Machines D_injection Plastique 2

Machines d’injection plastique

Remerciements Avant d’entamer ce rapport de notre projet bibliographique, nous tenons à exprimer notre

profonde gratitude et nos vifs remerciements remerciements à tous les enseignant enseignant qui ont donné de l’aide, pour leurs suivis et pour leur disponibilité. Nous tenons à remercier spécialement s pécialement notre encadreur Mr.Boubakri Anis pour l’aide précieuse qu’il nous a prodigué et sa gentillesse, le déroulement et la bien vaillance avec lesquels

il a bien

voulu guider l’élaboration de ce travail, son rigueur et son esprit critique nous ont été d’un

grand secours.

1


Résumé La problématique c’est à cibler un marché de personne cherchant à obtenir des pièces de

bonnes

matières

en

quantité

de

type

petite

série

à

moindre

coût.

Afin de répondre à cette problématique nous nous appuyons sur l’intégration des règles métiers liées aux outilleurs de la plasturgie ainsi qu’aux règles liées au procédé de fabrication additive

choisi que nous implémentons dan s un processus d’optimisation topologique. Donc nous sommes

intéressés

à

l’une

des

procédés

de

fabrication

de

la

plasturgie.

Notre projet consiste à mettre en point de la description fonctionnelle et structurelle des machines d’injection plastique classique et par soufflage. soufflage. Ensuite nous sommes sommes attaqués attaqués le synthèse de chaque type de ces machines. Les mots clefs : plasturgie, étude fonctionnelle, l’architecture d’une machine d’injection plastique.

Abstract The problematic is to target a market of people which is interested in obtaining pieces of good quality with cheaper prices. In the purpose of answering the problematic below, we integrate business rules related to toolmakers of plastics as rules related to additive manufacturing process chosen that we implement a topological optimization process. Therefore, we are interested in one of these manufacturing processes. Though, our research is based on clarifying the functional and structural description of an injection classic machine. On the other hand, we dealt with the construction of each kind of these machines. Operative words: plastics, functional study, architecture plastic injection machine.

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Table des matières Remerciements .............................................................. .................................................................................................................................... ........................................................................... ..... 1 Résumé ................................................................ ...................................................................................................................................... ...................................................................................... ................ 2 Abstract ............................................................... ..................................................................................................................................... ...................................................................................... ................ 2 Table des matières ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 3

Introduction Générale .............................................................................................................................. ............................................................................................................................. 5 CHAPITRE I : Machines d’injection plastiques classiques ......................................................... ................................................................. ........ 7 Machines d’injection plastique classiques .............................................................................................. ............................................................................................. 7

1.

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ...................................................................................... 8

2.

DESCRIPTION STRUCTURELLE : .......................................................... ...................................................................................... ............................ 10 a.

Le bâti ............................................................. ................................................................................................................................... ......................................................................... ... 11

b.

Le bloc de fermeture, verrouillage ........................................................................................11

c.

L’unité d'injection ............................................................... .................................................................................................................. ................................................... 12

d.

L’unité de plastification .................................................................. ......................................................................................................... ....................................... 13

e.

La buse et le vis ...................................................................... ........................................................................................................................ .................................................. 14

f.

Le moule ..................................................................... .................................................................................................................................. ............................................................. 15

3.

Types des d’injection plastique .......................................................... ................................................................................................. ....................................... 16

a.

Machine d’injection verticale : ..............................................................................................16

b.

Machine d’injection horizontale : ............................................................. ......................................................................................... ............................ 17

CHAPITRE II : Machines d’injection soufflage ................................................................... ................................................................................. .............. 18 1.

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ...................................................................... .................................................................................... .............. 19

2.

LES OUTILLAGES ................................................................. ................................................................................................................... .................................................. 20

3.

Exemple de soufflage de bouteilles en pet ............................................................... ................................................................................ ................. 21

Conclusion ............................................................ ............................................................................................................................... .................................................................................... ................. 24

Bibliographie/Netographie .................................................................. .................................................................................................................... .................................................. 25

3


Liste des figures

Figure 1 : Cycle d’injection ................................................................................................................... ....................................................................................................................... ..... 9 Figure 2 : Fermeture mécanique ............................................................................................................... .............................................................................................................. 11 Figure 3 : Fermeture hydraulique .......................................................... ............................................................................................................. ................................................... 12 Figure 4 : Fermeture mixte .......................................................................................................................12 Figure 5 : Unité d’injection .................................................................... ...................................................................................................................... .................................................. 13 Figure 6 : Unité de plastification ........................................................... .............................................................................................................. ................................................... 13 Figure 7 : Structure du buse et de vis ............................................................... ....................................................................................................... ........................................ 14 Figure 8 : Structure d'une moule d’injection plastique .............................................................................15 Figure 9 : Exemple d'une machine d'injection verticale ........................................................................... 16 Figure 10 : Machine d'injection horizontale .............................................................................................17 Figure 11 : Injection du préforme et soufflage ......................................................................................... 20 Figure 12 : Buse et noyau lors de l’ouverture .............................................................. .......................................................................................... ............................ 21 Figure 13 : Machine de soufflage des bouteilles pets ............................................................................... .............................................................................. 22

4


Introduction Générale Les produits en matière plastique sont très présents dans notre vie quotidienne, on les trouve partout autour de nous : bouteille d’eau, cafetière, ventilateur, emballages, stylo, st ylo, règle, équerre,

calculatrice, chaise, couverture, de livres, poubelle... Pour la mise en œuvre de ces produits en plastiques on utilise des différents techniques de

production : l’injection, l’extrusion, thermoformage, calandrage, … La technique la plus utilisé est l’injection par moulage. Le procédé d’injection par moulage est très rependu dans le domaine domaine de la plasturgie car il permet de fabriquer des pièces techniques d’une manière contrôlée et avec des cadences très

élevées. Dans un contexte économique de plus en plus concurrentiel; la technique de fabrication par injection plastique attire de plus en plus les industriels pour réaliser des produits à grande valeur ajoutée et de meilleurs rapports « qualité/prix ». Il est utilisé principalement dans le domaine agroalimentaire avec la fabrication d’emballages plastiques, dans le bâtiment avec la fabrication de revêtements de sol, d’isolants et dans l’automobile avec la fabrication des pièces plastiques qui compose compose l’habitacle d’un véhicule. 

Protection contre la corrosion : lorsque les matières plastiques sont abandonnées dans la nature il leur faut alors plusieurs décennies pour se décomposer.

5


Historique

Il n’y’a qu’un peut d’un siècle que nous connaissons les matières plastiques, par apport à l’usage des cuivres et bronzes et d’autres métaux qu’ont qu’ont 2500 ans avant notre ère. La La culture

plasturgie et moins connue par par a port à la culture métallurgie. métallurgie. L’apparition

des premières matières plastiques est en 1860. Mais après la seconde guerre

mondiale on assiste à une une véritable explosion de l’utilisation de cette matière et petit à petit

elle a commencé de gagner le terrain. Une des raisons importante de ce boom plastique est la possibilité de fabriqué des pièces, des tubes, toutes sortes d’objets. Mais il est une technologie

qui est particulièrement performante pour fabriquer des pièces complexes et de quelques microtechniques. Qui est un procédé très rapide sa durée de cycle et de quelques secondes à plusieurs minutes, selon la taille de la pièce. Dans nos jours on nage dans les matières plastiques proviennes de l’injection.

6


CHAPITRE I Machines d’injection plastique classiques

7


INTRODUCTION Le présent chapitre chapitre présente en détail la machine d’injection d’injection plastique normale ont décriront

leur principe de fonctionnement ainsi que leur description structurelle à partir de la définition de chaque chaque ensemble constitué constitué cette machine 1. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT L’injection plastique est un procédé de transformation des thermoplastiques qui permet d’obtenir en une seule opération des pièces finies, de formes complexes, dans une gamme de

poids de quelques quelques grammes à plusieurs kilogramme. La mise en œuvre par les machines d’injection plastique normales se réalise d’abord à travers

les granulés qui représentent la matière plastique avant transformation et qui dépassent rarement quelques millimètres, aussi elles servent à alimenter la vis de plastification. Cette dernière est non seulement chauffée mais aussi thermo-régulée dû au fourreau de plastification. Sa rotation qui est entraînée par un moteur hydraulique et l’action conjuguée de la température

du fourreau serrent à ramollir les granul és de matière plastique. C’est ce qu’on appelle « passage à l’état fondu : fluide ou déformable ».D’où, cette matière est acheminée à l'avant de la vis de plastification et en plus elle donne une réserve de matière prête à être injectée : c'est la phase de dosage. Ensuite, on cite la phase d’injection dynamique : c’est là où la matière présentée à l’avant de la vis de plastification est injectée à l’aide d’une forte pression à l’intérieur d’un moule qui, à son tour, présente la forme de la pièce souhaitée.

Ainsi, le moule

est régulé à une température inférieure à la température de transformation qui de temps à autre passe de 15 à 130 °C. La fermeture et l’ouverture du moule peuvent être assurées par un système mécanique, hydraulique ou mixte. Il doit être capable de maintenir le moule clos, contrant ainsi de fortes pressions tendant à l’ouvrir. On a aussi la phase de maintien, ca signifie l’application d’une pression constante qui dure

pendant un temps précis afin de continuer à alimenter les empreintes bien que celles-ci soient remplies. Et c’est pour que le retrait de la matière soit pallié durant son refroidissement qui

prend quelques quelques secondes secondes avant être éjectée. éjectée.

8


Figure 1 : Cycle d’injection

9


2. DESCRIPTION STRUCTURELLE :

La machine à injecté classique est constitué des plusieurs composantes et principalement par trois grandes ensembles , le bâti, le bloc de fermeture, verrouillage, l’unité de plastification, le groupe d’injection et les buses et les vis.

Le schéma ci-contre représente la structure du machine à injecté

1. Plateau arrière fixe

9. Tableau de commande

2. Colonnes de guidage

10. Bâti

3. Plateau mobile de fermeture

11.Groupe hydrolique

4. Plateau fixe d'injection 5. Cylindre chauffant d'injection 6. Trémie 7. Groupe d'injection 8. Organe de fermeture (genouillère ou vérin)

10


a.

Le bâti

C'est ce qui supporte l'ensemble des organes nécessaires au bon fonctionnement de la presse, (moteur électrique, pompe hydraulique, réservoir d'huile, les canalisations, toutes les électrovannes et les distributeurs). Le bâti est de construction mécano-soudée. Il supporte également le bloc de fermeture ainsi que l'unité de plastification. Il existe plusieurs sortes de bâti, soit horizontale, verticale, verticale, ou en équerre. b.

Le bloc de fermeture, verrouillage

Cet ensemble permet la fermeture et le verrouillage de la partie mobile du moule, sur la partie fixe. Devant résister à la pression d'injection, sa conception est très importante. Son fonctionnement peut-être peut-être mécanique, par un vérin, elle est appelée appelée mécanique, car car l'effort de verrouillage est assuré par les genouillères. Sur certaine presse, lorsque le point d'alignement est dépassé, on peut couper la pression dans le vérin et l'ensemble reste stable, ou réalisés par des mouvements hydraulique à l'aide d'un gros vérin central qui a pour but de faire l'approche du plateau mobile jusqu'au plateau fixe , et d'un vérin plus petit qui assure le verrouillage dans la phase final de la fermeture.  Les types de fermeture de la presse : 

Fermeture mécanique : L’avance rapide de la partie mobile est assurée par la

genouillère. Le verrouillage du moule est est fourni par la mise en traction traction des colonnes de la machine, machine, au moment moment où le moule est verrouillé.

La

genouillère est actionnée par un vérin hydraulique. Ce système est très simple ma n’assure pas une force de fermeture constante et reste difficile à

régler. Fermeture Fermeture à double fermeture mécanique mécanique genouillère offre une plus grande force de fermeture.

Figure 2 : Fermeture Fer meture mécanique

11




Fermeture hydraulique par vérin vérin : Un seul vérin hydraulique (à plusieurs étages

parfois) assure le déplacement de la partie mobile et le verrouillage du système. Ce dispositif offre une grande force de fermeture, mais reste un dispositif lent.

Figure 3 : Fermeture hydraulique



Fermeture mixte : Ce procédé est un compromis, les mouvements d'ouverture

et de fermeture se font uniquement par des genouillères, tandis que le verrouillage est assuré par un ou des vérins hydraulique.

Figure 4 : Fermeture mixte

c.

L’unité d'injection

Le groupe d'injection comprend l'unité de plastification, le vérin d'injection, le groupe d'entraînement de la vis et les éléments additionnels, comme dispositif de commande de la buse, vérins d'appui etc. Toutes ces unités sont montées sur un glissoir. Celui-ci est guidé par des colonnes. Pour les paliers des coussinets demandant peu d'entretien sont utilisés. On Obtient ainsi un guidage du groupe d'injection précis, robuste et avec très peu d'entretien. Les colonnes de guidage doivent être légèrement huilées seulement après le l e nettoyage hebdomadaire. Le glissoir peut être déplacé axialement à l'aide de deux vérins d'appui hydrauliques latéraux. Ces vérins produisent également la force, avec laquelle la buse est pressée contre le moule. 12


Figure 5 : Unité d’injection

d.

L’unité de plastification

L’unité d'injection est en contact direct avec la matière plastique à transformer. Elle

a comme

tâche, de faire fondre la matière plastique, de l’homogénéiser, de la doser et de la transporter

dans le moule. Elle Elle contient cylindre de plastification à vis électriquement électriquement chauffé est équipé d'une vis universelle à trois zones : - Zone d'alimentation - Zone de compression - Zone de plastification

Figure 6 : Unité de plastification

13


e.

La buse et le vis

Une buse de presse doit assurer un contact étanche avec le moule durant l'injection, malgré les fortes pressions mises en œuvre. La force d'appui buse -moule doit être assez élevée et s'exerce

sur des portées sphériques ou tronconiques, rarement planes. Et elle présente une surface de contact aussi réduite que possible avec le moule, celui-ci pouvant provoquer la formation d'un bouchon de matière solide. Cela exige, pour bénéficier d'une bonne tenue mécanique, une surface de contact buse-moule dure. Sur une buse courte, l'apport de chaleur par conductibilité, provenant du cylindre de plastification, suffit en général pour maintenir une température de buse satisfaisante. satisfaisante. Dans l'éventualité de buses buses longues il faut faut prévoir un chauffage d'appoint d'appoint par résistances électriques. Comme elle présente aussi un diamètre de trou de sortie variable selon le volume de matière à débiter lors de chaque injection, et aussi avec la nature de cette matière; plus elle est visqueuse à la température de moulage, plus la pièce moulée est importante, et plus grand doit être l'orifice de buse. Lorsque la buse quitte le contact du moule, il ne doit pas y avoir écoulement de matière plastique à l'air libre malgré une certaine détente du volume en fusion non refoulé dans le moule. On élimine de plus en plus ce risque en prévoyant un léger recul de la vis par rapport au cylindre, après suppression du contact buse-moule; l'expansion du plastique se fait alors vers l'intérieur du cylindre, c'est ce que l'on appelle la succion.

Figure 7 : Structure du buse et de vis

14


A. Buse ouverte

E. Siège du clapet

B. Résistance de buse

F. Passage de la matière

C. L'avant pot

G. Vis

D. Clapet

H. Pointe du clapet

f.

Le moule

Le moule contient la forme de l’objet que l’on désire obtenir, elle est composée d’un

assemblage de pièces, d`une empreinte qui forme la partie partie femelle femelle du moule et d`un noyau dans lequel la matière à mouler prend sa forme. Elle possède une force de fermeture importante qui nécessite donc l’utilisation d’un vérin de grande section et d’une course import ante. Le moule est constitué aussi d’un éjecteur qui permet d’arracher la pièce refroidie après l’ouverture du module. De plus une porte de protection est montée face au moule pour mettre l’opérateur à l’égard d’un éventuel danger.

Figure 8 : Structure d'une moule d’injection plastique 15


3. Types des d’injection plastique

a. Machine d’injection verticale :

Ce modèle de machine de moulage par injection est principalement déduit au moulage par injection sur les lignes de production de produits électroniques, d'ordinateurs, de prise d'alimentation, etc. Les produits réalisés n'ont pas d'exigences trop hautes envers le standard de précision. En général, on utilise le PVC, le PE ou autre plastique d'injection comme milieu principal, les standards de modèles adaptés à ces produits ont en général une force de serrage de moule de 15T à 35T, etc. Comme les données concrètes des machines des diverses usines varient (capacité de moule, dispositifs, etc.) il est impératif que les paramètres concrets du modèle à acheter soit vérifier à l’usine avant l’achat.

Figure 9 : Exemple d'une machine d'injection verticale

16


b. Machine d’injection horizontale :

Figure 10 : Machine d'injection horizontale

Machine de moulage par injection horizontale : c'est le type le plus courant. Sa partie de serrage de moule et d'injection se trouve à la même position horizontale au centre de la ligne et son moule s'ouvre horizontalement. Ses caractéristiques sont : un petit corps, facile à utiliser et réparer. Son barycentre est bas, son installation stable. Suite à la confection du produit, on peut utiliser la force gravitationnelle pour le faire descendre automatiquement. Opération entièrement automatisée facilement réalisable. Ses défauts sont : l'installation de moule est plutôt difficile, l'insertion de pièce peut inclinée ou faire tomber le moule, la surface d'occupation de sol est plutôt grande. A présent, de nombreuses machines de moulage par injection sur le marché utilisent cette forme. CONCLUSION A travers l’étude qu’on a fait dans

ce chapitre, nous avons essayé de bien comprendre les

détails d’une machine d’injection plastique classique après une description fonctionnelle et

structurelle de ce type de machine d’injection.

17


CHAPITRE II Machines d’injection soufflage

18


INTRODUCTION Le procédé d’Injection-Soufflage permet de réaliser des

corps creux qui présentent de bonnes

propriétés mécaniques. mécaniques.

1. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

Il se décompose en 2 phases distinctes : · Une première phase d’injection : Cette

phase consiste à injecter une préforme (Éprouvette)

dans un moule d’injection. · Une deuxième phase de soufflage : Cette

phase consiste à souffler la préforme dans un moule.

Cette technique est essentiellement réservée aux thermoplastiques. Le cycle de fabrication se compose de 5 étapes : Les différentes étapes : 1) Injection de la préforme. Celui-ci est définitivement réalisé à ce stade de fabrication de l’objet.

2) La préforme encore chaude (120°C-200°C) est transférée dans un moule de soufflage 3) Soufflage. L’air comprimé est introduit au travers du noyau portant la préforme 4) La pièce est démoulée, puis transférée à l’aide du noyau sur le poste d’éjection

5) Ejection

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Figure 11 : Injection du préforme et soufflage

2. LES OUTILLAGES La machine d’injection par soufflage est constituée principalement d’un ensemble des constituants pour l’injection et pour le soufflage dans une deuxième étape:

 L’injection 

Moules d’injection, mis à part :

-

Passage, centrage, centrage, arrêt en translation du noyau

-

Régulation en température élaborée sur plusieurs zones à température différente





Moules mono ou multi-empreintes Alimentation sans déchets, pour éliminer la présence de carottes

20


Figure 12 : Buse et noyau lors de l’ouverture 

Le soufflage



Moules de soufflage (évents, refroidissement…)



Permet le passage du noyau

3. Exemple de soufflage de bouteilles en pet

Le soufflage des bouteilles et flacons en PET est souvent réalisé au sein même de l'usine de produits alimentaires qui les utilise, afin d'intégrer en un même lieu toute la production et de ne pas avoir à transporter des emballages emballages vides et encombrants. encombrants. Les préformes moulées par injection sont maintenues col en haut, elles descendent par gravité jusqu'à la roue d'alimentation qui les charge sur une chaîne de tournettes ( figure 1 ). La progression de la chaîne de tournettes entraîne la rotation des préformes sur leur axe et leur défilement en continu dans le four. Les préformes y sont chauffées par une série de lampes infrarouges (IR) à quartz. Une ventilation assure un refroidissement superficiel des préformes, tandis que les IR les chauffent à coeur. La température est contrôlée et asservie sur toute la hauteur de la préforme : la zone située sous le col est chauffée davantage davantage afin d'obtenir un taux d'étirage plus important ; les cols sont maintenus à basse température afin qu'ils ne soient pas déformés pendant le soufflage soufflage car ils doivent doivent conserver le même même diamètre jusqu'au bouchage. bouchage. 21


Figure 13 : Machine de soufflage des bouteilles pets

À la sortie du four, les préformes sont transférées vers une roue de soufflage ou vers une presse comportant un certain nombre de moules. La rotation de la roue de soufflage permet d'enchaîner les différentes phases de la bi-orientation. Le soufflage est effectué au moyen d'une tuyère (par exemple, tuyère-cloche sur les machines Sidel). Après descente de la tuyère, un étirage longitudinal est effectué par une tige d'élongation. Un présoufflage initie l'étirage latéral. À la fin de la course d'étirage, le soufflage à haute pression achève l'étirage latéral et bloque la paroi paroi de la bouteille contre contre le moule. Après refroidissement et ouverture des moules, les bouteilles ou flacons f lacons sont repris par des bras de transfert et évacués entre des rails de guidage et, dans la plupart des cas, ils sont immédiatement transférés aux étiqueteuses et soutireuses. Les cadences de production s'étendent de 4 000 à 28 000 bouteilles par heure (bph).

22


CONCLUSION 

Avantages d’injection soufflage 

Suppression des opérations de finitions



Absence des lignes de soudure

 Réalisation d’épaisseur contrôlé lors de l’injection 

Inconvénients de l’injection soufflage 

Procédé chers car réalisation de deux moules et utilisation de deux procédés



Limitation aux produits symétriques, symétriques, ne possédants pas de poignées



Dimensions limités



Réglage délicat de la température préforme

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Conclusion A travers cette étude nous avons élaboré une description structurelle et fonctionnelle de la machine d'injection. Ensuite nous avons traités le mécanisme de fonctionnement de cette machine pour pour le bon fonctionnement fonctionnement et éviter les problèmes problèmes qui peuvent peuvent apparaitre lors de fonctionnement. D’autre part, il nous permet d’obtenir une grande connaissance sur ce procédé et d’attaqué ces

petites détailles et son son importance dans notre domaine de mécanique. mécanique.

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Bibliographie/Netographie Ouvrage : (1) Les techniques de l’ingénieur

Web graphie : (1) http://www.omron.com (2) http://patrickibba.free.fr (3) http://schwendiplasturgie.free.fr

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Machines D_injection Plastique 2

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