Calculateur Canal d'Alimentation
Calculez le diamètre du canal.
Introduction
Le Calculateur de Conception de Canal est un outil d'ingénierie destiné au dimensionnement des canaux principaux, des canaux secondaires et des seuils (gates) dans un moule d'injection plastique. Son objectif est de maîtriser la résistance à l'écoulement, la perte de charge et l'équilibre de remplissage des moules multi-empreintes, paramètres qui déterminent la conformité dimensionnelle, la qualité de surface et la répétabilité d'un lot à l'autre. Un système de canaux équilibré (balanced runner, configuration H ou X) maintient l'écart de temps de remplissage entre empreintes en-dessous de ±5 %, évitant les défauts comme les manques de matière, les lignes de soudure visibles et les différences de teinte entre pièces issues du même moule. Le calculateur compare les sections circulaire, semi-circulaire et trapézoïdale : la section circulaire offre la perte par friction la plus faible à diamètre hydraulique égal, tandis que la trapézoïdale s'usine dans une seule moitié de moule et réduit le coût d'outillage. Il prend en compte la viscosité du polymère, la température de paroi et l'épaisseur de la couche figée (frozen layer) : les matériaux à viscosité élevée comme le PA66, le PC ou les composés renforcés fibre de verre génèrent des pertes de charge non linéaires, imposant des diamètres plus grands ou des longueurs réduites. L'outil intègre également le choix entre canal froid et canal chaud : le canal chaud maintient le polymère à température de mise en œuvre et supprime la carotte à chaque cycle, alors que le canal froid coûte moins cher à fabriquer mais produit de la matière solidifiée par injection. Les concepteurs disposent ainsi d'une base quantitative pour définir le système d'alimentation, la position du seuil et l'équilibre multi-empreintes avant l'usinage du moule.
Comment ça marche
Le cœur du calcul est l'équation de Hagen-Poiseuille pour un écoulement laminaire en conduite : ΔP = (8 · μ · L · Q) / (π · r⁴), où ΔP est la perte de charge, μ la viscosité dynamique du polymère fondu, L la longueur du canal, Q le débit volumétrique et r le rayon interne ; la dépendance en r⁴ explique pourquoi de petites variations de diamètre modifient fortement la pression requise. Le volume du canal V = π · (D/2)² · L est utilisé pour estimer la masse de la carotte et le rebut par injection. L'utilisateur saisit les diamètres et longueurs du canal principal et des canaux secondaires, les dimensions du seuil, la viscosité à la température de mise en œuvre et le volume d'injection ; le calculateur fournit immédiatement le volume total de carotte (g), la perte de charge par segment et le temps de remplissage estimé par empreinte. En mode équilibrage multi-empreintes, l'outil compare les configurations H et X, vérifie si tous les chemins d'écoulement sont géométriquement équivalents et propose des ajustements d'équilibrage artificiel (modification du diamètre du seuil ou du canal secondaire) lorsqu'un équilibrage naturel n'est pas possible, offrant une évaluation comparable à une simulation rhéologique avant la libération des plans.
Scénarios d'utilisation
- Valider un moule de série 8 empreintes en ABS avec distribution en H : vérifier que l'écart de temps de remplissage entre empreintes d'angle et empreintes centrales reste sous ±5 % avant la fabrication de l'outillage.
- Quantifier l'amélioration d'écoulement lors de l'agrandissement d'un seuil de 1,2 mm à 1,8 mm lorsqu'une perte de charge excessive au seuil provoque des brûlures et un remplissage incomplet sur les pièces existantes.
- Évaluer le passage du canal froid au canal chaud pour une pièce en PA66 chargé fibre de verre : comparer la perte de charge, la masse de carotte par injection et le gain de temps de cycle attendu sur la durée de la série.
FAQ
Quand privilégier un canal chaud par rapport à un canal froid ?
Le canal chaud compense son surcoût initial sur les grandes séries, les moules multi-empreintes et les matériaux onéreux comme le PC ou le PA, car il supprime la carotte à chaque cycle et réduit le temps de cycle. Le canal froid reste préférable pour les petites séries, les changements de matière fréquents ou les polymères thermosensibles, où un temps de séjour plus long en buse entraînerait une dégradation.
Comment corriger un déséquilibre de remplissage dans un moule multi-empreintes ?
Si la disposition n'est pas naturellement équilibrée, on peut appliquer un équilibrage artificiel en réduisant le diamètre du seuil des empreintes les plus proches, en étageant les diamètres des canaux secondaires ou en déplaçant le point d'injection. Le calculateur fournit la perte de charge de chaque chemin, ce qui permet de déduire directement la réduction de seuil nécessaire à partir du différentiel de pression.