Guide des tolérances et considérations de conception pour le moulage par injection

Le moulage par injection est un processus précis, mais de petits écarts peuvent parfois être observés. Les tolérances sont des limites de variation d'un produit dans la limite spécifiée de taille ou de mesures. Elles permettent aux pièces de fonctionner comme prévu, en particulier lors de l'exécution d'un projet impliquant l'utilisation de plusieurs composants. L'absence de tolérance critique signifie que les pièces ne s'adapteront pas et ne pourront pas fonctionner comme prévu. Il existe généralement deux tolérances clés dans le moulage par injection : l'usinage et la résine. La limite de précision pour l'usinage est de +/- 0.003 po (0.076 mm) et est généralement liée à l'outil de moulage. La tolérance de la résine est appliquée à la pièce finie. Normalement, elle n'est pas inférieure à +/- 0.002 pouce par pouce (0.051 mm par mm).

Parlons maintenant des caractéristiques de conception, de matériau et de processus à prendre en compte pour atteindre les tolérances requises en matière de moulage par injection de plastique et faire en sorte que les pièces fonctionnent parfaitement.

Quels facteurs affectent les tolérances du moulage par injection ?

Tolérances de moulage par injection

De nombreux facteurs influent sur la moulage par injection tolérances dans une plus grande mesure. La perception de ces facteurs aide à ajuster les tolérances aux conditions du projet.

Dilatation thermique

Le coefficient de dilatation thermique revêt une importance considérable dans les plastiques. La sensibilité à la température est une autre caractéristique importante des plastiques, car ils se dilatent et se rétrécissent en fonction des changements de température. La dilatation thermique n'affecte pas directement les caractéristiques de maintien. Ainsi, le maintien de la tolérance peut être plutôt problématique en cas de fortes fluctuations de température.

Warpage

Déformation - défaut de moulage par injection

Le gauchissement est défini comme l'écart par rapport à la planéité d'origine d'un matériau résultant d'un refroidissement différentiel. Lorsque les pales de turbine sont conçues avec des parois épaisses asymétriques, le temps de refroidissement est assez long et il existe un risque de gauchissement. De plus, le refroidissement non uniforme crée des problèmes tels que l'incapacité à maintenir une tolérance serrée. Il est essentiel de minimiser les problèmes de gauchissement. Cela peut être réalisé en maximisant le moulage par injection, mais pas à un niveau extrême.

rétrécissement

Toutes les matières plastiques testées ont subi une rétraction plus ou moins importante lors du refroidissement. L'impact est visible sur les dimensions générales de la pièce finale. Le phénomène de rétraction affecte toutes les matières plastiques à des rythmes différents. Les matières amorphes sont connues pour rétrécir plus que les matières cristallines en général. En effet, le changement de phase est provoqué par la fusion. La plupart des industries utilisent des pièces en plastique en raison de leur flexibilité. Comme elles sont économiquement viables, de nombreuses entreprises manufacturières les préfèrent.

Complexité de la pièce

La conception et l'outillage des flux de matériaux sont des aspects difficiles à prendre en compte. Ils peuvent ralentir un taux de remplissage rapide qui peut avoir lieu pendant le processus de moulage. Le niveau de contrôle de la température est donc d'une grande importance. Le système de refroidissement permet d'atteindre plus facilement les niveaux de tolérance requis.

Conception de pièces

Les tolérances dépendent fortement de la taille de la pièce, de sa géométrie et de l'épaisseur de sa paroi. Les pièces plus grandes et plus épaisses rétrécissent à des rythmes différents. La capacité à gérer ces variations est d'une grande importance pour obtenir des résultats de haute qualité. La géométrie de la pièce permet de contrôler les moyens permettant d'obtenir une meilleure tolérance.

Outillage

Les tolérances ne peuvent être déterminées qu'à l'aide de la conception du moule d'injection. La stabilité du moule joue un rôle dans le contrôle de la vitesse de refroidissement et la réduction du processus de contraction. Par conséquent, la conception du moule améliore la fiabilité des tolérances et la qualité du produit.

Comment le matériau affecte-t-il les tolérances de moulage ?

Il est important d'identifier la résine adéquate pour réussir le travail. Lors de la transformation, tous les matériaux ont des propriétés différentes et nécessitent des techniques différentes. Ils fusionnent, cristallisent et se solidifient à des températures différentes. Le choix du bon matériau permet d'obtenir les spécifications souhaitées.

rétrécissement

Rétrécissement lors du moulage

Lors du refroidissement des moules, tous les matériaux rétrécissent. Le taux de rétrécissement est une caractéristique importante à prendre en compte. Il est essentiel de connaître la manière dont le moule réagit au rétrécissement. Par exemple, si un moule est utilisé pour produire du plastique ABS, le taux de retrait est de 0.003 po/po (0.076 mm/mm). Il serait judicieux de concevoir le moule de manière à tenir compte de ce retrait. Cette approche permet de garantir que la pièce finale respecte les tolérances requises.

Cependant, si vous passez du poly au polypropylène, le taux de rétrécissement diffère. Le polypropylène a un taux de rétrécissement de 0.018 pouce par pouce (0.457 mm par mm). Cela entraîne une variation de 0.015 pouce/pouce (0.381 mm/mm) entre les deux cas. Il peut devenir aussi petit que 0.015 pouce, ce qui peut entraîner de graves problèmes dans la pièce.En savoir plus sur le Moulage par compression et moulage par injection).

Estimation du rétrécissement et des tolérances des pièces

Les pièces moulées par injection sont connues pour rétrécir lorsque le matériau refroidit. Le facteur de rétrécissement affecte directement la tolérance des pièces. L'amélioration de ces changements est cruciale et imprègne une bonne partie de la conception. Pour estimer le rétrécissement, il faut mesurer le taux de rétrécissement linéaire d'un matériau. Des normes telles que l'ASTM D955 aident dans ce processus de test. Tout d'abord, utilisez un échantillon d'injection et laissez-le refroidir. Calculez le rétrécissement à l'aide de l'équation suivante :

Taux de rétrécissement = 100 % (Lc – Lp) / Lp

Où? :

• Lc : Longueur de la cavité
• Lp : Longueur de la pièce après refroidissement

L'équation ci-dessus détermine le retrait linéaire pour les matériaux dont les propriétés ne sont pas symétriques. Il est important de noter que les résines chargées de fibres longues présentent un faible retrait lors de l'écoulement à l'état fondu. Cela peut conduire à une surestimation du retrait dans le sens transversal.En savoir plus sur le Usinage CNC contre. Moulage par injection)

Analyse de flux de moule

Le taux d'expansion est déterminé efficacement lorsqu'une analyse de flux de moule est effectuée. Cette simulation démontre le processus par lequel la résine plastique est emballée dans un moule. Elle montre également les zones du moule qui peuvent être difficiles à remplir. En général, la simulation utilise Autodesk Moldflow, l'un des outils CAE les plus couramment utilisés. 

Valeurs de retrait typiques des plastiques

Le tableau suivant indique la plage de retrait de la plupart des résines de moulage par injection disponibles sur le marché. En général, consultez la fiche technique du matériau pour obtenir les meilleurs résultats.

Comment optimiser les tolérances de moulage par injection

Critères d'optimisation des tolérances

Il est notamment important de prévoir à l'avance les tolérances typiques du moulage par injection. Ces dernières incluent la conception du produit, la sélection du matériau, l'outillage et le contrôle du processus.

Phase de conception

Suivez toujours les directives de conception pour la fabrication (DFM). Cette approche réduit considérablement les risques de déformation, de rétrécissement et de désalignement. Les stratégies de DFM devraient améliorer le processus de fabrication et la qualité des tolérances du produit.

Taille globale

Les tolérances dépendent fortement de la taille totale du produit. Le gauchissement est l'un des plus grands risques de déformation sur les articles de plus grande taille. Les considérations de taille lors de la conception sont sensibles.

Epaisseur

Une épaisseur de paroi uniforme est idéale en termes de stabilisation du taux de rétrécissement. Elle minimise les problèmes tels que le gauchissement et l'affaissement. Les conceptions doivent éviter les parois épaisses et massives et les coins internes doivent être aussi arrondis que possible.

Angles de dépouille

Il est possible de réduire le retrait des pièces des moules en intégrant des angles de dépouille. Cette pratique minimise la probabilité de rétrécissement et de collage. Normalement, l'angle de dépouille doit être compris entre 10 et 20 degrés.

Patrons

Les concepteurs ne doivent pas trop imposer d'épaisseur aux parois du bossage. Des parois épaisses peuvent entraîner la formation de vides et peuvent également entraîner une augmentation du temps de cycle. 

Sélectionnez le bon matériau

Le choix du matériau adéquat influence considérablement les tolérances de moulage par injection. Les matériaux doivent également avoir des valeurs de retrait similaires. Le choix des résines adaptées à la taille et au design est également crucial.

Gardez à l'esprit les outils de moulage

La structure du moule a un impact important sur la précision et est généralement affectée par la structure de l'outil du moule. Le surdimensionnement est une bonne pratique pour minimiser le problème de retrait du matériau. Dans ce cas, la température doit être uniforme tout au long du processus de moulage. La réduction des défauts implique un positionnement correct des broches et des portes d'éjection.

Effectuer des RPC

La principale raison pour laquelle les variables d'étalonnage affectent la qualité des pièces est qu'elles ont un effet persistant et constant. La température, la pression et le temps de maintien sont les principaux facteurs qui doivent être régulés. L'utilisation de capteurs permet d'avoir un retour d'information pendant l'exécution du processus.

Tolérances standard de moulage par injection

Le tableau ci-dessous vise à donner un résumé systématique des tolérances standard de moulage par injection selon GB / T 14486-2008Il est destiné à aider entreprises de moulage par injection dans la compréhension des limites de tolérance dans les dimensions des pièces pour produire un produit final de qualité.

• Niveau de tolérance (MT1 – MT7) : Ces niveaux indiquent le degré de précision nécessaire pour une pièce. MT1 est le plus précis tandis que MT7 a plus de tolérance.
• Plage de dimensions (mm) : Chaque ligne correspond à une catégorie de taille particulière de pièces moulées – des miniatures (0-3 mm) aux mesures plus grandes (120-140 mm).
• Colonnes « a » et « b » : Chaque niveau de tolérance est subdivisé en colonnes « a » et « b », donnant deux valeurs de tolérance pour chaque niveau. Ainsi, en fonction de l'application, la valeur de tolérance appropriée pour l'application spécifique peut être sélectionnée.

Techniques de mesure et d'inspection des tolérances de moulage par injection

Des outils de contrôle et de mesure réels sont utilisés pour vérifier les tolérances de moulage par injection avec les méthodes suivantes : Les principales méthodes comprennent :

• Inspection visuelle: Une inspection de base implique l'identification des irrégularités des pièces telles que le gauchissement, l'affaissement et les fissures.
• Mesure manuelle : Mesure directe de pièces à l'aide d'instruments de mesure tels que des pieds à coulisse et des micromètres. Cette méthode convient aux pièces simples avec un nombre réduit de dimensions critiques.
• Mesure automatisée : Pour les pièces aux dimensions critiques multiples. Utilisation de MMT et de systèmes de vision dans la production de ces pièces complexes. 
• Inspection du premier article (FAI) : La procédure de contrôle final évalue la première pièce dès sa sortie de la chaîne de production lors d'une production en série. Elle fournit tous les paramètres dimensionnels et effectue une comparaison de chaque paramètre avec les valeurs de conception, en ce qui concerne la tolérance des produits.Découvrez notre article sur Contrôle de la qualité du moulage par injection)

Conclusion

Les tolérances du moulage par injection sont essentielles pour garantir la qualité et l'efficacité des pièces moulées ainsi que leur aptitude à l'emploi. Ces tolérances sont affectées par des problèmes tels que le retrait, le gauchissement, la dilatation thermique, la conception des pièces, la complexité et la conception de l'outillage. Grâce au travail, à la conception et au matériau, ainsi qu'au contrôle des conditions de traitement du moulage par injection, il est possible d'atteindre les tolérances requises pour tout projet.

Démarrez votre projet avec Prolean Tech !

De nombreuses pièces moulées par injection nécessitent des dimensions spécifiques pour répondre à la fonction pour laquelle elles sont conçues. Les tolérances signifient que les composants s'adapteront, fonctionneront comme prévu et répondront aux spécifications requises.

Travailler avec Prolean Tech est un grand pas vers la fabrication de pièces de haute qualité pour différentes applications. Présente dans l'industrie depuis plus d'une décennie maintenant, Prolean a acquis de l'expérience dans la fabrication de moules de précision et le moulage par injection. Nous nous concentrons sur le développement de produits de type médical répondant aux exigences de qualité et réglementaires élevées pour ces produits en utilisant une expérience et une expertise significatives. Contactez-nous maintenant pour la qualité service de moulage par injection et obtenez un devis sans engagement de nos experts !