Finitions de surface pour le moulage par injection

Introduction

Le moulage par injection est un procédé efficace pour la fabrication de pièces en plastique. Il présente l'avantage de produire naturellement des pièces de haute qualité avec une finition de surface. Ainsi, pour les pièces moulées par injection utilisées pour fabriquer des composants internes, l'état de surface peut ne pas sembler crucial.

Cependant, pour certains produits, elle a une fonction qui va au-delà de l'attrait esthétique. Il peut influencer les performances d'une pièce, sa longévité, les coûts associés et bien d'autres choses encore. C'est pourquoi les entreprises peuvent avoir des exigences strictes en matière d'état de surface.

Ce guide détaillé vous aidera à comprendre les finitions de moulage de surface et à prendre une décision éclairée. Cette décision déterminera le succès de votre produit et vous permettra d'obtenir des résultats élevés.

Comprendre l'état de surface du moulage par injection

Dans le domaine du moulage par injection, l'état de surface fait référence à la texture finale et à la douceur de la surface d'une pièce. Il peut varier considérablement en fonction de :

• la conception de la pièce
• matériau du moule
• certains paramètres de moulage par injection

Cela signifie qu'il ne s'agit pas d'une réflexion après coup, mais qu'il est intégré au moule d'injection lui-même.

Si les fabricants souhaitent améliorer l'état de surface de la pièce, les concepteurs et les ingénieurs produit doivent améliorer l'état de surface de l'empreinte du moule. Différents procédés sont appliqués pour obtenir les états de surface souhaités. Il s'agit notamment du ponçage, du polissage de précision et de la texturation spécialisée.

Les finitions de surface vont du poli au mat et au texturé. Des pièces différentes nécessitent des finitions différentes. Par exemple, une pièce peut nécessiter une finition de surface hautement polie. Cela créera une surface réfléchissante, comme une lentille optique.

Mais les exigences supplémentaires en matière de finition de surface peuvent augmenter les coûts. En outre, elles peuvent avoir une influence sur un certain nombre de points, notamment :

• Paramètres de fabrication. Il s'agit notamment de l'écoulement du matériau dans la cavité du moule, du temps de cycle, de l'éjection et d'autres facteurs connexes.
• L'attrait esthétique
• Fonctionnalité et ergonomie, telles que la prise en main et la sensation du produit
• Procédures de post-traitement
• posent des risques et des problèmes de fabrication, notamment des défauts et des difficultés d'éjection.

Les principales normes de finition

Normes de finition de surface SPI (Society of Plastics Industry)

Les finitions de surface SPI sont des normes industrielles majeures pour les pièces moulées par injection. Elles sont définies par la PIA (Plastic Industry Association), anciennement connue sous le nom de SPI (Society of Plastics Industry). En termes simples, il s'agit de termes courants et compréhensibles. Ils facilitent la spécification des exigences en matière de finition de surface pour les personnes non techniques.

Selon la SPI, il existe 12 normes pour le moulage par injection. Chacune d'entre elles se voit attribuer une identité alphanumérique. Toutes ces identités spécifiques sont associées à des valeurs moyennes typiques de rugosité de surface (RA) et à une méthode de finition. Celles-ci sont divisées en quatre catégories principales, qui sont examinées en détail. Elles vont des finitions brillantes aux finitions texturées.

• Grade A - Brillant ( A-1, A-2, A-3)

Le grade SPI A, qui comprend les finitions de surface A-1, A-2 et A-3, semble très réfléchissant. Tous les matériaux plastiques ne peuvent pas atteindre un tel degré de brillance. Les plastiques tels que le polycarbonate (PC) et les acryliques conviennent mieux aux finitions de surface brillantes. Pour le polyuréthane thermoplastique (TPU), de telles finitions sont presque impossibles. En raison de leur grande résistance à l'abrasion, le polissage au diamant est inefficace. La méthode utilisée ici est le polissage au diamant, qui consiste à utiliser une pâte diamantée aux grains très fins. Cela permet d'obtenir des surfaces brillantes et planes. Ces finitions sont principalement utilisées sur des pièces telles que les boîtiers transparents, les lentilles optiques et les pièces médicales.

• Grade B - Semi-brillant (B-1, B-2, B-3)

Le grade SPI B, qui comprend les finitions de surface B-1, B-2 et B-3, est moins brillant que le grade A. Il peut donc être utilisé lorsqu'une brillance moyenne est requise. Le processus d'application de ces finitions consiste en un ponçage à grain fin, qui masque efficacement les marques d'usinage. Les grains 600, 400 et 320 sont couramment utilisés. Le numéro du grain indique le contrôle de la finition de la surface. La plupart des plastiques donnent de bons résultats avec une finition de surface semi-brillante. Applicable aux produits de consommation et aux pièces moyennement polies.

• Grade C - Mat (C-1, C-2, C-3)

Le grade C de SPI, qui comprend les finitions de surface C-1, C-2 et C-3, ne semble pas brillant ; il est terne. Avec l'aspect mat de la pièce, ils cachent encore les marques d'usinage. Ils sont appliqués à l'aide d'une pierre abrasive pour les pièces qui nécessitent une finition de surface homogène et de haute qualité. Il s'agit notamment des claviers, des châssis d'ordinateurs portables et d'autres composants structurels.

• Grade D - Texturé (D-1, D-2, D-3)

Le grade D de SPI, qui comprend les finitions de surface D-1, D-2 et D-3, est rugueux et texturé. L'objectif est de créer une surface de frottement mieux adaptée aux utilisations mécaniques. Ils sont obtenus par sablage, un matériau abrasif étant projeté sous pression sur la surface, ce qui crée des motifs non directionnels sur la surface qui conduisent à des finitions rugueuses.

VDI/ Mold-Tech Finitions texturées

Deux autres normes de finition de surface sont VDI 3400 et Mold Tech. Examinons-les en détail :
VDI 3400 : Il s'agit d'une norme internationale sur la texture des moules, VDI (Verein Deutscher Ingenieure), présentée par la Société des ingénieurs allemands. Elle concerne les finitions de texture/de surface brute lorsque l'EDM (Electrical Discharge Machining) est utilisé pendant le moulage par injection. Il est appliqué à l'aide de diverses techniques, ce qui permet d'obtenir des finitions de surface texturées à grain fin ou grossier. Ses valeurs numériques correspondent à la rugosité de la surface (Ra). Par exemple, VDI 12 représente une texture de moule plus lisse et équivaut à SPI C-1.

Technologie des moules : Il s'agit également d'une norme de finition de la texture du moule qui donne des finitions mates fines à grossières. Elles sont représentées par le code MT, un numéro de série à 5 chiffres. Les textures peuvent inclure des motifs géométriques/décoratifs (par exemple, sable, bois, carreaux). Les finitions de surface Mold tech sont classées de A à D, chacune étant associée à une profondeur de texture et à une ébauche recommandée.

En outre, si aucune finition n'est spécifiée, de nombreuses pièces moulées sont fabriquées avec une finition de type SPI B-2. Cela permet à la pièce de se détacher plus facilement. Elle réduit également les marques d'outils visibles.

Une finition ne doit pas nécessairement couvrir l'ensemble de la pièce. Vous pouvez l'appliquer uniquement là où l'aspect est important. Par exemple, l'extérieur d'une pièce opaque peut utiliser une finition cosmétique personnalisée. La surface intérieure peut conserver la finition par défaut. Une empreinte de moule peut utiliser plusieurs finitions. Différentes faces peuvent être polies, texturées ou laissées standard. Ces opérations sont effectuées lorsque la conception le nécessite. Les pièces transparentes sont traitées différemment. Elles sont souvent polies sur les deux faces. Cela permet d'améliorer la clarté et de réduire le voile.

Facteurs qui contrôlent la finalité réalisable

Sélection des matériaux : Comme les polymères possèdent des propriétés chimiques et physiques différentes, ils ont tendance à se comporter différemment. Les surfaces très polies laissent apparaître les imperfections et les marques visibles. Dans le même temps, les finitions mates et ternes les dissimulent parfaitement. Il est donc toujours important de bien choisir le type de matériau.

Par exemple, les résines amorphes ont la capacité de créer des cosmétiques plus uniformes et peuvent parfaitement supporter des surfaces brillantes. En revanche, les polymères semi-cristallins sont sensibles au refroidissement et au rétrécissement. Cela conduit à une uniformité visuelle réduite lorsqu'ils sont polis jusqu'à un haut degré de brillance.

Paramètres de traitement : Différents paramètres de moulage par injection entrent en jeu et peuvent affecter l'état de surface. Les principaux sont le débit, la température et la pression. Une vitesse d'injection plus rapide, associée à des températures élevées, peut permettre d'obtenir des surfaces hautement polies. L'orientation des fibres induite par le flux est minimisée avec des remplissages rapides. Cela peut réduire les lignes de soudure, les rendant plus visibles et permettant d'obtenir des finitions de surface de meilleure qualité. En revanche, un remplissage lent donnera toujours de mauvais résultats.

Méthode et état de l'outillage : L'outillage du moule lui-même est la "surface maîtresse". La façon dont l'outillage est fabriqué, à l'aide de différentes techniques de fabrication (usinage, électroérosion, séquence de polissage, sablage/gravure/texturation au laser), a donc une grande importance. En outre, l'état actuel de l'outillage a un impact important sur la finition de la surface. L'utilisation de métaux tels que l'aluminium et l'acier trempé peut donner les meilleurs résultats.

Conclusion

En conclusion, la finition de la surface peut sans aucun doute servir à autre chose qu'à l'esthétique. Il s'agit d'un élément essentiel du composant moulé par injection, qui peut avoir une incidence sur l'utilisateur final. Bien qu'il existe une vaste gamme d'options de finition, elle peut être décidée par la pièce à concevoir. Comme ces exigences de finition sont intégrées dans la phase de conception du moule d'injection, elles doivent être définies tôt et clairement. Il s'agit notamment de la norme, de la qualité et des zones cosmétiques requises. Ainsi, l'outil peut être construit, texturé et poli correctement sans qu'il soit nécessaire de procéder à des retouches coûteuses par la suite.