Moulage par injection

Ce qui se passe

Une presse à injecter à fermeture verticale injecte de l’ABS dans le moule d’une règle de 300 mm de long, 30 mm de large et 2 mm d’épaisseur, par une carotte conique, un canal d’alimentation et un seuil latéral de 1,2 mm d’épaisseur placé sur le grand côté de la règle : en son milieu, au tiers de sa longueur ou à son extrémité. Les canaux sont représentés par un réseau de cellules : chacune laisse passer un écoulement rampant selon sa conductance – de Hele-Shaw dans les cellules plates, de Poiseuille dans les canaux ronds – avec la viscosité du cœur chaud, 180 Pa·s à 240 °C. Dès que la matière touche l’acier, chaque cellule se refroidit par conduction dans son épaisseur, et la couche passée sous la température de non-écoulement de 120 °C forme une peau figée qui rétrécit le canal. La vis avance à la vitesse réglée tant que sa limite de pression le permet ; une fois l’empreinte pleine, la machine applique une pression de maintien pendant 4 s, puis la pièce refroidit et est éjectée.

À une vitesse de vis de 30 mm/s, avec le seuil au tiers, les deux fronts avancent ensemble jusqu’à ce que la branche de 100 mm soit pleine, à 1,22 s ; ensuite la branche de 200 mm reçoit tout le débit, et la pression en fin de remplissage atteint 79,7 MPa, contre 39,0 MPa sans peau figée. Avec le seuil au milieu, les deux moitiés se remplissent ensemble, et la pression atteint 53,7 MPa. En fonction de la vitesse de la vis, la pression décrit un U : 67,5 MPa à 25 mm/s, 53,4 MPa à 35 mm/s, 87,8 MPa à 80 mm/s. Le seuil se fige 1,81 s après le passage de la matière, si bien qu’en dessous de 20,3 mm/s la règle ne peut pas être remplie : à 20 mm/s, le remplissage s’arrête à 95,3 %. Avec le seuil à l’extrémité et une limite de 40 MPa, le seuil se fige alors que la règle n’est remplie qu’à 90,6 % ; avec le seuil au tiers et 30 MPa, 4,7 % de la règle restent vides. Un moule à 20 °C fige le seuil dès 1,50 s, et avec le seuil à l’extrémité et 80 MPa le remplissage s’arrête à 98,2 %. Avec une pression de maintien de 60 MPa jusqu’au figeage du seuil, la règle alimentée en son milieu pèse 18,48 g et la moulée complète 24,48 g ; après 5 s de refroidissement, son cœur le plus chaud est à 76 °C ; après 2 s, il est encore à 105 °C et la pièce est trop molle pour être éjectée ; à froid, la règle mesure 297,78 mm.

Modèle : un polymère fondu newtonien dont le cœur reste à la température de la matière ; la peau croît comme dans une matière au repos (conduction exacte dans une plaque, les canaux ronds étant traités comme des plaques d’épaisseur égale à leur diamètre), si bien que le modèle pèche par un figeage trop précoce, et un remplissage ne s’arrête que lorsqu’un canal se ferme derrière son front. La matière est incompressible tant qu’elle s’écoule ; le compactage remplit chaque cellule ouverte jusqu’à la masse volumique ρ(T)·(1 + p/K), K = 1,7 GPa, et le retrait après le figeage du seuil est indiqué comme isotrope. RK4 au pas de 1 ms ; le travail de la vis est égal à la dissipation visqueuse plus le travail de compactage, et les cellules contiennent la masse poussée par la vis.

À essayer

Regardez les deux fronts partir du seuil et la pression monter à mesure que la peau figée s’épaissit ; puis placez le seuil à l’extrémité, baissez la limite de pression ou ralentissez la vis jusqu’à ce que le seuil se fige avant que la règle soit pleine.