaques ou air poussent la pièce hors du noyau, ou un robot la prélève | 5 à 10 % |
Pour l'emballage à parois minces, le cycle complet peut descendre sous 5 secondes, avec un remplissage en 0,1 à 0,3 seconde.
La plastification : comment la vis fond la matière
Une vis piston comporte trois zones. Dans la zone d'alimentation, des filets profonds convoient les granulés depuis la trémie et commencent à les réchauffer. Dans la zone de compression, ou de transition, la profondeur des filets diminue, comprimant la matière contre la paroi chauffée du fourreau et la fondant principalement par cisaillement. Dans la zone de dosage, des filets peu profonds homogénéisent la matière fondue et l'acheminent à l'avant de la vis à température uniforme.
L'essentiel de l'énergie de fusion provient du cisaillement généré par la rotation de la vis, et non des colliers chauffants. Ceux-ci fixent et stabilisent le profil de température du fourreau, qui augmente généralement de la zone d'alimentation vers la buse.
En s'accumulant devant la vis, la matière fondue la repousse vers l'arrière. La contre-pression est la résistance hydraulique appliquée à ce mouvement. Une contre-pression modérée améliore le mélange, chasse l'air emprisonné et donne une injection plus régulière. Trop élevée, elle augmente l'échauffement par cisaillement et le temps de dosage, ce qui peut dégrader les matières sensibles. Un clapet anti-retour en bout de vis empêche le reflux de la matière pendant l'injection, garantissant un poids injecté répétable.
Paramètres de procédé types
Les valeurs ci-dessous sont des plages de départ typiques pour les matières courantes. Chaque nuance, chaque pièce et chaque moule nécessite ses propres réglages optimisés : utilisez-les comme point de départ et confirmez-les avec la fiche technique du fournisseur de matière.
- Vitesse d'injection
- Fixée par l'épaisseur de paroi et la longueur d'écoulement ; les parois minces exigent un remplissage très rapide pour éviter un figeage prématuré.
- Point de commutation
- Position à laquelle la machine passe de la vitesse de remplissage à la pression de maintien, généralement lorsque l'empreinte est remplie à 95 à 98 % environ.
- Pression et temps de maintien
- Généralement 30 à 70 % de la pression d'injection maximale, maintenue jusqu'au figeage du seuil, ce qui peut être confirmé par une étude de pesée au figeage du seuil.
- Matelas
- Une petite quantité de matière restant devant la vis en fin de maintien, souvent 3 à 10 mm, indique que l'injection est complète et régulière.
| Matière | Température matière (C) | Température moule (C) | Étuvage | Pression d'injection type (bar) |
|---|---|---|---|---|
| PP | 200 à 260 | 20 à 50 | Généralement pas nécessaire | 600 à 1 500 (plus pour les parois minces) |
| HDPE | 200 à 280 | 20 à 60 | Généralement pas nécessaire | 600 à 1 400 |
| PS / HIPS | 180 à 260 | 20 à 60 | Généralement pas nécessaire | 600 à 1 400 |
| ABS | 210 à 260 | 40 à 80 | 80 °C pendant 2 à 4 h | 700 à 1 500 |
| PC | 280 à 320 | 80 à 110 | 120 °C pendant 3 à 4 h | 1 000 à 1 800 |
| PA6 / PA66 | 240 à 290 | 60 à 90 | 80 °C pendant 4 h (humidité résiduelle inférieure à 0,2 %) | 700 à 1 500 |
| PET (préformes) | 270 à 290 | 10 à 20 (eau glacée) | 160 à 180 °C pendant 4 à 6 h, point de rosée -40 °C ou moins | 800 à 1 500 |
| PVC rigide | 170 à 200 | 20 à 50 | Généralement pas nécessaire | 800 à 1 500 |
Fonctionnement d'un entraînement servo-hydraulique
Sur une machine hydraulique conventionnelle, un moteur asynchrone fait tourner la pompe à vitesse constante et des distributeurs étranglent le débit dont le cycle n'a pas besoin. L'énergie excédentaire se transforme en chaleur dans l'huile. Pendant le refroidissement, alors que la machine attend la plupart du temps, la pompe continue de tourner.
Une machine servo-hydraulique entraîne la pompe par un servomoteur piloté par la commande de la machine. La vitesse et le couple du moteur suivent la demande de débit et de pression de chaque phase du cycle : vitesse élevée pendant les mouvements rapides et l'injection, vitesse faible avec couple élevé pendant le maintien, quasi-arrêt pendant le refroidissement. La consommation d'énergie et la température de l'huile diminuent, le bruit baisse, et la régulation de la pression et de la vitesse gagne en précision et en répétabilité.
La série M8SII de HWAMDA et les machines qui en dérivent utilisent des entraînements servo-hydrauliques, alliant la force et la robustesse de l'hydraulique à une régulation efficace et réactive de 900 à 33 000 kN.
Les périphériques de la cellule de moulage
HWAMDA fournit ces équipements avec les projets machines afin que la cellule puisse être planifiée, adaptée et mise en service comme un système unique.
- Dessiccateur
- Élimine l'humidité des matières hygroscopiques comme le PET, le PA et le PC avant moulage pour éviter les traînées et la perte de propriétés.
- Chargeurs trémie et à vide
- Acheminent automatiquement la matière depuis les sacs, octabins ou le stockage centralisé jusqu'à la trémie.
- Groupe froid
- Fournit de l'eau refroidie au moule et au refroidisseur d'huile de la machine.
- Thermorégulateur de moule
- Maintient le moule à une température stable, en chauffant ou en refroidissant selon les besoins, pour une qualité de pièce constante.
- Robot
- Prélève les pièces et les carottes, les dépose sur des convoyeurs ou empileurs, et manipule étiquettes ou inserts en IML et en surmoulage d'inserts.
- Broyeur
- Rebroie les carottes et les rebuts pour une réutilisation maîtrisée lorsque le produit le permet.
Défauts courants et leurs causes habituelles
| Défaut | Aspect | Causes courantes |
|---|---|---|
| Pièce incomplète | Pièce pas entièrement remplie | Dose, vitesse ou pression insuffisantes ; matière trop froide ; mauvais dégazage |
| Bavures | Fine surépaisseur de plastique au plan de joint | Force de fermeture trop faible, pression excessive, moule usé ou endommagé |
| Retassures | Creux au droit des sections épaisses | Pression ou temps de maintien insuffisants, parois épaisses, température matière élevée |
| Déformation | La pièce se déforme après éjection | Refroidissement inégal, retrait déséquilibré, éjection trop précoce |
| Traînées ou stries argentées | Stries en surface | Humidité dans la matière, matière dégradée, cisaillement excessif |
| Brûlures | Marques sombres en fin de remplissage | Air emprisonné par un mauvais dégazage, vitesse d'injection trop élevée |
| Lignes de soudure | Lignes visibles à la rencontre des fronts de matière | Température matière ou moule basse, injection lente, position du seuil |
FAQ
Questions fréquentes
Quels sont les principaux éléments d'une presse à injecter ?
L'unité d'injection, l'unité de fermeture, le système hydraulique ou d'entraînement et le système de commande, ainsi que le moule qui donne sa forme à la pièce.
Quelle phase du cycle est la plus longue ?
Le refroidissement, généralement 50 à 70 % du cycle. L'épaisseur de paroi, la matière et la conception du refroidissement du moule ont le plus d'effet sur sa durée.
Comment la vis fond-elle le plastique ?
Principalement par cisaillement, lorsque la vis tourne et comprime la matière dans la zone de transition. Les colliers chauffants stabilisent la température du fourreau et apportent le reste de la chaleur.
Qu'est-ce que la contre-pression ?
La contre-pression est la résistance appliquée à la vis lors de son recul pendant la plastification. Une contre-pression modérée améliore le mélange et la régularité de l'injection ; trop élevée, elle provoque un échauffement excessif par cisaillement.
Qu'est-ce que le point de commutation ?
C'est la position de la vis à laquelle la machine passe du remplissage piloté en vitesse au maintien piloté en pression, généralement lorsque l'empreinte est remplie à 95 à 98 % environ.
Pourquoi certaines matières doivent-elles être étuvées ?
Les matières hygroscopiques comme le PET, le PA et le PC absorbent l'humidité, ce qui provoque des traînées et dégrade le polymère lors de la fusion. Le PET est généralement étuvé à 160 à 180 °C pendant 4 à 6 heures avec un point de rosée de -40 °C ou moins.
Quel est l'avantage d'un entraînement servo-hydraulique ?
La pompe ne tourne qu'à la vitesse requise par chaque phase du cycle, ce qui réduit la consommation d'énergie et l'échauffement de l'huile tout en assurant une régulation précise et répétable de la vitesse et de la pression.
HWAMDA assure-t-il une formation à la conduite des machines ?
Oui. L'accompagnement de projet HWAMDA comprend l'installation et la mise en service, la formation des opérateurs, des conseils de maintenance et une assistance technique à distance.