Comment choisir une presse à injecter

Une méthode de sélection pas à pas

Le choix d'une presse à injecter donne les meilleurs résultats lorsqu'on part de la pièce et du moule, et non d'un chiffre de tonnage. Chaque étape ci-dessous resserre la plage de machines adaptées ; le choix final est la plus petite machine qui satisfait toutes les exigences avec une marge raisonnable.

Commencez par réunir les données : plan ou modèle 3D de la pièce, nuance de matière, poids de la pièce, épaisseur de paroi, longueur d'écoulement, nombre d'empreintes, type d'alimentation, dimensions et poids du moule, temps de cycle visé et production annuelle. Avec ces chiffres, chaque étape peut être calculée plutôt qu'estimée.

1. Calculer la force de fermeture

Surface projetée de toutes les empreintes et des canaux multipliée par la pression type dans l'empreinte pour la matière et l'épaisseur de paroi, plus une marge.

2. Vérifier la capacité d'injection

Le poids total injecté doit représenter environ 20 à 80 % de la capacité d'injection de la vis.

3. Choisir l'unité d'injection

Diamètre de vis, rapport L/D et pression d'injection adaptés à la matière et à la longueur d'écoulement.

4. Confirmer la compatibilité du moule

Écartement entre colonnes, dimensions des plateaux, plage d'épaisseur de moule, course d'ouverture et éjecteur.

5. Vérifier vitesse et pression

Les pièces à parois minces et à grande longueur d'écoulement exigent un débit et une pression d'injection élevés.

6. Vérifier le débit de plastification

La vis doit fondre l'injection suivante pendant le temps de refroidissement disponible.

7. Choisir l'entraînement et les options

Servo-hydraulique, deux plateaux ou série spécialisée ; noyaux mobiles, buses à obturateur, interface robot.

8. Planifier l'automatisation et les utilités

Robot, IML, dessiccateur, groupe froid, thermorégulation du moule, électricité et eau.

Calcul de la force de fermeture avec un exemple chiffré

La force de fermeture doit dépasser la force exercée par la matière fondue sur le moule pendant le remplissage et le maintien. L'estimation standard est : force de fermeture = surface projetée totale x pression moyenne dans l'empreinte x coefficient de sécurité. La surface projetée est la surface de la pièce vue dans le sens d'ouverture du moule, pour chaque empreinte, plus les éventuels canaux froids situés dans le plan de joint. Les trous à l'intérieur du contour de la pièce ne sont déduits que s'ils sont entièrement fermés par l'acier.

Exemple chiffré : un boîtier électronique en ABS de 150 x 100 mm de contour, moulé en deux empreintes avec canal froid. La surface projetée par empreinte est de 15 x 10 = 150 cm2, soit 300 cm2 pour deux empreintes. Le canal ajoute environ 20 cm2, pour un total de 320 cm2. Avec des parois de 2 mm et une longueur d'écoulement modérée, la pression type dans l'empreinte pour l'ABS est d'environ 300 kgf/cm2. Force = 320 x 300 = 96 000 kgf, soit 96 tf, ou environ 940 kN. Avec une marge de 15 %, on obtient environ 1 080 kN : une machine d'environ 1 100 à 1 300 kN constitue le point de départ, sous réserve de la vérification de compatibilité du moule.

Un exemple à parois minces montre à quel point la pression modifie le résultat. Un couvercle en PP de 120 mm de diamètre moulé en quatre empreintes présente une surface projetée d'environ 113 cm2 par empreinte, soit 452 cm2 au total. Avec une paroi de 0,6 mm, une pression dans l'empreinte d'environ 500 kgf/cm2 est courante, ce qui donne 226 tf, soit environ 2 220 kN avant marge. Le même couvercle avec une paroi de 1,5 mm demanderait beaucoup moins. Le calculateur de tonnage de HWAMDA applique la même méthode.

1 kgf/cm2 équivaut à peu près à 1 bar ; 1 tf vaut environ 9,81 kN. Confirmez les valeurs pour chaque nuance auprès de votre fournisseur de matière.

Capacité d'injection et taux d'utilisation de la vis

L'injection correspond à la quantité totale de matière fondue injectée par cycle : toutes les pièces plus l'éventuel canal froid. Une injection qui n'utilise qu'une faible part de la vis laisse la matière séjourner dans le fourreau pendant de nombreux cycles, ce qui allonge le temps de séjour et le risque de dégradation, et rend la course d'injection difficile à maîtriser. Une injection qui en utilise trop ne laisse pas de matelas et donne une mauvaise homogénéité de la matière.

La règle courante consiste à utiliser entre 20 et 80 % de la capacité d'injection maximale de la vis, la plage de 30 à 65 % étant la plus confortable pour les matières sensibles à la chaleur. La capacité d'injection d'une machine est généralement exprimée en grammes de PS. Pour les autres matières, multipliez par le rapport des masses volumiques à l'état fondu : le PP et le PE donnent environ 0,85 à 0,9 fois la valeur PS, tandis que le PC, le PET et le PVC donnent à peu près la même valeur, voire un peu plus.

Dans l'exemple ABS, deux pièces de 45 g plus un canal de 8 g donnent une injection de 98 g. Pour rester entre 20 et 80 %, la capacité de la vis doit se situer entre environ 123 g et 490 g ; une unité de 150 à 250 g offre une bonne maîtrise. Le calculateur de capacité d'injection de ce site convertit pour vous le volume, la masse volumique et le diamètre de vis.

Diamètre de vis, rapport L/D et options d'unité d'injection

Pour une unité d'injection donnée, une vis plus petite offre une pression d'injection plus élevée et un dosage plus fin, tandis qu'une vis plus grande offre davantage de volume injectable et de débit de plastification, mais une pression maximale plus faible. C'est pourquoi de nombreuses machines, dont la série M8SII, proposent plusieurs options d'unité d'injection (A, B, C, D) sur la même unité de fermeture : on adapte la vis à la pièce au lieu de passer à une machine plus grande.

Le rapport L/D est la longueur filetée de la vis divisée par son diamètre. Les vis universelles se situent généralement autour de 20:1 à 22:1. Les matières qui exigent une fusion et un mélange poussés, comme le PET, utilisent des vis plus longues ; les machines à préformes PET de HWAMDA sont équipées d'une vis PET 25:1. Le PVC rigide nécessite une vis à faible taux de compression et un fourreau résistant à la corrosion pour limiter l'échauffement par cisaillement : c'est pourquoi les machines pour raccords PVC utilisent un ensemble de plastification dédié.

Compatibilité du moule : colonnes, plateaux, épaisseur de moule, course d'ouverture et éjecteur

Une machine disposant d'une force de fermeture suffisante peut malgré tout être inadaptée si le moule n'y entre pas. Vérifiez le plan du moule par rapport à ces dimensions avant de confirmer le modèle. Si le moule n'est pas encore conçu, utilisez-les pour briefer le mouliste.

Écartement entre colonnes

La largeur ou la hauteur du moule doit passer entre les colonnes, avec un jeu suffisant pour le montage. Les moules plus larges que l'écartement exigent une machine plus grande ou une option à écartement élargi.

Dimensions des plateaux

L'embase du moule doit être soutenue sur la majeure partie de sa surface afin que le plateau ne fléchisse pas sous la force de fermeture.

Plage d'épaisseur de moule

La hauteur du moule fermé doit se situer entre l'épaisseur de moule minimale et maximale de la machine.

Course d'ouverture

Pour un moule deux plaques, prévoyez au moins deux fois la profondeur de la pièce plus le dégagement pour le canal et le démoulage ; les moules trois plaques et les moules étagés en demandent davantage.

Course et force d'éjection

L'éjecteur doit dégager entièrement la pièce du noyau ; les pots profonds et les seaux exigent de longues courses ou une assistance par air.

Poids du moule

Vérifiez que le plateau mobile peut supporter le demi-moule et que votre pont roulant peut le lever.

Vitesse d'injection, pression et débit de plastification

Les pièces à parois minces figent rapidement : elles doivent donc être remplies vite. À titre indicatif, lorsque le rapport longueur d'écoulement / épaisseur de paroi dépasse environ 150:1, ou que l'épaisseur descend sous environ 0,7 mm, les unités d'injection standard atteignent leurs limites. Les pots alimentaires et gobelets à parois minces se remplissent généralement en 0,1 à 0,3 seconde et exigent des débits et des pressions d'injection élevés ainsi que des vannes ou accumulateurs à réponse rapide. C'est le rôle de la série SP6 grande vitesse pour parois minces.

Le débit de plastification doit suivre le cycle. La vis dose l'injection suivante pendant le refroidissement : le débit requis est donc le poids injecté divisé par le temps de dosage disponible. Dans l'exemple ABS, une injection de 98 g toutes les 30 secondes demande environ 12 kg/h, ce qui est aisé. Un pot à parois minces en quatre empreintes, à 40 g par injection et 5 secondes de cycle, demande environ 29 kg/h, avec seulement 3 secondes environ disponibles pour le dosage : la vis doit être capable de fournir la matière fondue dans cette fenêtre de temps.

Type d'entraînement, automatisation et utilités

Les machines servo-hydrauliques conviennent à la plupart des applications générales, d'emballage et industrielles, car elles allient la force de l'hydraulique à une consommation d'énergie réduite. Les machines à deux plateaux conviennent aux grands moules lorsque la longueur au sol et l'ouverture du moule sont déterminantes. Les machines multi-matière à deux ou trois unités d'injection sont nécessaires pour les pièces bi-couleur ou bi-matière.

Planifiez l'ensemble de la cellule en même temps. Confirmez l'automatisation robot ou IML, la capacité du dessiccateur pour les matières hygroscopiques, le dimensionnement du groupe froid et du thermorégulateur, l'alimentation électrique et l'air comprimé. Ces éléments influent sur les options de la machine, telles que l'interface robot, les vannes d'air et les zones de canaux chauds.

Liste de contrôle pour le choix de la machine

Correspondance entre types de produits et séries de machines HWAMDA