Les ingénieurs de MID Mold travaillent avec nos clients pour développer et concevoir les produits moulés par injection plastique les plus robustes. Il y a quatre éléments majeurs pour développer le meilleur produit possible :
La section 1 de ce guide a été développée comme outil de base pour aider nos clients dans les éléments de conception appropriée des pièces en plastique. Veuillez consulter les autres sections pour obtenir de l'aide dans ces domaines.
L'emplacement de la ligne de séparation dépend de la forme et de la fonction de la pièce (voir Fig. 1). Les lignes de séparation constituent l'endroit où les deux moitiés du moule d'injection (côté A et côté B) se rencontrent. C'est également là qu'un mécanisme coulissant peut se rencontrer, là où il se ferme sur l'une des moitiés du moule. La ligne de joint sera toujours visible, mais peut être minimisée par son emplacement, sa surépaisseur et la géométrie de la pièce.
Figure 1
Lors de la conception d'une pièce en plastique, gardez à l'esprit que lorsque le plastique pénètre dans le moule sous forme liquide, il refroidit rapidement et se solidifie pour prendre la forme de la cavité. Concevoir une pièce pouvant être moulée à l'aide d'une « traction directe » est essentiel pour maintenir le coût du moule à injection à un niveau bas. Un moule à tirage droit est conçu de telle sorte que lorsque les deux moitiés (côté A et côté B) se séparent l'une de l'autre, aucun métal ne bloque le chemin du plastique dans la direction de la traction. Cela signifie que s'il y a une contre-dépouille comme un détail de pression, un trou sur le côté ou autre ; qu'une fois la pièce refroidie, elle ne sera pas éjectée du moule à moins que la contre-dépouille ne soit soulagée. Cela se fait à l'aide de coulisses et de poussoirs dans le moule d'injection. Les glissières peuvent être mécaniques ou hydrauliques et constituent des éléments coûteux à ajouter à n’importe quel moule. Les élévateurs sont généralement plus petits et sont toujours mécaniques. (Voir Fig. 2)
Figure 2
Un tirage est requis sur toutes les pièces dans le sens du mouvement du moule afin que les pièces soient correctement éjectées du moule. L'ébauche est essentielle à l'éjection de la pièce du moule d'injection. L'angle de dépouille standard recommandé est de 1 degré. à ½ degré, sur les côtes. (Voir Fig. 3)
Figure 3
Lorsqu'une ouverture est nécessaire pour accueillir une fonction d'encliquetage et qu'elle doit être formée sans utiliser de traction de noyau, un minimum de 5 degrés. un angle est requis. C'est ce qu'on appelle un « kiss-off » et c'est là que le noyau et la cavité se rencontrent (voir Fig. 4).
Figure 4
Une autre règle essentielle lors de la conception d'une pièce en plastique est d'utiliser une épaisseur de paroi uniforme et d'utiliser des sections de paroi aussi fines que la conception le permet. Des parois uniformes facilitent l'écoulement des matériaux dans le moule d'injection, réduisent le risque de traces d'évier, de contrainte de moulage et de retrait différentiel. De plus, les économies de coûts sont plus importantes lorsque les sections de murs sont réduites au minimum et de manière constante. La raison en est que les pièces refroidissent plus rapidement avec des parois plus fines, ce qui signifie que les temps de cycle sont plus courts, ce qui entraîne un plus grand nombre de pièces par heure. En moyenne, l'épaisseur de paroi d'une pièce moulée par injection doit être comprise entre 0,060" et 0,180", cependant, les pièces peuvent être moulées avec des parois aussi fines que 0,020" et aussi épaisses que 1,50". Des sections épaisses sur une pièce entraîneront également des problèmes esthétiques tels que des affaissements, des bulles et une décoloration.
Les pièces doivent également être conçues avec une épaisseur de paroi uniforme. Cela permet à la cavité du moule de se remplir plus facilement et sans restrictions. De plus, si les murs ne sont pas uniformes, les sections les plus minces refroidiront d'abord, puis, à mesure que les sections les plus épaisses se refroidiront et se rétréciront, des contraintes se formeront près de la limite entre les deux. Les sections les plus fines étant déjà solidifiées, elles ne cèdent pas. À mesure que les sections les plus épaisses cèdent, cela entraîne une déformation et/ou une torsion, si elle est suffisamment grave, qui provoquera des fissures. Pour les murs non uniformes, le changement d'épaisseur ne doit pas dépasser 20 % du mur nominal (voir Fig. 5) et doit évoluer progressivement.
Figure 5
Le carottage est une méthode par laquelle le plastique est retiré d’une zone épaisse pour aider à maintenir l’uniformité.
Les coins doivent toujours être conçus avec un rayon de congé minimum de 50 % de l'épaisseur de la paroi et un rayon extérieur de 150 % de l'épaisseur de la paroi pour maintenir une épaisseur de paroi uniforme (voir Fig. 6).
Figure 6
Les bossages sont normalement conçus dans des pièces en plastique pour permettre l'installation d'inserts filetés, de broches de guidage ou de vis autotaraudeuses. Évitez les patrons autonomes lorsque cela est possible. Les bossages doivent être fixés aux murs ou aux nervures à l'aide de nervures ou de goussets pour assurer la stabilité structurelle.
Le diamètre extérieur du bossage doit idéalement être égal à 2,5 fois le diamètre de la vis ou de l'insert. Les bossages à parois épaisses dont les bases représentent plus de 60 % du mur présenteront des marques d'évier. Pour aider à surmonter cette condition, un bossage à paroi plus fine d'un diamètre de vis de 2 fois ou moins peut avoir plusieurs nervures (voir Fig. 7). Les bossages doivent être entièrement évités sur les pièces aux surfaces polies, car ils présenteront très toujours des marques d'enfoncement ou au minimum provoqueront des « images fantômes » sur la surface cosmétique.
L'épaisseur à la base des nervures servant à stabiliser un bossage ne doit pas dépasser 60 % de l'épaisseur du mur mitoyen. Les diamètres intérieur et extérieur du bossage doivent avoir ½ degré. tirant d'eau par côté.
Les bossages doivent être isolés du coin pour éviter les sections épaisses et faciliter l'élimination des marques d'évier.
Figure 7
Des goussets et/ou des nervures doivent être utilisés pour ajouter de la rigidité et de la résistance. Les côtes peuvent également être utilisées pour aider à remplir une pièce. Dans les pièces principalement structurelles et non esthétiques, l'épaisseur de la base des nervures (t) peut atteindre 80 % de l'épaisseur de la paroi adjacente (T). Cependant, pour les pièces d'apparence où les traces d'évier sont inacceptables, l'épaisseur des nervures (t) ne doit pas dépasser 60 % de l'épaisseur de la paroi adjacente (T) si la surface extérieure est texturée et seulement 30 % si la surface extérieure est hautement polie.
La hauteur des nervures doit être au moins 3 fois supérieure à l'épaisseur de la paroi (T) pour une résistance optimale. Le tirant d'eau doit être de ½ degré. par côté nominal. Les filets à la base de la côte doivent mesurer au minimum 0,030".
Les nervures multiples doivent être placées à au moins 2 fois l'épaisseur de la paroi pour aider à réduire les contraintes de moulage ainsi que tout problème de refroidissement (voir Fig. 8).
Figure 8
Les angles vifs doivent être évités dans toute conception de pièces en plastique. Ils sont la principale cause de défaillance des pièces, de concentrations de contraintes, de mauvais schémas d'écoulement et d'usure accrue des moules d'injection (voir Fig. 9). Indiquez les rayons aux coins intérieurs et extérieurs au maximum permis par la conception de la pièce.
Figure 9
Le retrait est une caractéristique du polymère utilisé pour fabriquer la pièce. La pièce moulée rétrécira jusqu'à 24 heures après le moulage, affectant la géométrie de la pièce. Déterminer la quantité appropriée de retrait à utiliser pour concevoir et construire le moule est à la fois un art et une science. Chaque polymère possède un taux de retrait unique qui doit être appliqué au modèle de pièce 3D. Malheureusement, les informations sur le taux de retrait ne sont pas toujours fournies par le fournisseur de polymère. Dans certains cas, lorsqu'elle est fournie, la fourchette est généralement large. Une réflexion approfondie doit être effectuée lors de la sélection du retrait approprié et il est nécessaire que la qualité du polymère soit sélectionnée avant de concevoir le moule d'injection. Un bon ingénieur en plasturgie possède l’expérience nécessaire pour vous aider à prendre la meilleure décision en matière de retrait pour votre produit et votre polymère.
Le retrait du matériau peut varier selon la conception des pièces et du moule ; les parois épaisses rétréciront plus que les parois minces, la variation de l'épaisseur ou de la géométrie de la pièce entraînera un retrait et une déformation différentiels ; la direction d'écoulement aura également un effet sur le retrait, en particulier lors de l'utilisation de polymères chargés de fibres.
Le retrait est également influencé par les conditions du processus. À mesure que les pressions dans la cavité augmentent, le retrait diminue normalement. La température du moule et de la fonte aura également un effet considérable sur le retrait. Des moules plus froids réduiront le retrait tandis que des températures de fusion plus élevées augmenteront le retrait.
Il existe plusieurs types de méthodes de déclenchement. La conception et le type de porte dépendent de la conception de la pièce, de la sélection des matériaux, ainsi que des exigences esthétiques et dimensionnelles du produit final. (Voir Fig. 10) La porte relie la pièce au système de guidage et constitue un mal nécessaire pour le concepteur de la pièce. La conception et l'emplacement de la porte dépendent de la géométrie de la pièce, de la conception du moule et du choix du polymère.
Figure 10
Les évents sont des zones conçues dans le moule d'injection pour permettre aux gaz de s'échapper pendant le processus de moulage. Un manque de ventilation adéquate entraînera une pression d'injection excessive, des tirs courts, des marques de brûlure, un affaissement et un évasement. Il existe de nombreuses façons de ventiler un moule, mais cela se fait généralement en usinant de nombreux canaux peu profonds au niveau de la ligne de joint. La taille du portail dépendra du choix du matériau. D'autres moyens de ventiler un moule sont les éjecteurs, les broches d'aération et les canaux. Des évents peuvent être découpés dans les broches d'éjection pour permettre au gaz de s'échapper lorsque la cavité est remplie. Des broches d'aération sont placées dans la géométrie de la pièce lorsqu'une ventilation est nécessaire pour éliminer les gaz du moule pendant le remplissage et lorsque les évents uniquement sur la ligne de joint sont inadéquats.
Les lignes de tricot, également appelées lignes de soudure, sont des zones de la pièce moulée où convergent deux ou plusieurs fronts d'écoulement. Cette zone a généralement une résistance inférieure à celle des autres zones de la pièce. (Voir Fig. 11) La conception de la pièce doit prendre en compte les emplacements possibles des lignes de tricot et s'efforcer de les éloigner des zones de contraintes plus élevées. Des lignes de tricot se forment généralement du côté opposé des trous et des obstacles qui gênent le chemin d'écoulement nominal, tels que des broches qui forment des trous dans la pièce ou des bossages. Le logiciel Mold Flow peut être utilisé pour simuler le remplissage de plastique dans la cavité et aider à identifier les zones susceptibles de présenter des problèmes de performances esthétiques ou mécaniques.
Figure 11
