Sprue, Runner et Gate : le système d'alimentation des moules d'injection expliqué

Le site carotte, patin et porte sont les trois sections d'un moule à injection. système d'alimentation - les canaux qui transportent le plastique fondu depuis la buse de la machine jusqu'à la cavité de la pièce. La carotte est le canal d'entrée vertical, le canal de coulée distribue la matière fondue à travers la plaque du moule vers chaque cavité, et la porte est l'ouverture étroite et contrôlée par laquelle la matière fondue pénètre dans la cavité. La façon dont ces trois caractéristiques sont conçues influence directement la pression de remplissage, le temps de cycle, l'aspect des pièces, le taux de rebut et le coût unitaire - c'est pourquoi elles sont décidées lors de la conception du moule, et non après.

Pourquoi le système d'alimentation influe-t-il sur le coût des pièces ?

Le système d'alimentation est une matière “perdue” à chaque tir de la machine à froid. Il doit être plastifié dans le tonneau, puis rectifié ou mis au rebut, ce qui consomme la capacité de la machine sans devenir une pièce vendable. Pour les petites pièces, la carotte et les canaux peuvent représenter 50% ou plus du poids total de la grenaille, et le système des coureurs peut être responsable à lui seul de plus d'un tiers de la pression nécessaires pour remplir le moule.

Cela crée un compromis constant en matière d'ingénierie. Les canaux trop petits augmentent la pression de remplissage et peuvent endommager la pièce ; les canaux trop grands gaspillent de la matière, allongent le temps de refroidissement et augmentent le coût du rebroyage et de l'énergie. Une bonne conception du système d'alimentation permet de trouver la plus petite section transversale qui permette de remplir et de tasser la cavité de manière fiable. Pour les programmes à grand volume, c'est également à ce niveau qu'un système d'alimentation en eau est le plus efficace. système de canaux chauds est évaluée afin d'éliminer complètement le rebut des coureurs.

Tige

La carotte est le prolongement de la buse de la machine dans le moule. Dans un outil à cavité unique où la carotte alimente directement la pièce, on parle de gating direct de la carotte, Le temps de refroidissement de la carotte elle-même devient souvent le facteur limitant le cycle - la pièce peut être solide alors que la carotte épaisse est encore en train de refroidir.

Deux règles pèsent lourd dans la conception des tiges de coulée. Premièrement, le plus petit orifice de la carotte doit être aussi petit que le remplissage de la cavité le permet, car tout ce qui se trouve en aval est dimensionné en fonction de cet orifice et l'ensemble du volume doit être refroidi. Deuxièmement, la carotte doit avoir un tirant d'air d'environ 1,5° par côté afin qu'elle se détache proprement de la douille. Un tirage plus important facilite le dégagement mais augmente la masse froide ; un tirage moins important risque de coller la carotte. Un refroidissement adéquat autour de la douille de la carotte et un puits de refroidissement à la base de la carotte complètent une conception fiable.

Coureur

Les canaux sont les canaux usinés le long du plan de joint qui transportent la matière fondue de la carotte vers chaque porte. À mesure que la matière fondue s'écoule, une peau gelée se forme contre l'acier plus froid et rétrécit le canal effectif, de sorte que la perte de pression augmente au moins proportionnellement à la longueur de la glissière - généralement plus rapidement. Plus le chemin de coulée est court et direct, plus la perte de pression est faible.

Sections transversales des coulisses : ronde ou trapézoïdale

A coureur de fond donne le meilleur rapport surface/volume, et présente donc la plus petite fraction de peau gelée et la plus faible résistance à l'écoulement - mais il doit être usiné en à la fois et les deux moitiés doivent s'aligner avec précision. A coureur trapézoïdal (ou trapézoïdal modifié) est usinée dans une seule moitié, ce qui simplifie l'outillage et constitue souvent un choix pratique, avec un faible coût d'efficacité. Directives de dimensionnement valables pour la plupart des canaux froids :

• Fabriquer le coureur au moins aussi épais que la paroi nominale de la pièce afin qu'il puisse remplir la cavité avant qu'il ne gèle.
• Augmenter le diamètre de la glissière sur les longs trajets ou lorsque le débit volumétrique est élevé.
• Exécuter des sections plus petites pour les résines semi-cristallines (par exemple, PP, POM, PA) que pour les résines amorphes, qui tolèrent des canaux plus larges.

Équilibrage des patins dans les moules à cavités multiples

Dans un outil à plusieurs cavités, chaque cavité doit se remplir en même temps. Si une cavité se remplit en premier, elle s'emballe et clignote alors que la dernière cavité n'est pas encore remplie. L'objectif est de débit équilibré - et il y a deux façons de s'y rendre.

A naturellement (géométriquement) équilibré Cette disposition donne à chaque cavité une trajectoire d'écoulement identique et le même nombre d'embranchements - typiquement un modèle en rayons ou en “H”/étoile où la distance entre la buse et chaque porte est égale. C'est la méthode la plus robuste car l'équilibre ne dépend pas des dimensions, mais elle devient inefficace lorsque le nombre ou la taille des cavités augmente.

Un artificiellement équilibré L'agencement utilise des cavités en rangées alimentées par un canal principal, avec des diamètres de canaux secondaires (secondaires) ajustés de manière à ce que les chemins les plus courts soient restreints pour correspondre aux chemins les plus longs. Une forme courante est le coureur d'échelleCette méthode permet de réduire le volume des canaux, mais elle est plus sensible aux changements de processus et de résine, ce qui lui confère un avantage certain. Cette méthode permet de réduire le volume des canaux, mais elle est plus sensible aux changements de procédé et de résine, et bénéficie donc des avantages suivants analyse du flux des moules avant la découpe de l'acier.

Lorsque l'agencement le permet, disposer les cavités en rangées plutôt qu'en cercles, et se rappeler que le diamètre du stator doit généralement augmenter avec chaque cavité supplémentaire qu'il alimente sur un segment donné.

Glissières de moules à trois plaques

A moule à trois plaques Le système d'alimentation en eau de la plaque centrale fait passer la coulisse le long d'un plan de joint secondaire, puis descend verticalement à travers la plaque centrale pour alimenter la pièce - généralement à travers des portillons - ce qui permet de s'éloigner du plan de joint et de séparer automatiquement les couloirs. Les chutes coniques doivent être réduites en direction de la porte (une conicité d'environ 0,5 pouce par pied est courante) et ne doivent pas être inutilement longues, car une forte conicité crée une jonction épaisse. Veillez à ce que les plaques d'effeuillage, les goupilles d'aspiration ou les dispositifs d'extraction n'obstruent pas le flux.

Portail

La porte est la restriction étroite entre le canal de coulée et la cavité - et l'élément le plus court et le plus contrôlé de tout le système d'alimentation. Elle a deux fonctions : elle permet à la matière fondue d'entrer dans la cavité et de la remplir rapidement, et après l'avoir remplie, elle permet à la matière fondue de pénétrer dans la cavité. gèle d'abord pour sceller la cavité afin que la pression de maintien puisse emballer la pièce. Si l'opercule gèle trop tôt ou s'il est sous-dimensionné, on obtient des coulées, des vides et des tirs courts ; s'il reste ouvert trop longtemps ou s'il est surdimensionné, on obtient un reflux et un témoin d'opercule difficile à enlever.

Les types de portails les plus courants et leur utilisation

Dimensionnement et emplacement des vannes : les principes d'ingénierie

Plutôt que de mémoriser des dizaines de règles, la plupart des décisions relatives aux portes d'embarquement se résument à une poignée de principes. Lorsque des fourchettes sont données, elles sont les suivantes points de départ typiques - les valeurs finales proviennent d'essais de moules et de données sur les résines.

• Commencez modestement. Ouvrez un portail plus tard si nécessaire ; il n'est pas facile d'en réduire la taille. La section transversale typique d'un portail est la suivante 3-9% de la section transversale de la sous-couronne, avec une longueur de terre d'environ 0,5-2,0 mm.
• Épaisseur du lien avec le mur. L'épaisseur de la grille est généralement de 50-80% de la paroi de la pièce; les portes à découpage automatique restent en dessous de ~80% afin qu'elles se cassent sans déformer la pièce.
• Porte dans la section la plus épaisse. L'alimentation d'épaisseur à épaisseur permet à la barrière de tasser la pièce et de geler en dernier, évitant ainsi les coulées et les vides. L'alimentation de fine à épaisse entraîne une chute brutale de la pression et de la température.
• Contrôler la longueur du flux. Dimensionner et compter les portes de manière à ce que chacune remplisse un rapport entre le flux de fusion et la paroi d'environ L/T = 50-80, et jamais au-delà de ~100. Les pièces de grande taille ou plates peuvent nécessiter plusieurs portes pour éviter les déformations et les tirs courts.
• Gérer les lignes de soudure et la ventilation. Chaque soudure ajoute une ligne de soudure, il faut donc utiliser le moins de soudures possible pour remplir la pièce, placer les soudures sur des surfaces non critiques et ne jamais laisser la position de la soudure bloquer les évents du plan de joint.
• Protéger les noyaux et éviter les jets. Éloignez les portes des noyaux longs et minces qu'un impact direct pourrait déformer, et orientez la porte de manière à ce que la matière en fusion frappe un mur au lieu de jaillir librement dans la cavité.
• Tenir compte des résines chargées. Les matériaux remplis de fibres ont besoin de portes plus grandes pour limiter la rupture des fibres ; de très petites portes ou sous-pointes peuvent dégrader le renforcement.
• Planifier le témoin. Chaque portail laisse une marque. Déterminez à l'avance s'il s'agit d'une surface cachée et confirmez vos attentes en matière d'esthétique avec le client avant de découper l'acier.

Problèmes liés au système d'alimentation qui se traduisent par des défauts de pièces

De nombreux défauts de moulage sont imputables à un choix de porte ou de canal plutôt qu'au processus. Des portes et des canaux sous-dimensionnés provoquent des tirs courts, des jets et un brouillard de porte trouble ; des portes surdimensionnées provoquent des refoulements et des coulées ; un mauvais équilibre provoque des bavures dans les premières cavités remplies ; et l'ouverture d'une zone d'arrêt mince provoque une perte soudaine de pression et de température. Si vous êtes à la recherche d'un défaut récurrent, le système d'alimentation est l'un des premiers points à examiner. guide des défauts du moulage par injection pour un diagnostic symptôme par symptôme.

Quand apporter cette information à votre mouleur ?

La conception du système d'alimentation est une décision de DFM, et le moment le moins coûteux pour la mener à bien est avant la construction de l'outillage. Si vous devez augmenter le volume, lutter contre l'enfoncement ou le gauchissement, décider entre des canaux froids et chauds ou ne pas savoir où une porte doit se trouver sur une pièce cosmétique, une brève révision de la conception est généralement rentable en termes de rebuts et de temps de cycle. Notre équipe d'ingénieurs examine le type de porte, son emplacement et l'équilibre des canaux dans le cadre de chaque devis d'outillage.

Questions fréquemment posées

Quelle est la différence entre une carotte, une glissière et une porte ?

La carotte est le canal vertical qui relie la buse de la machine au moule. Le canal de coulée transporte la matière fondue horizontalement le long du plan de joint jusqu'à chaque cavité. La porte est la petite restriction par laquelle la matière fondue pénètre finalement dans la cavité et qui gèle pour emballer la pièce. Ensemble, ils forment le système d'alimentation.

Quelle doit être la taille d'un portail ?

Pour commencer, la section du portillon est généralement égale à 3-9% de la section de la sous-goulotte, la longueur de la zone du portillon est d'environ 0,5-2,0 mm et l'épaisseur du portillon est approximativement égale à 50-80% de la paroi de la pièce. Commencez toujours par de petites dimensions - il est facile d'agrandir une porte au cours des essais, mais il est très difficile de la réduire.

Quel type de porte convient le mieux à une pièce plate ou cosmétique ?

Les portillons en éventail et à languettes sont courants pour les pièces plates ou décoratives de grande taille, car ils répartissent la matière fondue de manière uniforme, réduisent les jets et limitent les déformations. Pour les marques de portillon entièrement cachées, un portillon tunnel (sous-marin) ou un portillon à pointe permet un dégazage automatique, bien qu'ils laissent tous deux un petit témoin et s'usent avec le temps.

Pourquoi le système des coureurs est-il si important pour le coût ?

Sur les petites pièces, la carotte et les patins peuvent représenter la moitié ou plus du poids de la pièce, et le système de patins peut absorber plus d'un tiers de la pression de remplissage. Les canaux surdimensionnés gaspillent de la matière et allongent le temps de cycle ; les canaux sous-dimensionnés provoquent des tirs courts. Pour les volumes importants, un système de canaux chauds permet d'éliminer totalement les déchets des canaux.

Qu'est-ce qu'un coureur équilibré et pourquoi en ai-je besoin ?

Une coulée équilibrée permet à chaque cavité d'un moule multi-cavités de se remplir au même moment. En l'absence d'équilibre, les premières cavités se remplissent trop et se vaporisent, tandis que les dernières se remplissent trop peu. L'équilibre est obtenu géométriquement (voies d'écoulement égales) ou artificiellement (diamètres de canaux ajustés), ce qui est souvent vérifié par l'analyse de l'écoulement dans le moule.

Combien de portes une pièce doit-elle avoir ?

Utilisez le moins d'ouvertures possible pour remplir la pièce, car chaque ouverture ajoute une ligne de soudure. Dimensionnez et placez les portillons de manière à ce que chacun d'entre eux couvre un rapport longueur de flux/épaisseur de paroi d'environ L/T = 50-80, et pas plus de ~100. Les pièces larges ou plates nécessitent souvent plusieurs portillons pour éviter le gauchissement et les coups courts.

Dois-je utiliser un canal froid ou un canal chaud ?

Les canaux froids ont un coût d'outillage plus faible et sont bien adaptés aux faibles volumes et aux changements fréquents de matériaux. Les canaux chauds éliminent les rebuts, raccourcissent le temps de cycle et améliorent le contrôle du remplissage dans les programmes à grand volume, mais le coût de l'outillage et la complexité sont plus élevés. Le bon choix dépend du volume annuel, de la résine et de la valeur des pièces.

Vous n'êtes pas sûr de la façon dont votre pièce doit être protégée ? Envoyez-nous votre modèle ou dessin en 3D et nos ingénieurs vous recommanderont le type de porte, son emplacement et la disposition des glissières dans le cadre d'un examen DFM gratuit et d'un devis d'outillage. Obtenir un examen et un devis DFM →