Sélection d'acier pour moules IBM :
H13 contre P20 contre S136 pour les outils IBM

Q 01

Korea Ever-Power peut-elle utiliser des inserts en cuivre-béryllium dans les moules de soufflage H13 IBM pour améliorer le refroidissement ?

Les inserts en cuivre-béryllium (BeCu, généralement Ampco 940 ou équivalent, conductivité thermique de 180 à 260 W/m·K contre 25 à 28 W/m·K pour le H13) dans les blocs de cavités H13 des moules de soufflage IBM constituent une option proposée par Korea Ever-Power Ansan-si pour les programmes IBM où le temps de cycle est fortement limité par le refroidissement lent des zones à parois épaisses au niveau de la station de soufflage. Zones du moule de soufflage IBM où les inserts en BeCu sont les plus avantageux : section de base (la base d'une bouteille IBM présente la paroi la plus épaisse dans de nombreux modèles de contenants IBM — 1,5 à 3,5 fois l'épaisseur de la paroi du corps — et est la plus éloignée des canaux de refroidissement standard des moules de soufflage ; l'insert de base en BeCu avec canal de refroidissement interne direct fournit un flux thermique local 5 à 10 fois supérieur à celui du H13 au niveau de la base de la bouteille IBM, réduisant ainsi le temps de séjour à la station de soufflage de 1 à 3 secondes pour les contenants industriels IBM à parois épaisses tels que les seaux de lubrifiant, les pots de poudre protéinée et les flacons pharmaceutiques à large ouverture). et la zone de transition de l'épaulement (l'épaulement du flacon IBM présente un taux de soufflage local élevé et une épaisseur de paroi modérée due à l'accumulation de la préforme au niveau de l'épaulement ; l'insert d'épaulement en BeCu accélère la solidification de la paroi de l'épaulement, réduisant ainsi le temps de cycle pour les flacons pharmaceutiques IBM sur ZQ40, où l'efficacité du temps de cycle est cruciale pour la compétitivité des flacons). Conception de l'insert IBM en BeCu chez Korea Ever-Power : l'insert en BeCu est usiné par ajustement serré dans un alésage préparé du bloc corps du moule de soufflage H13 ; les contours de la face de l'insert correspondent exactement à la géométrie de la surface de la cavité du moule de soufflage IBM à l'emplacement de l'insert (dôme de base ou rayon de l'épaulement) ; un alésage de refroidissement interne dans l'insert en BeCu est relié au circuit d'eau de refroidissement du moule de soufflage ZQ. Limitation pratique : le BeCu est moins dur que le H13 (dureté BeCu Ampco 940 HRC 34–38 contre H13 HRC 48–52) — la face de l'insert IBM en BeCu, au niveau de la surface de contact de la cavité de soufflage, s'use plus rapidement que le H13 à cycles IBM équivalents. Korea Ever-Power contrôle l'état de la surface des inserts en BeCu tous les 200 000 cycles et la remet à neuf (réusinage et repolissage) tous les 500 000 cycles afin de garantir la qualité de surface des conteneurs IBM au niveau de l'insert en BeCu. Réduction nette du temps de cycle IBM grâce à l'insert de base en BeCu dans les conteneurs IBM industriels à parois épaisses : 1 à 3 secondes par cycle pour les conteneurs dont l'épaisseur de paroi est ≥ 2,5 mm (seaux de lubrifiant, pots à large ouverture pour poudre protéinée, fûts IBM pour produits agrochimiques), soit une réduction équivalente à 15-30% de temps de cycle IBM pour ces formats. Cela se traduit directement par une augmentation de la production de 15-30% IBM par heure-machine ZQ chez Korea Ever-Power Ansan-si.

Q 02

Quelles sont les causes des fissures thermiques sur les surfaces des cavités d'injection IBM et comment Korea Ever-Power les prévient-elle ?

La fissuration par fatigue thermique (fissuration thermique) des cavités d'injection et des moules de soufflage IBM est le mécanisme d'usure le plus fréquent pour l'outillage IBM H13 chez Korea Ever-Power Ansan-si et la principale cause de la mise hors service des moules IBM H13. Mécanisme de fissuration thermique : chaque cycle de production IBM soumet la surface de la cavité à un chauffage rapide (contact avec le polymère fondu à 200–260 °C pendant 2 à 5 secondes) suivi d'un refroidissement (circuit d'eau glacée à 10–25 °C pendant 2 à 15 secondes). Le gradient de température cyclique à la surface et en profondeur de la cavité crée des contraintes alternées de compression (pendant le chauffage, la surface se dilate plus rapidement que le H13 sous-jacent, ce qui limite sa dilatation) et de traction (pendant le refroidissement, la surface se contracte plus rapidement, la contraction du volume sous-jacent limitant sa contraction). Après des millions de cycles IBM, les dommages cumulatifs dus à la fatigue en traction à la surface de la cavité amorcent des microfissures aux points de concentration de contraintes : rayons de courbure à la base du filetage, bords de la ligne de joint, alésages des canaux de refroidissement les plus proches de la surface de la cavité. Ces microfissures se propagent au fil des cycles IBM successifs, finissant par former un réseau de fissures superficielles visibles (un fin quadrillage caractéristique des craquelures thermiques à la surface de la cavité IBM) qui se transfère sur la surface extérieure du contenant IBM sous forme de marques visibles (inacceptables sur les flacons cosmétiques en PP et sur les flacons pharmaceutiques en PCTG). Mesures de prévention des craquelures thermiques d'Ever-Power Korea pour l'outillage IBM H13 : un revenu approprié de l'H13 : la température de revenu choisie lors du traitement thermique de l'H13 détermine sa résistance à la fatigue thermique. Un revenu entre 560 et 580 °C offre le meilleur compromis entre dureté (HRC 48–50) et ténacité à la fatigue thermique (résistance à l'entaille KIC 25–35 MPa·m½) pour les applications IBM. Un H13 insuffisamment revenu (revenu < 540 °C → dureté HRC 52+, ténacité moindre) se fissure plus rapidement dans les conditions de production IBM. Rayons arrondis des cavités internes : tous les angles et transitions internes des cavités d’injection IBM (rayon de la base du filetage, épaulement col-corps) sont usinés avec un rayon minimal (≥ 0,3 mm) afin de réduire la concentration des contraintes à l’endroit où les fissures thermiques s’amorcent. Des angles internes vifs (rayon nul) dans les cavités d’injection IBM accélèrent l’amorçage des fissures thermiques de 2 à 5 fois par rapport à un rayon de 0,3 mm pour un nombre de cycles IBM équivalent. Démarrage contrôlé des machines ZQ : les machines IBM Korea Ever-Power ZQ sont mises en température progressivement grâce à une rampe de chauffe lente programmée (la température du moule augmente graduellement en exécutant les 100 premiers cycles IBM à température de cylindre réduite et durée de cycle prolongée) avant d’atteindre leur vitesse de production maximale. Un choc thermique rapide au démarrage à froid (température de production maximale dès le premier cycle) représente le scénario le plus à risque d’amorçage des fissures thermiques. Revêtement de surface : un revêtement PVD en chrome dur ou en CrN sur la surface des cavités d’injection IBM H13 (épaisseur de 0,01 à 0,02 mm) constitue une couche protectrice contre l’usure et la corrosion qui retarde l’amorçage des fissures thermiques. Cependant, le revêtement augmente les coûts et doit être réappliqué après 300 000 à 500 000 cycles selon le programme PPM de Korea Ever-Power Ansan-si.

Q 03

Quelle est la garantie des moules Korea Ever-Power et que couvre la garantie des défauts de moules IBM ?

Korea Ever-Power Ansan-si offre une garantie standard IBM sur les moules, couvrant les défauts de fabrication des outillages H13 ou S136 pendant 12 mois à compter de la réception du premier article (FAI) ou jusqu'à 500 000 cycles de production IBM (selon la première éventualité). La garantie couvre : les non-conformités dimensionnelles dues à une erreur d'usinage (diamètre extérieur de l'alésage de la cavité IBM hors spécifications de ±0,01 mm par rapport au plan du moule à la livraison – vérifié par une machine à mesurer tridimensionnelle chez Korea Ever-Power Ansan-si avant expédition ou installation) ; les défauts de finition de surface dus au polissage (dureté Ra inférieure à la valeur spécifiée par l'interface acier inoxydable SPI à la livraison, vérifiée par profilomètre) ; les fissures thermiques prématurées pendant la période de garantie (moins de 500 000 cycles IBM) si elles sont dues à une non-conformité du traitement thermique H13 (dureté H13 hors spécifications HRC 48–52, vérifiée par un test de dureté Vickers sur un échantillon témoin du même lot de traitement thermique H13). Exclusions de la garantie des moules IBM : usure normale au-delà du nombre de cycles garanti (fissures thermiques, variation dimensionnelle de l’alésage due à l’abrasion du polymère après 500 000 cycles : usure et non défaut de fabrication) ; dommages causés au moule par le client (chute du moule sur la machine ZQ suite à un blocage de la préforme IBM dans la station de soufflage, endommagement du mécanisme d’éjection ou présence de corps étrangers entre les faces de joint du moule ZQ) ; modifications du moule IBM par le client après livraison par Korea Ever-Power (toute modification apportée à l’outillage du moule IBM par l’atelier du client annule la garantie Korea Ever-Power) ; variations dimensionnelles du moule IBM dues à un réglage incorrect de la machine ZQ par le client (pression d’injection ZQ incorrecte provoquant des bavures, débordement de la cavité d’injection au niveau de la ligne de joint, rupture du noyau due à une force de serrage incorrecte : il s’agit d’erreurs d’utilisation et non de défauts de fabrication). Korea Ever-Power fournit un document de garantie écrit pour chaque moule IBM expédié, incluant un rapport de mesure dimensionnelle à la livraison (MMT), les résultats des tests de dureté et les mesures de rugosité de surface Ra, servant de référence pour toute demande de garantie pendant la période de garantie.

Q 04

Comment Korea Ever-Power usine-t-elle le diamètre extérieur du corps de la cavité du moule de soufflage IBM pour atteindre une tolérance de ±0,10 mm sur le diamètre extérieur du corps de la bouteille IBM ?

La tolérance sur le diamètre extérieur du corps de la bouteille IBM lors de la production de ZQ par Korea Ever-Power est de ±0,10 mm (plus stricte que la variation de diamètre extérieur du corps obtenue par EBM, de ±0,3 à 0,5 mm). Ce résultat est obtenu grâce à la combinaison de la précision dimensionnelle de l'alésage du corps de la cavité du moule de soufflage IBM et de la précision du retrait du polymère. L'usinage de l'alésage du corps du moule de soufflage IBM chez Korea Ever-Power Ansan-si est réalisé par usinage CNC après traitement thermique. L'alésage de la cavité (diamètre intérieur du moule de soufflage en contact avec l'extérieur du corps de la bouteille IBM lors du gonflage) est égal au diamètre extérieur cible du corps de la bouteille IBM + retrait du polymère, avec une précision dimensionnelle CNC de ±0,02 mm. Le retrait du polymère pour le PP IBM est de 1,3 à 1,8% (retrait du PP semi-cristallin entre la température du moule de soufflage de 12 à 18 °C et la température ambiante de la bouteille finale, soit 23 °C). Exemple : Flacon cosmétique IBM en PP de 500 ml, diamètre extérieur cible de 60,0 mm, retrait du PP de 1,51 TP3T : alésage du corps du moule de soufflage IBM = 60,0 × 1,015 = 60,90 mm. Machines CNC Ever-Power (Corée) : alésage du corps du moule de soufflage à 60,90 ±0,02 mm. Diamètre extérieur du corps du flacon IBM en PP à 23 °C = 60,90 ÷ 1,015 = 60,0 mm ±0,02 mm/1,015 ≈ ±0,02 mm (tolérance de la cavité) + ±0,03–0,05 mm (variation de procédé : influence de la température du cylindre, de la pression de soufflage et de la température du moule sur le retrait du PP) = ±0,05–0,07 mm (variation totale du diamètre extérieur du corps du flacon IBM). Korea Ever-Power indique une tolérance de ±0,10 mm pour le diamètre extérieur du corps de la bouteille IBM, offrant ainsi une marge de sécurité supérieure à la tolérance typique de ±0,05 à 0,07 mm, et prenant en compte les variations de processus les plus importantes (démarrage à froid, dérive de température du cylindre ZQ, variation du retrait de la résine d'un lot à l'autre). La précision de la tolérance de retrait est un facteur critique pour le dimensionnement de l'alésage du corps du moule de soufflage IBM : Korea Ever-Power Ansan-si confirme le retrait du PP lors de l'essai T1 IBM en mesurant le diamètre extérieur de 20 bouteilles IBM T1 à 23 °C (24 heures après conditionnement) et en calculant le retrait réel du PP à partir des données T1. Si le retrait T1 diffère de la tolérance nominale de plus de 0,2% (par exemple, retrait réel de 1,7% contre 1,5% nominal), l'alésage du corps du moule de soufflage est réusiné à T2 pour corriger la tolérance de retrait avant l'approbation de la production commerciale.

Q 05

Korea Ever-Power peut-elle remettre à neuf un moule IBM H13 usé existant plutôt que de le remplacer entièrement ?

Korea Ever-Power Ansan-si propose des services de remise à neuf de moules IBM pour les moules d'injection, les noyaux et les moules de soufflage en acier H13 ayant atteint la fin de leur durée de vie sans fissuration thermique catastrophique ni défaut dimensionnel. Étendue et faisabilité de la remise à neuf des moules : remise à neuf de l'alésage du corps de la cavité d'injection (surdimensionnement dû à l'abrasion du polymère : l'électroérosion ou le soudage permettent de remettre l'alésage usé aux dimensions correctes avant l'usinage de finition si le surdimensionnement est ≤ 0,5 mm ; au-delà de 0,5 mm, le remplacement de la cavité d'injection est plus économique que la remise à neuf par soudage en raison du risque de déformation thermique lié au soudage à H13 HRC 48–52). Repolissage des noyaux (dégradation de la rugosité de surface Ra due à l'abrasion du polymère : le repolissage standard des noyaux à la station de polissage de moules Korea Ever-Power Ansan-si restaure la qualité de la surface intérieure des conteneurs IBM — le repolissage de Ra 0,2–0,5 µm (état d'usure en production) à Ra ≤ 0,05 µm (SPI B1) prend 3 à 5 heures par noyau à la station de polissage d'Ansan-si ; pour SPI A2 (Ra ≤ 0,025 µm), 6 à 10 heures ; pour SPI A1 S136 (Ra ≤ 0,010 µm), 12 à 16 heures par noyau). Remise en état des cavités des moules de soufflage (fissures thermiques mineures avec une profondeur de fissure superficielle < 0,2 mm : la réparation par soudage à l'aide d'un fil d'apport TIG H13, suivie d'un revenu après soudage et d'un usinage de finition, restaure la surface de la cavité de soufflage ; Korea Ever-Power recommande la réparation par soudage uniquement pour les amorces de fissures thermiques isolées qui ne se sont pas encore propagées au stade de fissuration en réseau de surface). Réusinage par électroérosion du filetage du col (profil du filetage du col de la cavité d'injection usé : un réusinage par électroérosion avec une électrode neuve sur la machine Ansan-si restaure le profil du filetage à une spécification de ±0,01 mm sans remplacer l'ensemble du bloc de la cavité d'injection, pour un coût équivalent à environ 15 à 251 TP3T de celui d'une nouvelle cavité d'injection). Évaluation de la faisabilité de la remise en état : Korea Ever-Power Ansan-si fournit un rapport sur l'état du moule IBM (mesures dimensionnelles et inspection de l'état de surface) du moule IBM usé du client avant de confirmer la recommandation de remise en état ou de remplacement, avec une estimation du coût de la remise en état par rapport à un investissement dans un nouveau moule afin d'aider le client à prendre sa décision concernant son outillage IBM.

Q 06

Comment Korea Ever-Power assure-t-elle la traçabilité dimensionnelle des moules IBM tout au long de la production multi-empreintes à Ansan-si ?

La traçabilité dimensionnelle des moules IBM pour les programmes de production multicavités Korea Ever-Power ZQ (généralement 4 à 12 cavités par machine ZQ selon la taille du contenant IBM) est assurée par un système de documentation métrologique structuré. Ce système relie les dimensions initiales des moules IBM, les dimensions des bouteilles IBM produites et les données de remesure périodiques tout au long du cycle de vie des moules IBM à Ansan-si. Chaîne de documentation de traçabilité : contrôle des révisions des plans de moules (le dossier de plans de moules Korea Ever-Power IBM à Ansan-si est géré par un système de contrôle des révisions de documents CAO : chaque révision de plan de moule (A, B, C…) représentant une modification ou une correction de conception est numérotée, datée et approuvée avant l’usinage du moule ; la révision spécifique utilisée pour la fabrication du moule est enregistrée dans le dossier de fabrication et relie toutes les données dimensionnelles aux spécifications du plan approuvé). Mesure dimensionnelle des moules après fabrication (mesure CMM de chaque composant de moule IBM chez Korea Ever-Power Ansan-si avant assemblage) : diamètre extérieur et hauteur de l’alésage du col de la cavité d’injection (3 positions), diamètre extérieur de l’alésage du corps (3 positions axiales × 3 circonférentielles), alésages des canaux de refroidissement (test d’écoulement à 1 bar pour confirmer un refroidissement sans obstruction) ; diamètre extérieur de la tige de noyau au niveau du col, de l’épaulement, du corps et de la base (3 positions circonférentielles chacune) ; diamètre extérieur et hauteur de l’alésage du corps de la cavité de soufflage (3 positions). Les données CMM sont enregistrées dans le rapport d’inspection des moules IBM (MIR) de Korea Ever-Power et archivées par numéro de série de cavité (chaque cavité d’injection, tige de noyau et cavité de soufflage reçoit un numéro de série unique Korea Ever-Power lors de sa fabrication, estampillé sur l’acier de la cavité). Échantillonnage dimensionnel des bouteilles IBM de production lié au numéro de série de la cavité : les enregistrements de lots de production ZQ de Korea Ever-Power identifient le numéro de série de la cavité ayant produit chaque lot de production, permettant ainsi la traçabilité des dimensions des bouteilles IBM reçues par le client jusqu’au numéro de série spécifique de la cavité d’injection et à ses données dimensionnelles après fabrication pour l’analyse des causes profondes de toute non-conformité dimensionnelle. Mesure annuelle des moules : les composants des moules IBM sont mesurés annuellement chez Korea Ever-Power Ansan-si pendant les périodes d'arrêt programmées pour la maintenance des machines ZQ, avec une variation dimensionnelle par rapport aux données initiales indiquant le taux d'usure par numéro de série de cavité pour la planification prédictive du remplacement des moules.