Phases du Cycle D’injection

Pour les entreprises spécialisées dans l’injection plastique, comprendre et optimiser ce cycle est essentiel pour rester compétitives sur un marché qui recherche constamment plus de rapidité, d’efficacité et de qualité. Le cycle d’injection est la partie productive de l’injection de plastiques, où les idées de conception et la production de moules se transforment en produits tangibles.

Ce cycle est composé de diverses phases durant lesquelles un certain temps est investi, certaines sont indépendantes tandis que d’autres se font simultanément, la somme de tous ces temps résulte en le temps de cycle. L’objectif est d’obtenir un temps de cycle complet le plus bas possible, car ainsi, le nombre de pièces produites dans une même quantité de temps sera plus élevé.

Voici les phases et les temps utilisés expérimentalement pour un moule à deux cavités qui génère des échantillons d’essai en polypropylène.

Les chiffres entre crochets indiquent le temps en secondes utilisé dans chaque phase, cumulé au total.

[0-1] Fermeture du moule → À partir de ce moment, le chronomètre comptabilisant la durée du cycle est enclenché. Premièrement, le cycle d’injection commence par la fermeture du moule. Dans cette phase, le moule est fermé en plaçant chaque pièce métallique à sa place afin que, lors de l’injection du plastique, la forme souhaitée soit générée. Cette phase implique non seulement l’alignement physique des pièces du moule, mais aussi la préparation thermique, assurant que le moule soit à la température adéquate pour éviter les déformations dans le produit final.

[1-2] Approche de l’unité d’injection → L’unité d’injection est approchée avec le plastique déjà à température et à la pression optimale calculée à l’entrée du moule, assurant que le matériau coule correctement vers les cavités du moule.

[2-2.7] Remplissage → Cette phase semble simplement consister à introduire le plastique désiré dans les cavités du moule, mais elle va bien au-delà. Le remplissage fait l’objet d’une étude préalable pour qu’il atteigne tous les endroits des cavités sans laisser de parties non remplies à cause du piégeage de l’air et du refroidissement, en plus d’éviter d’autres défauts.

Il peut être effectué en un ou plusieurs points différents pour favoriser le remplissage de la pièce, notamment pour les pièces de grande taille. Cette phase requiert une précision critique concernant la température du plastique comme celle du moule, la vitesse d’injection et la pression d’injection.

[2-30.7] Refroidissement → Ce processus commence au même instant où le plastique est injecté, car dès qu’il sort de la vis sans fin, il commence à refroidir à chaque seconde, surtout lorsqu’il entre en contact avec le moule, qui est toujours plus froid que le polymère injecté. De plus, ce processus est généralement le plus long du cycle, il est donc vital de réduire ce temps autant que possible. Cela peut être fait avec un refroidissement dans le moule, c’est-à-dire en optimisant les circuits d’eau qui courent à l’intérieur du moule pour maximiser le transfert de chaleur du plastique au métal et de ce dernier à l’eau qui circule dans les circuits. Ces circuits doivent être correctement calculés pour que le refroidissement de la pièce soit le plus uniforme possible et ainsi éviter les déformations et les retraits dus à différentes contractions par variations de température. Le temps de refroidissement dépend largement de l’épaisseur de la pièce, ce qui doit être un facteur à prendre en compte lors de la phase de conception pour ne pas générer des cycles extrêmement longs. Pour les pièces plus complexes ou nécessitant des cycles plus courts, des refroidissements avec des alliages de cuivre béryllium (CuBe) ou similaires qui, ayant une plus grande conductivité, augmentent le transfert de chaleur ou permettent que le froid atteigne des zones où les circuits ne parviennent pas, pourraient être utilisés.

[2.7-20.7] Compactage → Ce processus se déroule en parallèle avec le refroidissement pendant une grande partie du cycle. Une fois que l’intérieur du moule a reçu le matériel nécessaire, le polymère commence à refroidir et à se contracter. Pour cela, une quantité supplémentaire de plastique doit être injectée pour compenser cette contraction et éviter des remplissages incomplets. Une fois que la pression atteint les valeurs de pression extérieure, la phase se termine, car cela signifie que le canal d’alimentation est solidifié et donc qu’il n’y aura plus d’entrée ni de sortie de plastique du moule. Cela est vital pour garantir l’intégrité et les dimensions précises du produit final.

[20.7-21.7] Retrait de l’unité d’injection → Une fois la phase précédente terminée, on procède au retrait de l’unité d’injection du moule pour préparer le cycle suivant.

[21.7-22.7] Chargement → Dans cette phase, alors que la vis sans fin est déjà séparée du moule, la machine est préparée pour la prochaine dose d’injection du cycle suivant. Cette étape se déroule en parallèle avec le refroidissement de la pièce. Si la machine est lente à charger et que la pièce est lourde, le temps de chargement peut être ce qui marque le moment de pouvoir ouvrir le moule et non le refroidissement comme habituellement, ce qui pourrait prolonger le cycle.

[30.7-31.7] Ouverture du moule → Cette étape est relativement simple, puisque le moule s’ouvre avec la pièce déjà solidifiée et avec la forme finale pour se préparer à l’éjection. Dans cette phase, un élément important à considérer sont les glissières. Les glissières sont des composants du moule qui se déplacent perpendiculairement à la direction d’ouverture du moule. Elles sont utilisées pour créer des caractéristiques de conception complexes sur la pièce injectée, comme des saillies, des encoches ou des trous qui seraient impossibles à former avec un moule standard en deux parties.

Le mouvement des glissières doit être synchronisé avec précision avec le processus d’ouverture du moule. Une mauvaise conception ou une mauvaise synchronisation peuvent entraîner des dommages au moule ou au produit final. De plus, les glissières ajoutent de la complexité au design du moule et peuvent augmenter les temps de cycle, donc leur utilisation doit être soigneusement considérée et optimisée.

[31.7-32.7] Éjection → C’est la dernière phase du processus, comme son nom l’indique, à cette étape, les pièces sont éjectées du moule, les faisant tomber pour être ramassées ou extraites par un robot. Il existe différentes manières de séparer ces pièces du moule. La méthode d’éjection peut être par des éjecteurs, par une plaque d’éjection, avec de l’air… Il est important lors de la conception du moule de bien réfléchir à la méthode d’éjection de la pièce, car sinon, la pièce ne pourra pas être éjectée du moule ou peut sortir avec des marques et des défauts.

Dans le cas où la machine est équipée de mouvements parallèles d’ouverture et d’éjection, il est possible de synchroniser le mouvement d’ouverture pour que, au fur et à mesure que le moule s’ouvre, le cylindre d’éjection de la machine se déplace et permette de pousser la pièce pendant que la presse s’ouvre. Cela permet de gratter quelques secondes.

En mettant tous ces temps dans un diagramme, on peut comprendre plus facilement. Les chiffres en blanc représentent le temps propre à chaque processus et ceux en noir représentent le cumulé.

Comme on peut le voir dans le diagramme, le cumul des temps est de 32,7 secondes, ce qui signifie qu’il faut 32,7 secondes pour la fabrication de deux pièces complètes.

Après cela, dans de nombreux cas, un post-traitement sera nécessaire pour éliminer les bavures et retirer les canaux d’alimentation qui ne sont pas pris en compte dans le cycle.

Comme mentionné au début de cet article, les temps de cycle changent avec chaque pièce et, par conséquent, la meilleure façon de connaître le temps de production pour chaque pièce spécifique est de contacter un professionnel. Chez Moldblade, nous pouvons réaliser les conceptions à partir d’une idée ou d’un besoin et nous occuper de tous les calculs et du processus de production complet.