Moules et outils

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Le moulage est une technique de production de pièces en série par mise en forme de matière liquide ou visqueuses dans une empreinte (fermée ou ouverte) . En industrie technique, elle est utilisée pour réaliser des pièces en polymères, en métaux, en céramiques et en composites. Comme on peut la trouver en industries alimentaires et autres.

Le moule sert à mettre en forme la matière, initialement à un état visqueux (liquide ou pâteux) qui après solidification (thermique ou chimique) on obtient la pièce voulue.

L'empreinte est la forme conjugué de la pièce à obtenir. Elle peut être divisée en plusieurs parties, selon :

  • la complexité de la forme de la pièce

  • la matière à mouler

  • la technique démoulage ...

La structure la plus simple d'un moule présente une empreinte mâle et une empreinte femelle.

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Ce type de moule on peut le trouver en industrie de béton, en caoutchouc, en alimentaire ...

Les types de moules et les techniques de moulage

Plusieurs techniques de moulage sont utilisés en industrie comme par exemple :

  • moulage par coulée en moule ouvert (Béton, résines, Polyuréthanes, alimentaire ...)

  • moulage par injection (plastiques, zamak, aluminium …)

  • moulage par compression (caoutchouc, composites...)

  • moulage par transfert (caoutchoucs, silicones …)

  • moulage par contact (stratification verre résine)

  • rotomoulage : moulage par force centrifuge de rotation.

Le moule d'injection plastique

En injection plastique, le moule doit répondre à plusieurs critères qui lui permettent de réaliser ses fonctions souhaitées et sa fonction principale qui est la mise en forme de la matière. Ces critères dépendent du processus de fabrication et de l'utilisation du moule.

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Les fonctions d'un moule d’injection plastique

Il existe quatre fonctions qui sont les plus importantes et des fonctions techniques internes qui sont nécessaire pour le fonctionnement du moule. La fonction principale qui est la mise en forme et trois fonctions contraintes qui sont l’éjection, le refroidissement et l’alimentation.

La fonction mise en forme (Fonction principale)

La fonction mise en forme : appelée aussi fonction empreinte elle permet de donner la forme à la matière injecter pour obtenir une pièce conforme au cahier des charges mais surtout une pièce qui soit démoulable sans problème. C'est la fonction principale du moule. L'empreinte est généralement composée par un nouyau (empreinte mâle située dans la partie mobile) et par une cavité (empreinte femelle située dans la partie fixe). Située de par et d'autre du plan de joint, les deux parties de l'empreinte lors de l'ouverture permettent l'extraction de la pièce lors du démoulage. Certaines parties de l'empreintes peuvent servir pour la fonction éjection. Comme exemple de ces parties on cite :

  • Tiroirs
  • Cale montante
  • Éjecteur e forme ...

La fonction alimentation

Un moule doit permettre un acheminement ou conduction de la matière plastifiée fondue, de la buse machine vers l’empreinte qui se trouve à l'intérieur du moule fermé. Le remplissage de l’empreinte doit se faire rapidement et le plus uniformément possible. On trouve des moules à canaux froids et des moules à canaux chauds comme on peut trouver des moules à injection par carotte directe sans canaux. Les remplissage doit être uniforme dans toutes les empreintes pour obtenir des pièces uniformes. On peut avoir des moules dits à canaux chauds (pour les très grandes séries) et des moules à canaux froids.

La fonction régulation ou refroidissement

Un moule doit permettre un refroidissement et une solidification uniforme de la matière injectée dans l’empreinte et dans les canaux. La nécessité de cette fonction s’explique pour l’obtention d’une certaine structure plus ou moins cristalline de la matière et pour la recherche de cadences de production élevées. Elle sera réalisée par la circulation d’un fluide calorifique (réfrigérant) à côté des éléments de l’empreinte. Le fluide circule dans des canaux de refroidissement qui entourent la cavité (empreinte femelle) et dans les noyaux (empreinte mâle).

La fonction éjection

Elle permet d’extraire la ou les pièces de l’empreinte, ainsi que les éléments qui assurent l’alimentation des pièces (carottes, canaux…). C’est la fonction la plus complexe dans le moule. Elle comporte plusieurs pièces mécaniques qui travaillent ensemble pour assurer l’extraction de la pièce du moule sans la détériorer. C’est le mécanisme qui comporte le plus de pièces dans le moule.

Généralement les moules sont identifiés par leurs type du système d’éjection. On dit par exemple :

  • un moule est à tiroir,

  • un moule à plaque dévêtisseuse,

  • un moule à éjecteurs à soupapes,

  • un moule à deux plans de joint (ou parfois on l’appelé moule à trois plaques),

  • moule à éjecteurs simples ...

Remarque : ces fonctions dépendent l'une de l'autre lors de la conception du moule et surtout la fonction empreinte et la fonction éjection.

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Les quatre fonctions d’un moule d’injection des plastiques

Autres fonctions techniques internes (secondaires)

On peut trouver aussi des fonctions secondaires qu'on site rapidement :

Fonction support

elle assure le support matériel des fonctions précédemment citées. Elle est assurée par la carcasse du moule. Lors de l'étude de cette fonction il faut tenir compte des paramètres suivants :

  • l'encombrement des fonctions empreinte, alimentation, régulation et éjection

  • les sollicitations mécanique appliqués à l'outillage (moule) dues à la force de fermeture, la pression d'injection et aux dilatations différentielles.

Fonction guidage – positionnement

Elle assure le guidage et le positionnement de la partie mobile de l'outillage par rapport à la partie fixe. La fonction guidage-positionnement peut ou non être réalisée par le même couple d'éléments selon les tolérances de départ importés à la pièce (colonne, bague, centreur)

Fonction liaison machine

Elle assure la liaison entre l'outillage et la presse. Cette fonction est conditionnée par :

  • le centrage et la fixation de l'outillage sur la presse

  • l'étanchéité au niveau de l'interface moule-presse

  • le raccordement des circuits de régulation du moule au circuit de fluide de la presse

  • l'adaptation de la batterie d'éjection du moule au dispositif d'éjection de la pesse

Fonction manutention :

Elle permet de :

  • manipuler l'outillage hors presse (ouverture et la fermeture)

  • lever et transporter l'outillage

  • protéger les zones sensibles de l'outillage.

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