Comment fonctionnent les vis à billes utilisées dans les machines de moulage par injection ?
Oct 31, 2025
La vis à billes (souvent appelée « vis à billes ») vis") d'une machine à mouler par injection Il s'agit de son composant principal, souvent appelé le « cœur » de la machine. Son fonctionnement est un processus complexe intégrant la physique, la mécanique et la thermodynamique.En termes simples, sa tâche principale consiste à transporter, faire fondre, comprimer et homogénéiser des granulés de plastique solide, pour finalement injecter le plastique fondu dans la cavité du moule avec une pression et une vitesse suffisantes.Pour mieux comprendre son fonctionnement, on peut diviser son cycle de travail en plusieurs étapes : un cycle de travail complet d’une vis à billes de machine à mouler par injection. Lors d'un cycle d'injection complet, la vis à billes effectue principalement deux actions : une rotation et un déplacement axial. Son cycle de fonctionnement peut être divisé en trois étapes :1. Étape de rotation (plastification/dosage)Objectif : Transporter, chauffer, faire fondre et homogénéiser les granulés de plastique solide dans la trémie.Action : La vis mère tourne à grande vitesse à l'intérieur du cylindre mais n'avance pas (à ce moment-là, le cylindre d'injection à l'arrière de la vis mère relâche la pression, permettant à la vis mère de se rétracter grâce à la force de réaction du plastique pendant la rotation).Processus opérationnel :Alimentation et transport : les granulés de plastique tombent de la trémie dans le tambour. La rotation de la vis sans fin, à l’instar d’une vis dans un écrou, utilise le plan incliné du filetage pour propulser continuellement les granulés de plastique vers l’avant.Compression et fusion : La structure de la vis est divisée en trois sections de l'arrière vers l'avant : la section d'alimentation, la section de compression et la section de dosage.Section d'alimentation : La profondeur du filetage est relativement importante, principalement utilisée pour le transport stable de granulés solides.Section de compression : La profondeur du filetage diminue progressivement. Le plastique est alors fortement comprimé et cisaillé, tandis que la résistance chauffante extérieure au cylindre contribue également à son chauffage. Sous l’action combinée de la chaleur de cisaillement et du chauffage externe, le plastique solide fond rapidement et devient un fluide visqueux. En réalité, plus de 80 % de la chaleur de fusion provient de la chaleur de cisaillement générée par la rotation de la vis.Section de dosage : La profondeur du filetage y est minimale. Sa fonction principale est d’homogénéiser davantage la température et la composition du bain de fusion, garantissant ainsi la qualité uniforme du bain stocké en amont.Résultat : Le plastique fondu uniformément est poussé vers l'avant de la vis (au niveau de la buse), et la pression accumulée (contre-pression) repousse toute la vis vers l'arrière, réservant une quantité fixe de matériau fondu pour la prochaine injection.2. Phase de mouvement axial (pression d'injection/de maintien)Objectif : Injecter le plastique fondu mis de côté à l'étape précédente dans la cavité du moule à grande vitesse et à haute pression.Action : La vis cesse de tourner et, sous l'effet de la puissante poussée du cylindre d'injection, se déplace vers l'avant à grande vitesse comme un piston.Processus opérationnel :Injection : La vis avance à très grande vitesse, injectant le plastique fondu stocké à l’avant par la buse, le canal d’alimentation et l’orifice d’injection dans la cavité fermée du moule. Ce processus doit être réalisé très rapidement afin que le matériau fondu remplisse simultanément chaque recoin de la cavité.Pression de maintien : Lorsque la cavité est sur le point d’être remplie, la vitesse d’injection diminue, passant à une phase de « pression de maintien » à haute pression. La vis continue d’avancer lentement, exerçant une pression extrêmement élevée pour compenser le volume libéré par le refroidissement et le retrait du plastique, évitant ainsi les défauts tels que les marques de retrait et les manques de matière dans le produit.3. Réinitialisation (Préparation du cycle suivant)Objectif : Préparer la matière fondue pour le prochain cycle de moulage par injection.Action : Une fois la pression de maintien atteinte, la vis cesse son mouvement axial et se remet à tourner (retour à la première étape) pour la plastification et le dosage suivants. Le moule s’ouvre alors, éjecte le produit, puis se referme, en attendant la prochaine injection.Caractéristiques principales de conception de la vis à billesPour accomplir ces tâches complexes, la vis à billes elle-même est conçue avec une grande précision :Rapport longueur/diamètre (L/D) : rapport entre la longueur et le diamètre de la vis à billes. Un rapport L/D élevé favorise une meilleure plastification et une température plus uniforme. Les valeurs courantes se situent entre 18:1 et 25:1.Taux de compression : Rapport entre le volume de la première rainure filetée de la section d’alimentation et celui de la dernière rainure filetée de la section de dosage. Il détermine le degré de compression du plastique et est essentiel à l’efficacité de la fusion. Différents plastiques requièrent différents taux de compression.Conception en trois étapes : comme mentionné ci-dessus, la section d’alimentation, la section de compression et la section de dosage remplissent chacune leurs fonctions respectives, constituant ainsi la base du fonctionnement efficace de la vis-mère.En résumé, le fonctionnement d'une vis de machine à mouler par injection peut se visualiser comme suit :C'est comme un « hachoir à viande » : en tournant, il broie, coupe, mélange et transporte les matières.C'est comme un « piston » ou une « seringue » : en se propulsant vers l'avant, il injecte le « fluide » traité sous haute pression.C'est aussi un « générateur de chaleur » : grâce à son propre cisaillement rotationnel, il génère la majeure partie de la chaleur nécessaire pour faire fondre le plastique.Cette combinaison ingénieuse de « plastification rotationnelle » et d’« injection axiale » permet à la vis de la machine de moulage par injection de réaliser efficacement et précisément le processus de transformation des granulés solides en produits plastiques de précision.
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