Défauts courants du moulage par injection et comment les corriger

Lignes d'écoulement et pièces courtes : causes et optimisation du procédé

Comprendre les lignes d'écoulement et leurs déclencheurs liés au matériau, au moule et au procédé

Les lignes d'écoulement, stries ou motifs visibles sur les pièces moulées, résultent d'un écoulement incohérent du matériau pendant le procédé de moulage par injection . Les causes principales incluent :

• Des différences de viscosité du matériau , en particulier dans les polymères semi-cristallins qui se refroidissent de manière inégale
• Une conception sous-optimale du moule , telle que des canaux d'injection étroits ou des angles vifs perturbant l'écoulement
• Variations du processus , y compris des vitesses d'injection fluctuantes ou des températures de fusion instables

Une étude de l'Institut de technologie des plastiques de 2023 a révélé que 62 % des défauts de lignes d'écoulement proviennent d'une dimension insuffisante des points d'injection combinée à des irrégularités de température en phase de fusion.

Causes racines des pièces incomplètes : pression, dégazage et résistance à l'écoulement

Les pièces incomplètes surviennent lorsque la matière plastique fondue ne parvient pas à remplir entièrement la cavité du moule. Les facteurs principaux incluent :

1. Pression d'injection insuffisante pour vaincre la résistance dans les sections à parois minces
2. Mauvais dégazage , ce qui emprisonne l'air et crée une contre-pression
3. Matériaux à haute viscosité peine à naviguer dans des géométries complexes

Les orifices mal placés représentent 34 % des incidents de non-remplissage dans les moules de haute précision (Rapports de génie des polymères, 2022).

Optimisation des paramètres d'injection pour prévenir les défauts liés à l'écoulement

L'amélioration de certains paramètres peut réduire considérablement les défauts liés à l'écoulement :

*Les plages varient selon le matériau et la géométrie de la pièce
**Température de transition vitreuse

L'augmentation de la pression de maintien de 20 % avec un délai de refroidissement de 2 secondes réduit la sévérité des lignes de flux de 45 % dans les pièces en polypropylène, selon les données de simulation provenant de outils d'analyse de flux de moule . Validez toujours les modifications par des essais systématiques DOE (plan d'expériences).

Marques d'affaissement et déformations : gestion du refroidissement et des contraintes résiduelles

Comment l'épaisseur des sections et la pression de compactage influencent la formation des marques d'affaissement

Ces désagréables marques de retrait apparaissent sous forme de petites dépressions à la surface lorsque les pièces présentent des zones épaisses qui refroidissent à des vitesses différentes. L'intérieur met généralement plus de temps à se solidifier que l'extérieur, ce qui provoque un tirage vers l'intérieur pendant le refroidissement, laissant ainsi des taches creuses. Lorsqu'il n'y a pas suffisamment de pression d'injection dans le moule pendant la production, ces problèmes s'aggravent. La plupart des fabricants constatent qu'une réduction de la profondeur de retrait comprise entre 25 % et 40 % nécessite généralement une augmentation de la pression de compactage d'environ 10 à 15 %, ainsi quelques secondes supplémentaires en phase de maintien. Bien sûr, la quantité exacte dépend fortement du type de matériau utilisé, car certains s'écoulent mieux que d'autres.

Déséquilibre du taux de refroidissement et retrait non uniforme entraînant des déformations

Les pièces se déforment souvent lorsqu'un refroidissement inégal crée des contraintes internes. Même de légères différences de température entre différentes zones d'un moule, peut-être de l'ordre de 15 à 20 degrés Celsius, peuvent entraîner des variations de retrait comprises entre 0,5 et 1,2 pour cent, ce qui provoque une torsion ou une courbure de la pièce. Certains plastiques comme le polypropylène et le nylon 6/6 posent particulièrement problème car ils forment des cristaux pendant le refroidissement. Pour lutter contre ce phénomène, les fabricants doivent maintenir des températures stables à environ plus ou moins 3 degrés près dans tout le moule. Cela peut être obtenu en concevant soigneusement les canaux de refroidissement ou en utilisant des techniques spéciales de refroidissement conformes pour les composants complexes. Ces méthodes réduisent généralement les problèmes de déformation d'environ 30 à 50 pour cent, ce qui justifie l'effort supplémentaire pour des raisons de contrôle qualité.

Ajustements de conception et de procédé pour la stabilité dimensionnelle

• Modifications de conception : Remplacer les sections épaisses par des nervures ou des renforts afin de minimiser les différences de masse
• Réglage du procédé : Régler la température du moule à 10–15 °C au-dessus du point de transition vitreuse du matériau afin de ralentir le refroidissement là où cela est nécessaire
• Choix des Matériaux : Utiliser des additifs à faible retrait (par exemple, des grades chargés de minéraux) pour réduire la contraction différentielle

L'équilibrage de la taille et de l'emplacement des points d'injection à l'aide d'une simulation d'écoulement dans le moule permet d'éviter un remplissage asymétrique qui amplifie les contraintes. Des capteurs de pression en temps réel permettent désormais des ajustements dynamiques pendant la phase de compactage, réduisant les écarts dimensionnels de 18 à 22 % dans les composants automobiles.

Lignes de soudure et jetage : défis liés aux fronts d'écoulement dans les pièces moulées

Formation et fragilité des lignes de soudure aux fronts d'écoulement convergents

Les lignes de soudure se forment lorsque le polymère fondu se divise autour d'obstacles tels que des inserts et se reforme sans fusion complète. Cela affaiblit la résistance mécanique jusqu'à 70 % par rapport au matériau environnant (IMS Tex). Contrairement aux stries d'écoulement superficielles, les lignes de soudure compromettent l'intégrité structurelle dans des applications critiques telles que les dispositifs médicaux et les supports automobiles.

Stratégies de placement des points d'injection et de température de fusion pour renforcer les lignes de recouvrement

Un positionnement stratégique des points d'injection minimise la séparation du flux, en plaçant idéalement les points d'injection de manière à ce que les flux convergent avant qu'un refroidissement significatif ne se produise. L'augmentation de la température de fusion de 15 à 25 °F (8 à 14 °C) prolonge le temps de fusion aux points de rencontre. Des outils tels que ceux utilisés dans l'étude Material Fusion Study de 2024 simulent les fronts d'écoulement afin d'optimiser la disposition des points d'injection et les profils thermiques.

Défauts de jaillissement : Problèmes liés à l'écoulement à haute vitesse et à la conception de la buse

Les marques de jetage apparaissent sous forme de lignes ondulées sur les surfaces lorsque le plastique fondu pénètre de manière incontrôlée dans la cavité du moule, au lieu de former un front uniforme. Ce problème se produit fréquemment avec des canaux d'injection inférieurs à 0,04 pouce ou 1 millimètre, en particulier lorsque la vitesse d'injection dépasse environ 4 pouces cubes par seconde. Pour résoudre ce problème, les fabricants utilisent généralement des buses coniques ou des systèmes à canaux chauds. Ces solutions permettent d'obtenir un écoulement régulier et stratifié, appelé écoulement laminaire, essentiel pour produire des pièces brillantes et transparentes que les consommateurs recherchent, par exemple pour des coques de téléphone ou d'autres produits brillants.

Foyers, vides et défauts de surface : intégrité du moule et manipulation des matériaux

Formation de foyers due à un mauvais alignement de la ligne de joint et à la force de serrage

Le flash se produit lorsque du plastique chaud s'échappe par les petits espaces du moule, généralement parce que les lignes de joint ne sont pas correctement alignées ou parce qu'il n'y a pas assez de force de serrage pour maintenir l'ensemble fermé. Selon certaines recherches menées l'année dernière, environ deux tiers de ces problèmes de flash sont dus à des outillages anciens et usés. Et si la force de serrage descend en dessous de 3 à 5 tonnes par centimètre carré, le plastique a tendance à fuir. Les fabricants ont constaté qu'un réalignement des moules environ tous les cinquante mille cycles de production fait une grande différence. L'ajout de capteurs de pression permettant de vérifier précisément le niveau de serrage a aidé les ateliers à réduire leurs problèmes de flash de près de quatre-vingt-dix pour cent en pratique.

Vides internes, bulles et marques de brûlure dues à l'humidité ou à une surchauffe

Les principales causes de vides et de bulles dans nos matériaux sont généralement un excès d'humidité qui se transforme en vapeur lorsque la teneur en eau dépasse environ 0,02 %, ou lorsque les pièces deviennent trop chaudes pendant le traitement, au-delà de leur point de rupture. Nous avons constaté qu'en passant à des conceptions de vis à haut cisaillement, on réduit ces désagréables bulles d'environ 70 à 75 %, car elles mélangent bien mieux le matériau fondu. Quant à ces marques de brûlure si fréquentes ? Elles proviennent typiquement du fait que le matériau reste trop longtemps dans le système de canaux chauffants. Pour lutter contre ce problème, les fabricants doivent surveiller attentivement le temps de séjour du matériau et s'assurer que les vitesses de refroidissement ne dépassent pas 25 degrés Celsius par seconde pour les plastiques sensibles. Régler correctement ces paramètres fait toute la différence pour produire des pièces de qualité sans défauts.

Imperfections de surface : Traînées, décoloration et maîtrise des contaminations

Les stries argentées proviennent d'une résine contaminée ou d'une surchauffe induite par le cisaillement à des vitesses d'injection supérieures à 120 mm/s. La réduction de la température de la buse de 8 à 12 °C et l'installation de filtres à trémie de 10 µm réduisent les stries de 68 %. Pour prévenir la décoloration, l'utilisation de composés de purge à base de polycarbonate entre les changements de matière maintient la constance des couleurs dans une tolérance ĨE < 1,5.

Stratégies préventives et outils de simulation pour un moulage sans défaut

Utilisation de l'analyse d'écoulement de moule pour prédire et éviter les défauts

Les logiciels de simulation d'écoulement de moule, tels qu'Autodesk Mold Flow et SolidWorks Plastics, permettent aux ingénieurs de visualiser ce qui se passe à l'intérieur du moule pendant le processus de moulage bien avant la fabrication de pièces réelles. Selon une enquête récente de Modern Machine Tools datant de 2023, environ huit fabricants sur dix ayant commencé à utiliser ces outils prédictifs ont vu leur taux de rebut diminuer d'environ un tiers par rapport aux approches traditionnelles basées sur les essais et erreurs. Ces programmes sont également très efficaces pour détecter les problèmes : ils identifient des défauts comme la formation de lignes de soudure, des canaux d'injection mal ouverts, ou encore ces redoutables poches d'air responsables de défauts. Ils y parviennent en détectant des variations de température aussi faibles que 5 degrés Celsius (soit environ 180 degrés Fahrenheit). Prenons l'exemple des composants électroniques à boîtier mince. Grâce à une simulation adéquate, les fabricants peuvent déterminer précisément où placer les évents afin d'éviter tout piégeage de gaz durant la production, ce qui permet d'économiser de l'argent et de réduire les déchets.

Bonnes pratiques de conception : parois uniformes, emplacements adéquats des points d'injection et ventilation

Le maintien d'une épaisseur de paroi constante (idéalement 1 à 3 mm pour l'ABS et le PP) permet d'éviter les déformations dues à un retrait inégal. Selon des études sur l'écoulement des polymères de 2022, les canaux radiaux réduisent les contraintes de cisaillement de 40 % par rapport aux canaux d'arête dans le nylon chargé de verre. Les principes de conception pour la fabricabilité recommandent :

• Angles de dépouille ≥1°C par côté pour une extraction facile
• Profondeur des évents comprise entre 0,015 et 0,03 mm pour permettre l'échappement de l'air sans provoquer de bavure
• Rapports d'épaisseur nervure/paroi inférieurs à 60 % pour éviter les affaissements

Surveillance du processus et maintenance pour une qualité constante

La combinaison de capteurs de pression en temps réel avec ces contrôleurs intelligents IoT permet de maintenir la vitesse d'injection très proche des valeurs cibles, généralement à ± 2 % près. Cela a une grande importance pour éviter les pièces incomplètes dans les moules à plusieurs empreintes. Pour la maintenance courante, des vérifications mensuelles à l'aide de profilomètres permettent de détecter quand les surfaces du moule commencent à s'user au-delà de la marque des 5 micromètres, seuil à partir duquel apparaissent généralement des problèmes de bavure. L'analyse des données d'une étude MMT récente de 2023 révèle également un point intéressant : près de 8 arrêts de production inattendus sur 10 sont dus à l'usure des bagues de non-retour de la vis. Cela souligne fortement pourquoi le remplacement de ces pièces vulnérables tous les trois mois est une pratique judicieuse pour assurer un fonctionnement continu et fluide.

tiges afin de créer un écoulement régulier et stratifié appelé écoulement laminaire.