Équilibrage des canaux d'injection à l'aide de SOLIDWORKS Plastics Professional

La conception de moules à injection à plusieurs cavités et de moules de famille nécessite une attention particulière aux systèmes de canaux d'alimentation et aux éjecteurs. Dans les moules de famille, les pièces appariées ont rarement des volumes identiques, ce qui complique la tâche lorsqu'il s'agit d'obtenir un écoulement homogène dans toutes les cavités.

Pour obtenir des pièces de haute qualité présentant un minimum de défauts, le polymère fondu doit atteindre chaque cavité simultanément et dans des conditions de pression et de température similaires. Cependant, des différences au niveau de la longueur du trajet d'écoulement, de l'épaisseur ou de la résistance peuvent entraîner un remplissage plus rapide d'une cavité par rapport à une autre.

Pourquoi faut-il équilibrer les roues d'une voiture ?

L'équilibrage des canaux d'injection est essentiel pour garantir un remplissage uniforme dans toutes les cavités. Un déséquilibre des canaux d'injection est un problème latent qui peut, sans qu'on s'en aperçoive, nuire à la qualité des pièces, augmenter les taux de rebut et allonger les temps de cycle.

Configurations de moules à injection à plusieurs cavités

Lorsque les coureurs ne sont pas bien équilibrés, plusieurs problèmes peuvent survenir :

• Doses insuffisantes dues à un remplissage incomplet
• Un tassement irrégulier, entraînant une densité inégale
• Retrait et déformation variables
• Irrégularités au niveau des lignes de soudure
• Défauts esthétiques

Souvent, ces problèmes trouvent leur origine dans un système de canaux d'alimentation déséquilibré en amont. Dans les moules à plusieurs cavités, les canaux d'alimentation doivent être équilibrés artificiellement afin de maintenir une pression et une répartition du débit uniformes, même lorsque la taille des cavités varie.

Comment SOLIDWORKS Plastics améliore l'équilibrage des canaux d'injection

SOLIDWORKS Plastics Professional remplace les approximations par une précision fondée sur la simulation. Le logiciel évalue différentes variables du moulage par injection, notamment le comportement des matériaux, les effets de la température, la résistance à l'écoulement et les différences de volume des cavités.

Ces données permettent à SOLIDWORKS Plastics d'ajuster les diamètres des canaux d'injection et des points d'injection afin d'obtenir un écoulement équilibré. La simulation garantit une pression et des débits constants, ce qui réduit les risques de surmoulage et de solidification prématurée.

Comment équilibrer les canaux de coulée dans SOLIDWORKS Plastics

Pour garantir un moulage par injection correct dans les configurations de moules asymétriques, SOLIDWORKS Plastics propose une commande d'équilibrage des canaux. Cette option n'est disponible que dans le cadre d'une étude de moulage par injection à plusieurs cavités.

Pour équilibrer les canaux dans SOLIDWORKS Plastics :

1. Créer une étude sur les plastiques : Réalisez une étude de moule à plusieurs cavités avec une configuration de canaux d'injection adaptée.
   

   Une première étude sur le plastique avec un remplissage inégal

2. Maillage du modèle : utilisez un maillage de coque pour garantir une couverture adéquate.
3. Lancer l'analyse initiale du remplissage : Effectuer une analyse du remplissage afin d'identifier les déséquilibres, les défauts de remplissage et les irrégularités de remplissage.
4. Activer l'équilibrage des runners : Cliquez avec le bouton droit de la souris sur le maillage dans l'arborescence de l'étude, puis sélectionnez « Équilibrage des canaux ».
   

   Activation de la commande « Équilibrage du coulisseau »

5. Définir les contraintes : Définissez les valeurs minimale et maximale pour les diamètres de la roue et de l'entrée.
   

   Définition des contraintes pour le dimensionnement des canaux

6. Lancer l'analyse : cliquez sur la coche verte pour lancer le calcul d'équilibrage.

Interprétation des résultats

Le solveur ajuste de manière itérative les diamètres des canaux et des obturateurs dans les limites définies par l'utilisateur afin d'obtenir un remplissage quasi simultané de la cavité et une répartition uniforme de la pression. Une fois l'analyse d'équilibrage des canaux terminée, un message s'affiche indiquant la différence de temps de remplissage et la différence de pression avant et après l'équilibrage des canaux.

Comparaison avant et après l'équilibrage des roues

L'analyse des résultats montrera comment les diamètres ajustés des canaux d'injection permettront de remplir toutes les cavités simultanément. Même si les modifications apportées aux diamètres des canaux d'injection ne sont pas très importantes, un changement mineur peut améliorer la durée du cycle.

Obtenir une grande précision grâce au moulage par injection

L'équilibrage des canaux d'injection est essentiel pour obtenir des pièces homogènes et sans défaut dans les moules à plusieurs cavités et les moules de la même famille. En utilisant SOLIDWORKS Plastics Professional, les ingénieurs peuvent éliminer les approximations et optimiser les systèmes de canaux d'injection dès les premières étapes du processus de conception.

L'équilibrage par simulation garantit un débit, une pression et des temps de remplissage uniformes, ce qui se traduit par un rendement accru et une meilleure qualité du produit.

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Pour obtenir des pièces de qualité présentant un minimum de défauts, le polymère fondu doit atteindre chaque cavité simultanément, dans des conditions de pression et de température similaires. Si un trajet d'écoulement est plus court, plus épais ou rencontre moins de résistance, cette cavité se remplit en premier.  Cela signifie que toutes les cavités risquent de ne pas être remplies de manière uniforme, ce qui entraîne des défauts tels que des remplissages insuffisants et une qualité de pièce inférieure. Cela se traduit également par un compactage inégal, un retrait variable, un gauchissement, une irrégularité des lignes de soudure et des défauts esthétiques. Souvent, la cause profonde se cache en amont, c'est-à-dire un système de canaux d'injection déséquilibré. Le déséquilibre des canaux d'injection fait partie de ces problèmes de conception qui peuvent discrètement nuire à la qualité, augmenter les rebuts et allonger les temps de cycle.

Dans un moule à plusieurs cavités, le système de canaux d'injection doit être équilibré artificiellement afin de garantir un remplissage et une répartition de la pression uniformes dans chaque cavité. Heureusement, SOLIDWORKS Plastics Professional offre un outil puissant permettant de détecter et d'éliminer les déséquilibres au niveau des canaux d'injection.

Traditionnellement, l'équilibrage des canaux de coulée reposait largement sur des règles empiriques et des ajustements par essais et erreurs, qui impliquaient de modifier le diamètre des canaux, la taille des obturateurs ou les trajets d'écoulement après de nombreux essais de moulage. Une longueur identique des canaux ne suffit pas à elle seule, et les cavités plus grandes nécessitent naturellement davantage de matière et une capacité d'écoulement plus élevée. La simulation de moulage par injection SOLIDWORKS Plastics met fin à ces approximations.

La fonction d'équilibrage des canaux dans SOLIDWORKS Plastics tient compte de ces différences volumétriques et géométriques en redimensionnant le diamètre des canaux afin d'équilibrer le débit entre les cavités. Dans le cas des systèmes à canaux chauds, où le contrôle thermique ajoute un niveau de complexité supplémentaire, l'équilibrage des canaux basé sur la simulation garantit une pression et des débits constants. Cela réduit considérablement le risque de surmoulage ou de solidification prématurée dans certaines cavités.

Pour utiliser la fonctionnalité d'équilibrage des canaux dans SOLIDWORKS Plastics Professional, configurez une étude de moulage pour un moule à plusieurs cavités avec un système de canaux défini selon vos besoins. Maillisez le modèle à l'aide d'un maillage de coque. À l'heure actuelle, le logiciel ne prend pas en charge le maillage solide pour l'équilibrage des canaux. Lancez l'étude d'analyse de remplissage.

En l'absence de canaux d'injection équilibrés, l'analyse du remplissage révèle des défauts de remplissage et un remplissage inégal. Le graphique de pression ci-dessous montre que la répartition de la pression n'est pas identique dans les deux cavités des pièces appariées.

L'option « Équilibrage du canal d'alimentation » s'active en cliquant avec le bouton droit de la souris sur l'élément « Maillage » dans l'arborescence de l'étude « Plastiques ». Il faut alors spécifier les diamètres maximal et minimal du canal d'alimentation dans son ensemble, ainsi que les diamètres maximal et minimal au niveau de l'entrée (ou de la buse).

La distribution d'épaisseur affichée indique le diamètre du canal d'alimentation. L'onglet « Calculer » active l'étude d'équilibrage du canal d'alimentation. Le solveur évalue la résistance à l'écoulement sur tous les trajets pendant la phase de remplissage. Il utilise le comportement du matériau, la viscosité non newtonienne, les effets de la température et les différences de volume de la cavité pour déterminer l'équilibrage du canal d'alimentation.

Le solveur ajuste de manière itérative les diamètres des canaux et des obturateurs dans les limites définies par l'utilisateur afin d'obtenir un remplissage quasi simultané de la cavité et une répartition uniforme de la pression. Une fois l'analyse d'équilibrage des canaux terminée, un message s'affiche indiquant la différence de temps de remplissage et la différence de pression avant et après l'équilibrage des canaux. Le résultat n'est pas seulement une confirmation visuelle, mais une preuve quantitative.

Le graphique représentant les temps de remplissage, situé à gauche sur l'image ci-dessous, montre que les temps de remplissage des deux cavités ne sont pas identiques. Une fois l'équilibrage des canaux effectué, les cavités se remplissent simultanément.

L'option « Afficher la répartition de l'épaisseur » est utile pour examiner les diamètres des canaux et des points d'injection avant et après l'équilibrage des canaux.

Même si les variations de diamètre des rouleaux ne sont pas très importantes, un changement minime peut permettre de réduire la durée du cycle.

Utilisez la fonction d'équilibrage des canaux d'injection de SOLIDWORKS Plastics Professional pour transformer la conception des canaux d'injection, qui passe d'une activité réactive basée sur des essais à un processus proactif fondé sur des données. Identifiez et corrigez les déséquilibres de remplissage afin de parvenir à une conception équilibrée des canaux d'injection dès les premières étapes du processus de conception. Vous souhaitez en savoir plus sur SOLIDWORKS Plastics Professional ? Contactez-nous au 888.874.6324