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Préparé par Mohamed Wissem LANDOLSI Édition 0.2 - octobre 2016 Support de cours

Préparé par Mohamed Wissem LANDOLSI Édition 0.2 - octobre 2016 Support de cours l'aspect constructif d'un moule pour l'injection des thermoplastiques Édition 0.2 - Octobre 2016 Support de cours L'aspect constructif d'un moule pour injection des thermoplastiques Spécialité Fabrication et Conception Moules et Outillages Préparé par Mohamed Wissem LANDOLSI Introduction Ce support de cours traite les différentes architectures des moules d'injection des thermoplastiques et les matériaux utilisés pour ces moules. C'est un recueil suite à une recherche bibliographique approfondie dans le domaine de conception des moules pour l'injection des thermoplastiques. Il est utile pour les étudiants, les enseignants, les techniciens, les ingénieurs dans les bureaux d'études, etc … Ce travail est réalisé au début comme un support de cours pour les techniciens supérieurs du centre de formation professionnelle en plasturgie de Sousse (Tunisie).* Mais son contenu est une introduction pour la conception des moule pour l'injection des thermoplastique. Il comporte essentiellement la technologie de base des moules de l'injection des thermoplastiques à savoir l'architecture, les éléments standard, les matériaux, et quelques calculs de base. Ce ci étant une édition 0.2 brouillon qui peut contenir des erreurs de calcul, de mise en page, de frappe ... et qui sera Incha-Allah révisée, améliorée au fur et à mesure. La version complète sera désigné par 1.0 * Module 11 – Spécialité BTS en Fabrication et Conception Moules et Outillages Remerciements Au début et avant tout, mes grand remerciement à Allah, qui nous soutient et nous facilite la vie. Je tient à remercier mes collègues du centre Sectoriel de formation en Soudure, Outillage et Plastique de Sousse et spécialement Mr Faiçal Bettaieb, Mr Rchid Bessaad, Mr Mohamed Kaïbi qui n'ont pas cessé de me fournir les ressources documentaires dans ce domaines et qui m'ont aidé pas mal de fois dans le contenue de cet ouvrage et je tient à mettre en valeurs leurs expérience dans ce domaine et dans la formation professionnelle. Dédicaces à mes chers parents, à mes enfants, à ma femme, à mes collègues, à mes étudiants et apprenants, aux lecteurs de ce document, ma Omma Islamique dans l'espoir de l'évolution et la solidarité. Note importante Les Mises à jour et les animations sont disponibles au site : www.conceptec.net Pour toute information ou remarque veuillez me contacter : • par mail : mwlandolsi@gmail.com • par tel : (+216) 97 40 36 96 Table des matières Ch1.Le procédé d'injection (Principe et terminologies)..........1 1.La technique de moulage............2 2.Principe du procédé d'injection....2 3.Le cycle de moulage par injection ........................................................3 4.La presse d'injection :..................5 5.Les différentes fonctions d’une presse..............................................5 6.Réglage de la machine à injection ........................................................6 7.Caractéristiques de la presse d'injection :......................................6 8. Capacités machine- choix de la presse :............................................7 9.L'outillage d'injection...................7 Ch2.Les moules d'injection des plastiques..................................9 1.La technique de moulage..........10 1.1.Le moule ....................................10 1.2.Les types de moules :.................10 2.Le moule standard d'injection plastique :......................................11 2.1.Nomenclature d'un moule standard :...........................................11 3.Rôle des éléments du moules :..12 4.Le circuit d'alimentation :..........13 5.Les empreintes .........................13 5.1.Emplacement des empreintes ...14 5.2.Les noyaux .................................15 5.3.Nombre d'empreintes :...............15 6.Démoulage ...............................16 6.1.Batterie d'éjection ......................16 6.2.L’éjecteur de carotte...................16 6.3.Mécanisme d'éjection :...............16 7.Thermorégulation d'un moule :. 16 8.Caractérisation des moules d'injection......................................17 Ch3.Architectures des moules d'injection................................19 1.La structure de bases et les plaques :........................................20 1.1.La plaque porte empreinte supérieure :........................................20 1.2.La plaque porte empreinte inférieure :..........................................20 1.3.Plaque semelle supérieure :........20 1.4.Contre plaque, Plaque intermédiaire (Plaque support) :........21 1.5.Plaque d'éjection ........................21 1.6.Plaque porte éjecteurs :..............21 1.7.Plaque dévétisseuse :.................21 2.Les différentes architectures des moules :.........................................21 2.1.Moule Standard 2 plaques (standard mold) :...............................22 2.2.Moule deux plans de joint (trois plaques) ............................................22 2.3.Moule à tiroir ou à came (slide mold)..................................................23 2.4.Moule à canaux chauffants.........24 2.5.Moule à coquilles .......................25 2.6.Moule à plaque de dévêtissage (stripper plate mold)..........................25 2.7.Moule à broches rotatives filetées. (Unscrewing mold) ............................26 Ch4. Les éléments standard.......27 1.Bague de positionnement :........29 2.La buse moule...........................30 3.Les colonnes de guidage : ........31 4.Douille de guidage.....................32 5.Les piliers d’entretoisement (Rabourdin)/ou T asseaux cylindriques...................................33 6.Éjecteurs....................................34 7.Broche de remise à zéro............35 8.Plots de repos batterie...............36 9.Extracteur de carotte.................37 10.Les verrous / centreur :............38 11.Le boîtier d'éjection.................39 12.Les Entretoises /tasseaux/ des parallèles ......................................40 13.Ressorts...................................41 14.T rou fileté ................................42 15.Circuits de refroidissement......43 Ch5.Normes et Matériaux pour les moules.....................................45 1.Normes et constructeurs des éléments standards des moules (AISI,DIN,JIS)..................................46 2.Matériaux des composants du moule.............................................46 2.1.Généralités :................................46 2.2.Choix du matériau :....................48 2.2.1.La carcasse : .........................48 2.3. Les plaques porte empreintes : 48 2.4. Les empreintes : .......................49 2.4.1.Agressivité chimique des matières plastiques :........................49 2.4.2.Exemples d'aciers..................49 3.Propriétés des matériaux des moules ........................................50 Ch6.Calcul relatifs au moule d'injection................................52 1.Calcul du volume injecté ..........53 1.1.Pourcentage de déchet ..............53 2.Force de verrouillage minimale : ......................................................53 2.1.Surface projetée :.......................54 2.2.Force de verrouillage :................54 3.Nombre d'empreintes :..............54 3.1.Critère économique :..................55 3.2.Critères techniques : ..................59 3.2.1.Force de fermeture :...............59 3.2.2.Volume injecté minimale :......60 3.2.3.Volume injecté maximal.........60 3.2.4.Puissance de plastification : . .60 3.2.5.Critère de l'encombrement (machine) :.......................................60 4.Prix de revient d’une pièce........61 (1)Les unités de mesures et leurs conversions..............................63 La conception de la pièce et le choix de son type d'alimentation déterminent le choix de l'architecture du moule et les difficultés d'usinage et de moulage. Ch1: Le procédé d'injection (Principe et terminologies) Ch1: Le procédé d'injection (Principe et terminologies) Ch1. Le procédé d'injection (Principe et terminologies) Introduction générale sur la technique de moulage et le cycle d'injection qui est l'environnement dans lequel sera utilsé le moule. Durée 4h p p1 1 - - oct./2016 oct./2016 Ing. Formateur M.W. LANDOLSI Ing. Formateur M.W. LANDOLSI Ch1: Le procédé d'injection (Principe et terminologies) Ch1: Le procédé d'injection (Principe et terminologies) 1. La technique de moulage Le moulage est une technique de production de pièces en série par mise en forme de matière liquide ou pâteuse dans une empreinte (fermée ou ouverte). En industrie, elle est utilisée pour réaliser des pièces en polymères, en métaux, en céramiques et en composites. Comme on peut la trouver en industries alimentaires et autres. Le moule doit permettre la mise en forme de la matière, initialement à un état visqueux (liquide ou pâteux) qui après solidification (par refroidissement, chauffage ou par réaction chimique) on obtient la forme de la pièce voulue. 2. Principe du procédé d'injection Le procédé d’injection sous pression des résines thermoplastiques est un procédé industriel important : il intéresse en valeur, plus de 40% de l’industrie de transformation des matières plastiques. Les presses d’injection représente 60% du parc-machine des transformateurs de l'industrie plastique. L'injection permet de fabriquer des pièces de géométrie complexe en grandes séries, suivant un principe simple et précis de fonctionnement. Figure 1: Vue en coupe d'une presse d'injection horizentale En effet, le polymère utilisé est chauffé afin de lui donner un aspect visqueux. Cet état de matière permet ensuite l'injection dans le moule. Le polymère se refroidit jusqu’à l’état solide à la suite de quoi la pièce est extraite après ouverture de l’outillage. Une nouvelle injection est réalisée quand l’outillage est à nouveau fermé. p p2 2 - - oct./2016 oct./2016 Ing. Formateur M.W. LANDOLSI Ing. Formateur M.W. LANDOLSI Ch1: Le procédé d'injection (Principe et terminologies) Ch1: Le procédé d'injection (Principe et terminologies) 3. Le cycle de moulage par injection Le cycle de moulage simplifié d’une pièce injecté se décompose en plusieurs parties : • Fermeture du moule • Avance du ponton • Injection • Maintien sous pression • Dosage et plastification (Préparation de la matière pour le cycle suivant) • Refroidissement • Recul ponton • Ouverture moule • Éjection Figure 2: étape 1 – Injection et refroidissement Figure 3: étape 2- Ouverture (arrachage de la carotte) p p3 3 - - oct./2016 oct./2016 Ing. Formateur M.W. LANDOLSI Ing. Formateur M.W. LANDOLSI Ch1: Le procédé d'injection (Principe et terminologies) Ch1: Le procédé d'injection (Principe et terminologies) Figure 4: étape 3- Éjection Figure 5: étape 4 - Mise à zéro du système d'éjection Figure 6: étape 5 - Fermeture du moule p p4 4 - - oct./2016 oct./2016 Ing. Formateur M.W. LANDOLSI Ing. Formateur M.W. LANDOLSI Ch1: Le procédé d'injection (Principe et terminologies) Ch1: Le procédé d'injection (Principe et terminologies) Phases Fermeture Av Ponton injection Maintient Refroidissement Plastification Recul ponton Ouverture Éjection Entre-cycle Figure 7: Diagramme du cycle d'injection 4. La presse d'injection : Une machine ou presse d’injection des thermoplastiques présente toujours l’architecture qui suit : • Unité de commande (1) • Groupe de plastification et d’injection (2) • Ensemble de fermeture + moule (3) Figure 8: Presse a injecter les polymères thermoplastiques L'unité de commande gère l’ensemble des paramètres de réglage de la machine. De même, elle assure le séquencement des différentes opérations et le contrôle des sécurités qui sont installées sur la machine. 5. Les différentes fonctions d’une presse Le processus d’injection est un procédé de transformation discontinu et complexe faisant intervenir trois phénomènes : • la plastification du polymère Elle est effectuée avec un système vis-fourreau. Ce dernier provoque la fusion du polymère en lui apportant les calories nécessaires par chauffage p p5 5 - - oct./2016 oct./2016 Ing. Formateur M.W. LANDOLSI Ing. Formateur M.W. LANDOLSI Ch1: Le procédé d'injection (Principe et terminologies) Ch1: Le procédé d'injection (Principe et terminologies) électrique du fourreau d’une part et par malaxage et cisaillement d’autre part. Le groupe uploads/Ingenierie_Lourd/ aspect-constructif-d-x27-un-moule-10-2016.pdf