Le moulage par insertion est une technologie pertinente dans la production actuelle. Il est utilisé pour fixer du métal ou d'autres éléments au plastique. Ce procédé permet d'obtenir un composant unifié, résistant et solide. Au lieu de devoir assembler les pièces étape par étape après les avoir moulées, la technique du moulage par insertion permet de les fusionner. Cela permet d'économiser du temps et de la main-d'œuvre et d'améliorer la qualité du produit.

La Chine est un mammouth dans le domaine du moulage par insertion. Elle assure une production rentable. Des usines de haut niveau et une main-d'œuvre qualifiée ont été établies dans le pays. La Chine est un producteur de matériaux polyvalents. Elle est à la tête de la production mondiale.

Ce document traite du moulage par insertion, de son processus, des types d'inserts, des matériaux, de la conception, des lignes directrices disponibles, de son utilisation, de ses avantages et de sa comparaison avec les processus de moulage dans la production contemporaine.

Qu'est-ce que le moulage par insertion ?

Le moulage par insertion est un procédé de moulage du plastique. Une pièce assemblée, généralement en métal, est placée dans un moule. L'étape suivante consiste à injecter du plastique en fusion autour de la pièce. Lorsque le plastique devient dur, l'insert plastique devient un composant du produit final. Cette technique est utilisée dans les secteurs de l'électronique et de l'automobile, ainsi que dans l'industrie des équipements médicaux.

Le grand avantage du moulage par insertion est la solidité et la stabilité. Les pièces plastiques insérées dans le métal sont plus solides en termes de résistance mécanique. Elles peuvent également être filetées et s'usent moins avec le temps. Ceci est particulièrement important pour les pièces qui doivent être vissées ou boulonnées à plusieurs reprises.

Types d'inserts

Les inserts utilisés dans le moulage par insertion ont différentes variétés, qui sont utilisées en fonction de l'objectif visé.

Inserts métalliques

Les inserts métalliques sont les plus répandus. Ils sont en acier, en laiton ou en aluminium. Ils sont utilisés sur les trous filetés pour assurer une résistance structurelle ou mécanique.

Insertions électroniques

Les composants électroniques qui peuvent être moulés pour apparaître sous forme de plastique sont les capteurs, les connecteurs ou les petits circuits. Cela garantit leur sécurité et la réduction des processus d'assemblage.

Autres matériaux

Certains inserts sont fabriqués en céramique ou en matériaux composites pour être utilisés à des fins spéciales. Ils sont utilisés dans les cas où une résistance à la chaleur ou une isolation est nécessaire.

Choisir le bon encart

La décision dépend du rôle de la pièce et du type de plastique. Les principaux critères sont la compatibilité, la résistance et la durabilité.

Le processus de moulage par insertion

Le moulage en une seule étape consiste à incorporer un élément métallique ou autre dans un outil en plastique. L'insert est inséré dans le produit final. Il s'agit d'un processus plus solide et plus rapide que l'assemblage des pièces qui suit.

Préparation de l'insert

L'insert est rincé afin d'en extraire toute la saleté, la graisse ou la rouille. Il est aussi parfois recouvert d'une couche ou d'une couche rugueuse afin qu'il soit collé au plastique. Il n'est pas détruit par le plastique chaud lorsqu'il est préchauffé à 65-100 °C.

Mise en place de l'insert

L'insert est placé avec beaucoup de soin dans le moule. Des robots peuvent l'insérer dans de grandes usines. Des goupilles ou des pinces le maintiennent fermement. Le positionnement de la droite empêchera tout mouvement lors du moulage.

Injection de plastique

Pour ce faire, le plastique fondu est injecté autour de l'insert. Leur température est comprise entre 180 et 343°C. La pression est comprise entre 50 et 150 MPa. Pour être efficace, la pression de maintien doit être de 5 à 60 secondes.

Refroidissement

Il s'agit d'une solidification du plastique. Les petites pièces prennent 10 à 15 secondes, et les grandes pièces 60 secondes ou plus. Des canaux de refroidissement empêchent l'échauffement.

Éjection de la pièce

Le moule et les broches d'éjection expulsent la pièce. De petites opérations de finition ou d'ébarbage peuvent ensuite être effectuées.

Points importants

La dilatation du métal et du plastique n'est pas la même. Le préchauffage et le contrôle constant de la température du moule diminuent les contraintes. L'utilisation de capteurs dans les machines modernes permet d'obtenir des résultats uniformes en termes de pression et de température.

Paramètres clés :

Types d'injections courantes à façonner 

Il existe différents types d'inserts utilisés dans le moulage par injection, qui dépendent de l'utilisation qui en est faite. Chacun de ces types contribue à la résistance et aux performances de la pièce finale.

Inserts métalliques filetés

Les inserts filetés peuvent être en acier, en laiton ou en aluminium. Ils permettent de visser et de boulonner un certain nombre de fois sans que le plastique ne se brise. Ce dernier cas est courant dans les automobiles, les appareils électroménagers et l'électronique.

Inserts à sertir

Les inserts press-fit sont ceux qui sont installés dans un composant moulé sans aucune fixation supplémentaire. En se refroidissant, le plastique retient l'insert et le stabilise très bien et puissamment.

Inserts thermofixés

Cette étape est suivie par le processus de thermofixation des inserts. Lorsqu'on les laisse refroidir, les inserts chauds fusionnent dans une certaine mesure avec le plastique environnant, créant ainsi une liaison très solide. Ils sont généralement utilisés dans les thermoplastiques, par exemple le nylon.

Inserts ultrasoniques

Dans une vibration, des inserts ultrasoniques sont installés. Le plastique fond dans la zone entourant l'insert et devient dur pour créer un ajustement serré. Il s'agit d'une méthode précise et rapide.

Choisir le bon encart

Le choix de la droite et de la gauche dépend du type de plastique, de la conception de la pièce et de la charge prévue. Les inserts métalliques ont été choisis en fonction de leur résistance, et les inserts spéciaux, comme les inserts thermofixés et les inserts à ultrasons, ont été évalués sur la base de leur précision et de leur durabilité.

Règles de conception dans l'industrie du moulage par injection d'inserts

La conception des pièces à insérer par moulage doit être correctement planifiée. Une conception précise permet d'obtenir une adhérence, une précision et une permanence élevées.

Placement de l'insert

Les inserts seront insérés à un endroit où ils seront bien placés pour être soutenus par le plastique. Ils ne doivent pas être très proches des murs ou des bords fins, car cela peut entraîner des fissures ou des déformations.

Epaisseur du plastique

Veillez toujours à ce que les parois qui entourent l'insert soient de la même épaisseur. Un changement brusque d'épaisseur peut entraîner un refroidissement et un retrait inégaux. L'insert a généralement une épaisseur de 2 à 5 mm, ce qui est suffisant en termes de résistance et de stabilité.

Compatibilité des matériaux

Prenez du plastique et remplissez-le de matériaux adhésifs. Un exemple est le nylon qui peut être utilisé avec des inserts en laiton ou en acier inoxydable. Il faut éviter les mélanges qui deviennent excessifs à la chaleur.

Conception des moules

Ajoutez au moule une bonne position de la porte et des dispositifs de refroidissement. Le plastique doit pouvoir se déplacer librement autour de l'insert et ne doit pas emprisonner d'air. Les températures sont stabilisées par des canaux et empêchées de se déformer.

Tolérances

Tolérances correctes des composants de la plaquette dans la conception. Il suffit d'un petit espace de jeu de 0,1-0,3 mm pour que l'insert soit parfaitement ajusté, sans être lâche ou dur.

Caractéristiques de renforcement

L'insert doit être étayé par des nervures, des bossages ou des goussets. Ces propriétés sont alors largement réparties, ce qui permet d'éviter les fissures ou les mouvements des inserts.

Matériaux de surmoulage inappropriés à utiliser dans un processus de moulage par insertion

Le processus idéal est le moulage de l'insert ; cependant, le plastique est facilement fondu et s'écoule facilement tout au long du processus de moulage. Le plastique doit également être fixé à l'insert pour créer une pièce robuste. La préférence est donnée aux thermoplastiques car ils possèdent les bonnes caractéristiques de fusion et d'écoulement.

Styrène Acrylonitrile Butadiène Styrène

L'ABS n'est pas seulement dimensionnel, il est aussi facile à travailler. Il est particulièrement adapté à l'électronique grand public et à d'autres produits qui exigent un haut niveau de précision et de stabilité.

Nylon (polyamide, PA)

Le nylon est résistant et flexible. Il est généralement soudé à des inserts métalliques pour former une structure, par exemple un support automobile ou un élément de construction.

Polycarbonate (PC)

Le polycarbonate n'est pas seulement exempt de fissures, il est également résistant. Il s'applique principalement aux boîtiers électroniques et aux équipements médicaux, ainsi qu'à d'autres équipements qui requièrent une certaine durabilité.

Polyétheréthercétone (PEEK)

Le PEEK présente un avantage concurrentiel par rapport à la chaleur et aux produits chimiques. Il pourrait être utilisé dans les domaines de l'ingénierie de haute performance, de l'aérospatiale et de la médecine.

Polypropylène (PP)

Le polypropylène n'est pas visqueux et ne réagit pas non plus à un grand nombre de produits chimiques. Il est utilisé pour les biens domestiques et de consommation, ainsi que pour les pièces automobiles.

Polyéthylène (PE)

Le polyéthylène est bon marché et élastique. Il est principalement utilisé dans le domaine de l'éclairage, par exemple pour les emballages ou les boîtiers de protection.

Polyuréthane thermoplastique (TPU) et élastomère thermoplastique (TPE)

Le TPU et le TPE ressemblent à du caoutchouc, sont souples et élastiques. Ils sont parfaits pour surmouler des poignées, des joints ou des pièces qui doivent absorber les chocs.

Choisir le bon matériau

Le choix du matériau de surmoulage est dicté par la fonctionnalité de la pièce, la tâche de l'insert et son fonctionnement. Le matériau doit également être un plastique de bonne fluidité qui adhère à l'insert, tout en offrant la résistance et la flexibilité requises.

Géométrie de la pièce et placement de l'insert :

 Cette caractéristique s'applique à toutes les pièces.

 Géométrie de la pièce et placement de l'insert :

 C'est une caractéristique qui pourrait s'appliquer à n'importe quelle pièce.

Le maintien de l'insert dépend de la forme de la pièce. Le positionnement de l'insert doit être tel que le plastique qui l'entoure soit suffisant. Il ne faut pas que l'assurance soit trop proche des bords ou des parois étroites, car elle risque de se fissurer ou de se plier.

L'épaisseur du plastique entourant l'insert doit être régulière. Un changement soudain d'épaisseur peut entraîner un refroidissement ou une contraction non uniforme. Dans le cas de l'insert, une épaisseur normale de 2 à 5 mm de plastique est suffisante en termes de résistance et de stabilité.

Les caractéristiques de conception qui peuvent être utilisées pour soutenir l'insert sont les nervures, les bossages et les goussets. Ces éléments contribuent à la dispersion des contraintes et à l'inhibition des mouvements. Une fois l'insert correctement installé, on est assuré que la pièce est en place et qu'elle fonctionne efficacement.

Comparaison technique des thermoplastiques pour le moulage par insertion

Les avantages du moulage par insertion

Des pièces solides et durables

Un processus de moulage par insertion implique la combinaison de plastique et de métal en une seule entité. Les composants sont ainsi résistants, robustes et peuvent être réutilisés à l'infini.

Réduction de l'assemblage et de la main-d'œuvre

L'insert sera inséré dans le plastique et aucun assemblage supplémentaire ne sera nécessaire. Cela permet d'économiser du temps et de la main-d'œuvre et de réduire le risque d'erreurs lors de l'assemblage.

Précision et fiabilité

L'insert est solidement fixé au moulage. Cela garantit que les dimensions sont identiques et que la résistance mécanique est accrue pour augmenter la fiabilité des pièces.

Flexibilité de la conception

La fabrication de modèles complexes à l'aide du moulage par insertion serait difficile à réaliser par le biais d'un assemblage conventionnel. Il est possible d'utiliser le métal et le plastique dans une nouvelle combinaison pour répondre à des exigences fonctionnelles.

Rapport coût-efficacité

Le moulage par insertion permet également de réduire les déchets de matériaux, ainsi que les coûts d'assemblage pour les gros volumes de production. Il améliore l'efficacité et la qualité globale des produits, d'où une rentabilité à long terme.

Les applications du moulage par insertion

Industrie automobile

L'industrie automobile est une application typique de la moulage par insertion. Les composants en plastique sont dotés d'inserts métalliques qui leur confèrent une certaine solidité, comme les supports, les pièces de moteur et les connecteurs. L'assemblage est ainsi réduit et la durabilité accrue.

Électronique

Électronique. L'avantage du moulage par insertion est qu'il est possible d'ajouter des connecteurs, des capteurs et des circuits à un boîtier en plastique. Cela garantit la sécurité des composants fragiles et facilite le processus d'assemblage.

Dispositifs médicaux

La technologie du moulage par insertion est très utilisée dans les appareils médicaux qui exigent un haut degré de précision et de longévité. Elle s'applique à la production d'équipements chirurgicaux, d'équipements de diagnostic et de combinaisons plastique-métal durables.

Produits de consommation

Les biens de consommation tels que les outils électriques, les appareils électroménagers et les équipements sportifs sont principalement moulés par insertion. Il renforce et simplifie l'assemblage du processus et permet des conceptions ergonomiques ou complexes.

Applications industrielles, aérospatiale.

Le moulage par insertion est également utilisé dans les industries lourdes et l'aérospatiale. Les plastiques hautes performances chargés de métal permettent d'obtenir des pièces légères et solides, résistantes à la chaleur et à l'usure.

Matériaux utilisés

L'action du mode de moulage par insertion nécessite des matériaux appropriés pour le plastique et l'insertion. Le choix se traduira par la puissance, la stabilité et le rendement.

Inserts métalliques

Les inserts métalliques sont généralement utilisés parce qu'ils sont rugueux et durables. Il s'agit principalement d'acier, de laiton et d'aluminium. L'acier peut être utilisé pour les pièces soumises à une charge, le laiton ne se corrode pas et l'aluminium est léger.

Inserts en plastique

Les inserts en plastique sont résistants à la corrosion et légers. Ils sont utilisés dans les applications à faible charge ou dans les pièces non conductrices. Les inserts en plastique peuvent également être façonnés dans des formes complexes.

Les plaquettes en céramique et en composite.

Les inserts en céramique et en composite sont utilisés pour obtenir une résistance à la chaleur, à l'usure ou aux produits chimiques. Ils sont normalement utilisés dans les domaines aérospatial, médical et industriel. Les céramiques sont résistantes aux températures élevées et les composites sont également rigides tout en ayant une faible dilatation thermique.

Surmoulages thermoplastiques

L'environnement de l'insert est un thermoplastique qui est généralement un plastique. Les options disponibles comprennent l'ABS, le nylon, le polycarbonate, le PEEK, le polypropylène, le polyéthylène, le TPU et le TPE. L'ABS est moulable et stable, le nylon est souple et solide, et le polycarbonate est un matériau résistant aux chocs. Le TPU et le TPE sont des matériaux souples et caoutchouteux utilisés comme joints ou poignées.

Compatibilité des matériaux

Le plastique et le métal sont censés croître en proportion l'un par rapport à l'autre afin d'éliminer les tensions ou les déformations. Les plastiques doivent être collés à l'insert pour éviter qu'ils ne se séparent. Dans les inserts en plastique, le matériau de surmoulage doit être pourvu d'un adhésif afin de garantir sa solidité.

Conseils pour la sélection des matériaux

Tenez compte de la charge, de la température, de l'exposition aux produits chimiques et de la conception de la pièce. Les inserts métalliques sont durables, les inserts plastiques sont légers et les céramiques peuvent résister à des conditions extrêmes. Le matériau de surmoulage doit pouvoir répondre à toutes les exigences fonctionnelles. 

Analyse des coûts

Le plastique inséré permettra d'économiser l'argent qui aurait été utilisé pour la fixation des pièces individuelles. La réduction des niveaux d'assemblage se traduira par une diminution du nombre d'ouvriers et une accélération de la vitesse de production.

Les coûts initiaux de moulage et d'outillage sont plus élevés. Les moules multiplex ayant un ensemble d'inserts dans une certaine position sont plus coûteux. Toutefois, le coût unitaire est plus faible lorsque le niveau de production est élevé.

Le choix du matériau est également un facteur de coût. Les inserts en plastique sont moins coûteux que les inserts en métal. Le PEEK est un plastique de haute performance qui est coûteux par rapport aux plastiques largement utilisés, notamment l'ABS ou le polypropylène.

Dans l'ensemble, le prix du moulage par insertion sera minime pour les volumes de production moyens à élevés. Il permettra d'économiser du temps d'assemblage, d'améliorer la qualité des pièces et de réduire les coûts de production à long terme.

Les problèmes liés au moulage des inserts

Malgré la grande efficacité du moulage par insertion, il présente également des problèmes :

Dilatation thermique : Nous aurons des différences de taux et donc des déformations dans le métal et le plastique.

Insérer le mouvement : Les inserts peuvent se déplacer, dès le processus d'injection, s'ils ne sont pas solidement fixés.

Compatibilité des matériaux : Tous les plastiques ne sont pas compatibles avec tous les métaux.

Coût de l'outillage et de la mise en place des moules pour les petites séries : L'outillage et la mise au point des moules peuvent être coûteux pour de très petites quantités.

Ces problèmes sont réduits au minimum grâce à une bonne conception, à la préparation des moules et au contrôle du processus.

L'avenir du moulage par insertion

Le moulage par insertion est en phase de développement. De nouveaux matériaux, des machines améliorées et l'automatisation sont utilisés pour accroître l'efficacité, et l'impression 3D et les processus de fabrication hybrides deviennent également des opportunités. Grâce à sa capacité à produire des pièces légères, solides et précises en raison de la nécessité des pièces, le moulage par insertion sera un processus de production important.

Lorsqu'il s'agit d'assistance avec Sincere Tech

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Conclusion

Moulage d'insertion est un processus de production souple et efficace. Il permet aux concepteurs d'utiliser un seul composant puissant qui est une combinaison de métal et de plastique. L'utilisation du moulage par insertion dans les industries au fil des ans est due à ses avantages, notamment sa puissance, sa précision et son faible coût. Mais il devient de plus en plus confiant avec les progrès des matériaux et de l'automatisation. La solution à la fabrication par moulage par insertion est le gain de temps, la réduction des coûts et les produits de haute qualité dans le contexte de la fabrication moderne.