Lo stampaggio ad iniezione , chiamato anche iniezione plastica è un metodo di realizzazione di materiali termoformabili, in particolare i materiali termoplastici ma anche vari metalli, leghe e tecniche ceramiche .
La maggior parte delle parti termoplastiche sono realizzate con presse ad iniezione plastica: il materiale plastico viene ammorbidito dal calore e poi iniettato in uno stampo , quindi raffreddato.
La produttività del processo è legata al tempo ciclo (durata di un ciclo di stampaggio) e al numero di cavità (o cavità) nello stampaggio. Pertanto, uno stampo a otto cavità consente di produrre otto parti in un unico ciclo. La durata del ciclo è essenzialmente legata alla natura del materiale iniettato, alla qualità dei pezzi da produrre nonché alle velocità di riscaldamento e raffreddamento.
Lo stampaggio a iniezione è una tecnica per la produzione di parti in serie grandi o molto grandi. Riguarda soprattutto materie plastiche ed elastomeri (gomme) ma anche vari metalli e leghe a punto di fusione relativamente basso: leghe di alluminio , zinco ( zamak ) o anche ottone . Inoltre, questo processo può essere utilizzato per la sagomatura di pezzi in ceramica tecnica , se, tuttavia, si prepara una sorta di barbottina con un qualsiasi componente che fonde a un punto di temperatura relativamente basso, come la paraffina o il polietilene (PE).
I componenti stampati a iniezione si trovano in un gran numero di prodotti fabbricati: automobili, elettrodomestici, apparecchiature informatiche, mobili, ecc. Per le parti metalliche, le dimensioni sono relativamente limitate (gli alloggiamenti del cambio in alluminio sono stampati a iniezione), ma per le materie plastiche , le parti variano da pochi millimetri a diversi metri (parti di carrozzeria di automobili, tavoli da giardino, ecc. per esempio).
Gli stampi , installati su una macchina speciale (pressa), sono generalmente costituiti da due gusci (parte fissa e parte mobile) che vengono fortemente premuti l'uno contro l'altro durante lo stampaggio e quindi separati per consentire l'espulsione del pezzo stampato. Oltre a questi gusci, lo stampo può comprendere una o più anime destinate a formare le parti cave del pezzo e punzoni che consentono di riservare aperture nelle sue pareti. Il arrive fréquemment que l'on place dans le moule des « inserts » qui se retrouveront par la suite inclus dans la pièce : il s'agit le plus souvent d'éléments filetés qui pallient localement la résistance insuffisante du matériau constituant le corps de la pezzo.
I dispositivi per iniettare il materiale fuso sono molto diversi a seconda che si tratti di stampare un metallo o un materiale organico.
A differenza di altre lavorazioni in cui lo stampo è a perdere ( fusione in sabbia , fusione a cera persa , ecc. ), è indispensabile assicurarsi che le parti iniettate non si incastrino nei gusci e che possano, al contrario, andare a posto. fuori senza alcun deterioramento. È per questo motivo che le superfici comunque piccole non sono parallele alla direzione di estrazione ma si differenziano da essa per un piccolo angolo detto " sformo ".
Le parti a forma di secchio si contraggono durante il raffreddamento e talvolta stringono molto fortemente le anime attorno alle quali sono state versate, devono essere estratte mediante aste scorrevoli dette espulsori .
Parte in plastica stampata ad iniezione.
Parte della parte che si trovava nella cavità della parte mobile (espulsori).
Entrambe le foto mostrano una parte in plastica stampata ad iniezione. Possiamo facilmente intuire qui la forma dei due gusci che costituiscono lo stampo: uno è quasi piatto, l'altro ha, cavo, tutti i rilievi della parte. Quando i gusci si separano, la parte tende ovviamente a rimanere bloccata nel secondo guscio, quindi deve essere rimossa forzatamente. Le due tracce circolari che vediamo sul disco di base sono quelle delle estremità degli estrattori. Le piccole bave che si vedono sulle due parti più alte sono i resti del materiale plastico che si è infiltrato negli sfiati dello stampo, è infatti necessario prevedere degli orifizi affinché l'aria contenuta nell'incavo dello stampo possa essere evacuata quando viene introdotta la plastica.
Il design degli stampi è molto delicato. Oltre al fatto che le parti dovrebbero uscire facilmente, è importante assicurarsi che lo stampo sia completamente riempito prima che il materiale si solidifichi. Alcune parti vengono riscaldate, altre raffreddate, in modo da conferire allo stampo in produzione un certo equilibrio termico. Quest'ultimo è fornito dai circuiti di raffreddamento all'interno dello stampo. Anche la disposizione delle parti è molto importante per evitare la formazione di difetti come strappi, ritiri, crepe e porosità. Il software di simulazione consente ora di facilitare il lavoro altamente specializzato dei produttori di stampi.
Lo stampaggio ad iniezione permette di ottenere particolari molto precisi che molto spesso non richiedono lavorazioni successive. Per tutte le parti “anteriori”, in particolare quelle che costituiscono le parti a vista di elettrodomestici, televisori, cruscotti auto, ecc. , l'aspetto esteriore dipende direttamente dalla qualità dello stampo. Quest'ultimo subisce quindi, oltre ad un'accurata lavorazione mediante fresatura o elettroerosione , varie operazioni di finitura come la lucidatura e la cromatura dura. Il costo degli stampi è molto elevato e può essere ammortizzato solo dalla produzione di pezzi in grande serie.
Il materiale plastico prima della lavorazione si presenta sotto forma di granuli che raramente superano alcuni millimetri. Questi granuli vengono utilizzati per alimentare la coclea di plastificazione (tipo a vite senza fine); questo viene riscaldato e termoregolato tramite il manicotto di plastificazione. La rotazione della vite di plastificazione (azionata da un motore idraulico) e l'azione combinata della temperatura del manicotto consentono di rammollire i granuli di plastica (passaggio allo stato “fuso”: fluido o deformabile).
Processo di attuazione mediante iniezione di plastica:
I principali parametri da regolare sono:
Altri parametri:
Sono comunemente indicati nel settore come "presse a iniezione" o "presse a iniezione".
Il nome di pressa è dovuto al fatto che lo stampo è fortemente chiuso e compresso in una speciale pressa idraulica o elettrica.
Le presse ad iniezione sono classificate per tonnellaggio che può variare da 5 ton a 9.000 ton. Maggiore è il tonnellaggio, più la pressa è in grado di stampare pezzi con un'ampia area proiettata (nel piano di apertura dello stampo).
Ora gli ingegneri e gli uffici di progettazione hanno accesso a software per simulare l'iniezione di materie plastiche. Questo software, comunemente noto come “software di reologia ”, viene utilizzato per simulare le diverse fasi inerenti ad un ciclo di iniezione:
Questo software consente inoltre di simulare e ottimizzare la termica degli stampi e di prevedere il ritiro e la deformazione delle parti risultanti dal ciclo di stampaggio simulato.
I principali software di simulazione reologica per l'industria delle materie plastiche sono: