Moulage par transfert de caoutchouc : le guide de décision de l'ingénieur pour les pièces complexes

Le moulage par transfert de caoutchouc est un procédé en moule fermé dans lequel une quantité mesurée de caoutchouc non durci est forcée d'un pot de transfert à travers des canaux dans une cavité chauffée, produisant des pièces sans flash avec des inserts métalliques en environ 3 à 10 minutes par cycle. Ce guide couvre la physique du processus, une comparaison en six contre le moulage par compression et injection, des données de coûts spécifiques, la compatibilité des élastomères entre cinq familles et un arbre de décision basé sur le volume qui montre lorsque le moulage par transfert gagne et quand il ne le fait pas.

Qu'est-ce que le moulage par transfert de caoutchouc ?

Moulage par transfert de caoutchoucLes charges de caoutchouc non durci d'origine sont pré-pesées dans le chargeur de caoutchouc non durci (alimentateur trans), puis déposées dans le pot de transfert (chambre de chargement).De là, la charge de caoutchouc non durci hautement pressurisée (via un piston hydraulique) est injectée à travers le système de canaux dans les cavités chauffées du moule, où a lieu la vulcanisation. (Par rapport au moulage par compression, où les charges de caoutchouc non durci sont chargées directement dans la cavité.).

Le processus existe juste entre la compression et l'injection dans presque tout : coût d'outillage, temps de cycle, tolérance et économie volumétrique C'est cette position intermédiaire que les ingénieurs se tournent automatiquement vers elle où la compression seule ne peut pas et la facture d'outillage $25,000-$50,000 de l'injection ne serait pas économiquement viable aux volumes annuels.

À quoi sert le moulage par transfert ?

Le moulage par transfert est principalement employé pour fabriquer des pièces en caoutchouc avec un insert métallique intégré, c'est-à-dire. composants liés caoutchouc-métal, [TRADUCTION], les joints à géométrie complexe qui nécessitent un flash proche de zéro, et lorsque l'outillage d'injection serait trop grand pour les quantités moyennes produites Le moulage par transfert domine quatre industries : le gaz naturel (joints de face pour vannes à gaz), l'électricité (moulés autour des contacts de fils à bouchons d'étincelles), l'hydraulique (joints à lèvres et joints à ventouses en U à arêtes vives) et l'aérospatiale (boîtiers résistants aux vibrations avec noyaux en métal collé).

Comment fonctionne le moulage par transfert de caoutchouc (procédé en 6 étapes)

 

Le moulage par transfert de caoutchouc est un processus qui mélange les avantages de la charge de compression et le flux de moulage par injection entraîné par la pression C'est ce qui se produit de la préforme à la pièce finale :

1. Préparation préforme Le caoutchouc durci sous forme de limace (“pre-form”) est pesé et façonné pour s'adapter à toutes les cavités du moule ainsi qu'au système de carotte (généralement 5-15% de volume supplémentaire).
2. Insérer une préforme dans le pot de transfert La préforme est chargée dans le pot de transfert, une cavité remplie d'un cylindre comme indiqué ci-dessous, qui se trouve au-dessus de la plaque à cavité. Le moule étant fermé sous le plateau de presse, le cycle commence.
3. Compression du piston Un piston hydraulique tombe dans le pot de transfert, poussant vers le bas contre le caoutchouc chauffé, exerçant une force comprise entre 10 et 20 MPa et pompant le caoutchouc chauffé à travers l'ensemble de carotte jusqu'aux cavités.
4. Remplissage de cavité. Le caoutchouc fondu s'écoule à travers les glissières dans 4 cavités 30. une seule préforme peut remplir des centaines de petites cavités lorsque la disposition des coureurs est équilibrée.
5. Vulcanisation sous chaleur et pression. Maintien du moule à 150 °C180 °C pendant 3 minutes (plus long pour les sections épaisses) tandis que l'élastomère thermodurci se réticule dans sa forme élastique finale.
6. Éjection et dégonflage Une fois le piston rétracté, le moule s'ouvre et les pièces finies s'éjectent. Tout tampon de carotte et tout flash mineur sont souvent rasés (le seul post-usinage nécessaire).

Combien de temps dure le processus de moulage par transfert ?

Un cycle de transfert complet : charge-fermeture-durcissement-éjection-transfert prend 3 à 10 minutes pour la plupart des pièces techniques en caoutchouc, avec des parois les plus épaisses (épaisseur de paroi > 10 mm) s'étirant jusqu'à 15 minutes et des joints les plus fins réduisant à 90 à 120 secondes. Plus rapide que le moulage par compression (5 à 15 minutes) car la chaleur est transférée du caoutchouc extrudé lorsqu'il est poussé à travers le système de germes, plus lentement que moulage par injection de caoutchouc (0,5-3 min) parce que la préforme doit être mesurée et rechargée manuellement Pour le contexte, le moulage par transfert de résine haute pression (HP-RTM) utilisé dans des pièces comme les panneaux de porte d'automobile prend 1-5 min par cycle contre 30-60 min pour le processus liquide à l'ancienne.

Moulage par transfert vs Moulage par compression vs Moulage par injection : la matrice de décision

Toute pièce en caoutchouc réalisable avec moulage par transfert peut également être moulée par compression ou moulée par injection, la question étant de savoir laquelle coûte le moins par bonne pièce au volume désigné. Vous trouverez ci-dessous un tableau qui convertit les compromis de performances typiques en chiffres économiques réels.

Ces chiffres sont importants parce que les processus ne se chevauchent pas seulement ; à certaines tailles de lots un processus en fait “wins” comme le plus rentable En dessous de 5 000 parties/an, les coûts d'outillage amortis de $2K-$8K pour la compression (en tenant même compte du temps post-usinage) surpassent le transfert à cause de son temps de cycle long À 100 000 parties et plus, le temps de cycle d'injection beaucoup plus court ($25 K+ prime d'outillage) rend le coût par pièce si bas que le prix d'outillage supplémentaire est insignifiant dans le milieu 5 K-mois d'injection particulier ou peu de transfert.

La règle 5-30-50 pour le spot doux du moulage par transfert

De la communication d'approvisionnement de chaque fabricant, il existe en effet une règle empirique simple pour le moment où le transfert devient le processus optimal Sans exception, sélectionnez le moulage par transfert si ces trois conditions sont remplies :

• En supposant 12 mois de travail par an, plus de 5 000 pièces/an donnent un outillage amorti dépensé d'au moins $6,5 K, mais pas une hausse élevée que vous devriez regarder l'argent et la ferraille jusqu'à ce que vous puissiez vous permettre l'injection
• Trente cavités ou moins, le nombre maximum est tel que la pression du coureur se répartira uniformément et que le processus ne se transformera pas en bancs de coureurs déséquilibrés
• Volume de tir de 50 cm ou moins Volume maximum de préforme de telle sorte qu'une seule forme puisse remplir normalement toutes les cavités sans nécessiter de temps de séjour thermique (ce qui entraînerait une compression dans la gamme d'outils de plusieurs milliers de dollars).

When any two of these three parameters are exceeded – case in point, 200,000 parts/year and 60 cavities – the 5-30-50 Rule says move to moulage par injection de caoutchouc. Lorsque les trois paramètres sont dépassés, le moule de compression devient souvent meilleur en termes de coût. Bien qu’elle ne soit pas infaillible, cette règle semble englober environ 801TP20 T de scénarios RFQ réels dans la pratique.

Quel est le meilleur : moulage par transfert ou moulage par injection ?

Le moulage par transfert gagne si le volume de la pièce est inférieur à ~50 000/an ET la pièce a des inserts métalliques/a besoin d'arêtes vives (joint à lèvres, U-cups).Le moulage par injection gagne lors d'exécutions de production supérieures à ~100 000/an avec une géométrie simple et aucun insert métallique ; “moyen du volume de” doit être branché sur une équation totale du coût de possession : cycle d'injection d'une minute@4 fois le débit mange la prime d'outil $25 K dans quelques milliers de pièces, vous devez donc toujours vous attendre à ce qu'un ingénieur d'approvisionnement exécute une décision pommes-à-apples coût de“ par équipe d'analyse de coût de démarrage et de démarrage au lieu de calcul au lieu de l'une évaluation initiale.

Avantages et limites du moulage par transfert de caoutchouc

Une ventilation honnête des avantages et des inconvénients peut être plus instructive qu'une liste de caractéristiques car les faiblesses du moulage par transfert sont prévisibles et les gains sont spécifiques à la géométrie et au volume plutôt qu'applicables universellement.

Quand choisir le moulage par transfert : un cadre de décision

La sélection de l'équipement n'est pas une variable pour les pièces en caoutchouc Voici l'organigramme de sélection du processus par ordre de priorité :

Deux questions : “Y a-t-il des inserts métalliques ?” et “Quel est le volume annuel ?” craque généralement la réponse à la présélection RFQ en moins de 30 secondes. Les services de moulage par transfert de caoutchouc de Engelhardt peut livrer un devis d'examen et d'outillage DFM en deux jours ouvrables, avec une production à double base (Chine et Thaïlande) afin de minimiser les tarifs pour les acheteurs américains et européens.

Matériaux et applications : Compatibilité des élastomères pour le moulage par transfert

Le moulage par transfert fonctionne avec presque tous les élastomères thermodurcis, et la majorité des plastiques thermodurcis (époxy, phénolique).Le choix du bon matériau affecte tous les autres aspects du processus : température du moule, temps de durcissement, stabilité de la durée de vie des pièces, tolérance thermique et détermination du type d'alliage est généralement la première discussion que l'ingénieur de conception a avec le mouleur. ASTM D1418 nomenclature définit les différentes classes d'élastomères, et ASTM D2000 spécifications de qualité/type/classe pour les produits en caoutchouc de qualité automobile.

Cinq composés représentés ici sont principalement utilisés dans les applications de moulage par transfert industriel.

Une bizarrerie, rarement notée dans les guides de processus et de dépannage : 1TP15 T et HCR (caoutchouc haute cohérence) sont des “silicone” sur leur fiche technique, mais fonctionnent à des températures de moule différentes (177-204 vs 157-200 C) et des produits chimiques de durcissement. Les performances de moulage continues de l'outil HCR ne peuvent pas simplement être transférées dans un cycle 1TP15 T sans ajustements du profil thermique. Un fait étonnamment nouveau pour de nombreux clients en silicone de première fois. Pour les pièces en caoutchouc compliquées avec des caractéristiques métalliques intégrées, le collage caoutchouc-à-métal se produit dans le moulage par transfert de cavité, en l'amorçant l'insertion de la solution de chargement dans la solution de liaison par insertion dans la cavité.

“Chaque fois qu'une spécification de pièce nécessite un moulage par transfert avec des inserts métalliques, la première question posée par nos responsables dans le service des achats ne porte pas sur le volume ou la tolérance, mais sur le primaire d'adhésion souhaité par le client sur la surface d'insertion Cette seule réponse déterminera le temps de cycle, le taux de rejet, et SI la pièce y parviendra par des tests de vibration Nous recevons souvent des dessins de tolérance sans l'amorce spécifiée, et nous citons en nous donnant plus de place jusqu'à ce que nous obtenions cette réponse.”

 

Les guides industriels attribuent rarement des valeurs aux coûts de moulage par transfert de caoutchouc, car tous les facteurs dollar de géométrie, nombre de cavités, composé, revêtement de cavité, insert de détail de moyenne de la teneur en matière de déformation. Il existe cependant suffisamment d'informations publiées pour développer un modèle de coût crédible, et la valeur est importante car les équipes d'achat citant le moulage par transfert contre le moulage par injection fonctionnent avec des hypothèses erronées selon lesquelles ‘ le transfert est toujours moins cher ’

Le délai d'exécution passe à des tendances similaires : la livraison nominale du moule est disponible à 3-4 semaines (mais la fenêtre ‘ monde réel ’ de PO à premier article est un peu plus longue pour les fournisseurs 6-10 semaines une fois que vous prenez en compte l'examen DFM, échantillonnage et qualification dimensionnelle), bien que dans les coulisses, les acheteurs américains et européens travaillant avec les Asiatiques puissent chercher à faciliter une production à double base (outillage chinois + moulage thaïlandais, ou l'inverse) qui vous permettrait d'économiser 15-25% droits sur les composants importés de certains codes du barème tarifaire harmonisé sans ajouter au délai un type très spécifique de levier d'économie de coûts ceux qui disposent de capacités mondiales de chaîne d'approvisionnement d'un seul pays. obtenez un devis de moulage par transfert lorsque les deux sites de production sont classés à l'avance, la plupart des mouleurs demandent le dessin de la pièce, le volume annuel et la qualité du matériau cible avant de citer.

Le moulage par transfert de caoutchouc est-il plus précis que le moulage par compression ?

Réponse

Oui, par environ une classe de tolérance Le moulage par transfert tient ±0,10 mm avec un outillage standard et ±0,05 mm avec un outillage de précision ; le moulage par compression se rapproche de ±0,20 mm. Pour les caractéristiques plus serrées que ±0,05 mm, aucun des deux processus ne gagne le moulage par injection ou ne prévoit une étape d'usinage secondaire.

Quelle est la différence entre le moulage par transfert et le moulage par transfert de résine (RTM) ?

Réponse

Le moulage par transfert de résine (RTM) est un procédé composite dans lequel de la résine thermodurcie liquide est injectée dans un moule fermé contenant un renfort sec, généralement simplement du verre ou de la fibre de carbone Il est utilisé pour fabriquer des pièces composites renforcées par des fibres, et non des produits en caoutchouc pur L'outillage RTM conventionnel fonctionne entre environ 30-60 minutes par cycle ; les variantes haute pression utilisées dans les composites automobiles peuvent utiliser des cycles d'injection de 1-5 min. Le moulage par transfert de caoutchouc n'implique pas de renfort de fibres, et implique nécessairement du caoutchouc vulcanisé, mais il s'agit d'un procédé conceptuellement lié : utilisé pour traiter l'élastomère non durci en pièces finies de caoutchouc solide ou de caoutchouc lié et de composants métalliques.

Quelle est la durabilité des produits en caoutchouc moulé par transfert ?

Réponse

Tous les résultats de durabilité rapportés concernent le composé utilisé, et non la technique de traitement Une pièce 1TP9 T moulée par transfert utilisée pour les applications de joints de système d'eau a soutenu 15-25 ans de service ; le même concept utilisé dans les applications 1TP13 T extérieures fracturées en 2 ans à partir d'une attaque à l'ozone De manière similaire, le procédé lui-même a une stabilité dimensionnelle et un contrôle de flash légèrement meilleurs que le moulage par compression, ce qui conduit à une plus grande cohérence dans les surfaces d'étanchéité et à une durée de vie prolongée en tant que joint dans les applications fluides Si votre application implique des températures élevées ou des produits chimiques agressifs, les composés 1TP14 T ou 1 TP16 T sont le choix recommandé indépendamment de la technologie de moulage. Choisissez d'abord les matériaux de la partie, puis le processus de choisir les matériaux, puis le processus de la seconde.

Peut transférer des inserts métalliques de poignée de moulage ?

Réponse

Oui : c'est presque le seul avantage du moulage par transfert par compression. Les inserts métalliques sont chargés dans la matrice à cavité avant la fermeture du moule, et le caoutchouc se transfère autour de l'insert sous pression formant un joint mécanique minimal. Les applications typiques incluent les supports de choc, les bagues du système d'entraînement, les joints faciaux et les joints de connecteur électrique où une borne électrique métallique est formée dans le corps en caoutchouc. La surface de l'insert est généralement prétraitée avec un apprêt chimique tel que Chemlok ou Megum pour établir une liaison caoutchouc-métal en présence de vibrations et de cycles thermiques. En savoir plus sur capacités d'insertion et de surmoulage pour les pièces collées.

Quelle est la quantité minimum de commande pour les pièces moulées de transfert sur mesure ?

Réponse

Les quantités d'ordre minimum dans le moulage par transfert sont déterminées par l'amortissement de l'outillage, et non par l'économie par course Une fois l'outillage payé, la plupart des mouleurs acceptent les commandes de 5002 000 pièces par mainlevée et certains exécuteront des lots d'essai plus petits de 1002 équipes50 pièces lors de la première approbation d'article pour les échantillons de qualification Cependant, MOQ est rarement la bonne question à poser en premier La décision la plus importante est de savoir si l'investissement d'outillage est justifié à votre volume annuel attendu (l'avantage annuel de la demande à travers l'outil de moulage restera sous environ 2 00 pièces, le moulage par compression, le moulage par compression, le moulage par compression produit presque toujours un coût total, le moulage, le moulage par compression, le moulage par compression, le moulage par compression par compression par compression par les volumes d'essai par compression par les volumes d'achat produit toujours un coût total par rapport au-coût par la perte par la perte par rapport au-0, le coût par injection par le coût, le coût par le coût par le coût par MOQ doit.

Un mot sur les sources : les chiffres sur les fourchettes de coûts et de dollars d'outillage dans ce guide proviennent de références industrielles publiées telles que les moules H&H, les manuels sur les élastomères, etc. Ce sont des exemples typiques et ne reflètent pas les moyennes, les devis réels dépendent de la complexité des pièces, nombre de cavités, matériau et coût local de la main-d'œuvre. Lorsque nous indiquons des fourchettes, c'est pour des considérations de décision, n'hésitez pas à demander un devis test en cas de projet basé sur votre dessin.

Cet article a été rédigé par un groupe d'ingénieurs à 1TP2 T et recoupé avec 1TP8 T D 1418, 1TP8 T D 2000 et 1TP8 T D 5289,