[Leçon technique] Sélection des matériaux de moule de moulage par soufflage

Le moulage par soufflage creux est une méthode de moulage permettant de fabriquer des produits creux en plastique. Empruntant à la technologie de soufflage de récipients en verre, elle s'est développée vers la technologie de moulage par soufflage de plastique dans les années 1930. Le moulage par soufflage creux est une méthode de moulage du plastique qui utilise la pression d'un gaz pour gonfler une préforme chaude fermée dans un moule en un produit creux.

Les matrices de moulage par soufflage creux peuvent généralement être divisées en deux catégories principales en fonction du processus de formage des préformes : les matrices de moulage par extrusion-soufflage et les matrices de moulage par injection-soufflage. Ils peuvent également être divisés en deux catégories en fonction des différentes conditions d’étirage : les matrices de soufflage ordinaires et les filières d’étirage-soufflage.

L'extrusion-soufflage consiste à faire fondre et plastifier des thermoplastiques, à extruder une préforme à travers une filière d'extrudeuse, à placer la préforme dans un moule, à la gonfler avec de l'air comprimé, puis à la refroidir pour obtenir le produit fini. Le moulage par injection-soufflage utilise une machine de moulage par injection pour injecter un matériau fondu dans un moule afin de préparer une préforme, qui est ensuite placée dans un moule de moulage par soufflage alors qu'elle est encore chaude et gonflée par introduction d'air. L'étirage-soufflage consiste à chauffer une préforme à une température appropriée, à la placer dans un moule, à l'étirer axialement avec une tige d'étirage, puis à l'étirer latéralement avec de l'air. Le moulage par étirage-soufflage peut être divisé en processus en une étape (préforme à chaud) et en deux étapes (préforme à froid), en fonction de la méthode de préparation de la préforme.

Les matrices d'extrusion-soufflage se composent principalement de deux moitiés de moule femelles, comme le montre la figure ci-dessous. Étant donné que les matrices de moulage par soufflage fonctionnent sous des charges élevées lors de la production en série, des inserts sont nécessaires dans les zones facilement usées et endommagées telles que l'ouverture du moule, le col et les bords coupés. Cela facilite le remplacement de ces pièces, garantit la durabilité du moule et facilite également la fabrication du moule et l'ajustement de la taille des produits aux apparences complexes.

1. Douille buccale ; 2. Insert de cou ; 3. Corps de bouteille ; 4. Ventilation du corps de la bouteille ;

5. Insertion inférieure ; 6. Auge de trop-plein inférieure ; 7. Système de refroidissement.

(Structure principale du moulage par soufflage)

1. Matériaux en alliage d'aluminium

Les moules de soufflage en aluminium sont légers, ont un transfert de chaleur rapide, une bonne conductivité thermique, une bonne usinabilité et une faible densité. Cependant, l'aluminium a une faible dureté, s'use facilement, a une mauvaise soudabilité après dommage et est relativement cher. De plus, lors de l'utilisation d'un alliage d'aluminium pour former directement des canaux de refroidissement, les exigences de qualité pour l'eau de refroidissement sont élevées et la résistance de la connexion filetée est relativement faible.

2. Matériaux de construction en acier

Généralement, si les produits moulés par soufflage sont fabriqués en grandes séries avec des temps de production longs et compte tenu de la nécessité d'une résistance et d'une dureté élevées dans les découpes du moule, l'acier de construction est un meilleur choix pour le matériau du moule. Bien que ses performances de transfert de chaleur ne soient pas aussi bonnes que celles des alliages d'aluminium et de cuivre-béryllium, une structure de canal de refroidissement bien conçue peut améliorer efficacement le transfert de chaleur.

(a) Acier à faible teneur en carbone

L'utilisation d'acier à faible teneur en carbone pour la partie cavité des moules offre des avantages uniques pour les applications avec un équipement de fabrication de moules limité. L'acier à faible teneur en carbone a une bonne soudabilité, facilitant les processus de soudage. Pour les moules de soufflage grands et extra-larges dotés de canaux de refroidissement profonds et longs qui sont difficiles à usiner à l'aide de méthodes de perçage, de l'acier à faible teneur en carbone peut être utilisé pour le soudage en couches afin de former les canaux de refroidissement et même la cavité. Cette méthode est suffisante pour les produits ayant des exigences de précision moins strictes. Les moules de soufflage en acier à faible teneur en carbone peuvent également subir un traitement de surface par carburation (nitruration). Pour les moules en acier à faible teneur en carbone utilisés depuis un certain temps, la carburation (nitruration) peut prolonger leur durée de vie.

(b) Acier à moyenne teneur en carbone ou acier allié à moyenne teneur en carbone

Ces matériaux sont généralement utilisés directement pour former des cavités de moule, des plaques de base de moule et d'autres composants. Pour les moules de moulage par soufflage où les canaux de refroidissement peuvent être directement formés à l'aide de méthodes d'usinage, l'acier au carbone moyen ou l'acier allié au carbone moyen convient à la fabrication directe.

(c) Acier à haute teneur en carbone ou acier allié à haute teneur en carbone

L'acier à haute teneur en carbone ou l'acier allié à haute teneur en carbone est couramment utilisé pour fabriquer des pièces de guidage et de positionnement pour les matrices de soufflage, ainsi que certaines pièces spéciales résistantes à l'usure.

3. Matériau en acier inoxydable

L'acier inoxydable est largement utilisé dans les moules pour les produits moulés par soufflage de petite à moyenne taille qui nécessitent une qualité de surface élevée et sont produits en grandes séries. Les moules en acier inoxydable offrent des avantages uniques pour les produits nécessitant une qualité de surface élevée et de grands volumes de production en raison de leur bonne stabilité dimensionnelle, de leur état de surface élevé et de leur excellente résistance à la corrosion.

4. Matériaux en alliage de cuivre-béryllium

Les alliages de cuivre-béryllium possèdent d'excellentes propriétés complètes, ce qui les rend particulièrement adaptés à la fabrication de produits moulés par soufflage de petite et moyenne taille et de moules de soufflage pour une production en grand volume. Actuellement, les alliages de cuivre-béryllium sont largement utilisés dans les moules de soufflage d’alliages d’aluminium pour créer des inserts de préforme avec de bons résultats. Les alliages de cuivre et de béryllium contiennent généralement 2,75 % de béryllium et 0,5 % de cobalt, le reste étant principalement du cuivre. La modification de la teneur en béryllium peut conférer différentes résistances, duretés, conductivité thermique, résistance à la corrosion et résistance à l'usure. Cependant, les alliages de cuivre-béryllium sont relativement chers. La poudre de cuivre-béryllium est nocive pour la santé humaine ; par conséquent, des mesures de protection doivent être prises pendant le traitement.

1. Sélectionnez les matériaux en fonction de la taille du lot de produits moulés par soufflage.

Pour les produits nécessitant une qualité de surface élevée et de grands volumes de production, il est conseillé de sélectionner un acier pour moules de haute qualité pour fabriquer des moules de soufflage.

Pour les produits ayant de faibles exigences de qualité de surface et un volume de production élevé, l'acier au carbone ordinaire peut être utilisé pour fabriquer des moules de moulage par soufflage.

Les exigences de qualité de surface du produit ne sont pas élevées et le rendement n'est pas important, c'est pourquoi des matériaux généraux tels que l'alliage d'aluminium et l'acier au carbone ordinaire sont utilisés pour fabriquer des moules de moulage par soufflage.

2. Sélectionnez les matériaux en fonction de la méthode de traitement du moule.

La cavité du moule est usinée à l'aide de méthodes d'usinage CNC et peut être fabriquée en acier au carbone de haute qualité ou en d'autres aciers pour moules.

Le moule est fabriqué selon une méthode de traitement en couches et peut être fabriqué en acier à faible teneur en carbone.

Le moule est fabriqué par moulage et usinage, et un alliage d'aluminium peut être utilisé pour le moulage.

3. Sélectionnez les matériaux en fonction des composants structurels du moule.

Lorsque les exigences de résistance à la cavité d'un moule par soufflage ne sont pas élevées, un alliage d'aluminium peut être sélectionné. Cependant, lorsque les exigences de résistance des pièces découpées et filetées dans le moule sont élevées, un alliage de cuivre-béryllium, de l'acier au carbone de haute qualité et d'autres matériaux en acier de haute qualité peuvent être utilisés pour fabriquer des inserts.

Lorsque les composants de ventilation et les inserts du moule nécessitent une précision et une qualité de surface élevées, des matériaux de moule de haute qualité tels que l'alliage de cuivre-béryllium et l'acier inoxydable peuvent être sélectionnés.

Les pièces de guidage et de positionnement du moule ont des exigences élevées en matière de résistance et de résistance à l'usure et peuvent être constituées de matériaux tels que l'acier à haute teneur en carbone avec une dureté élevée.

Le traitement thermique des moules de soufflage est également crucial. Pour les moules de soufflage en acier, la trempe doit généralement être effectuée après un usinage grossier afin de réduire la déformation. Après trempe, le moule doit être laissé au repos pendant 24 à 48 heures avant de terminer. Pour les bords coupés, une trempe locale peut être utilisée pour augmenter leur dureté.

Les pièces telles que les guides et les composants de positionnement des moules peuvent être durcies. Certains moules fabriqués à l'aide de méthodes de moulage en alliage d'aluminium doivent subir un certain traitement de vieillissement pour prolonger leur durée de vie.

Pour les moules de moulage par soufflage qui nécessitent une longue durée de vie et produisent de grands lots de produits, un deuxième traitement de nitruration peut être effectué une fois l'essai de moulage réussi pour garantir leur durabilité.