Presses à platine chauffées 101

introduction

Les presses à platine chauffées donnent aux fabricants la possibilité de créer un environnement de processus à température contrôlée tout en appliquant une pression de formage pour créer des composants. Les plateaux chauffants sont des plaques plates épaisses usinées avec précision qui sont assemblées dans une presse pour produire des pièces destinées à être utilisées dans les industries du plastique, du caoutchouc, du stratifié et des produits forestiers. Les systèmes de contrôle de la température, qui peuvent être utilisés à la fois pour le chauffage et le refroidissement, sont intégrés directement dans les plateaux, pour le transfert de chaleur directement vers le matériau ou les moules de formage, et peuvent utiliser de l’électricité, de la vapeur, de l’huile chaude ou de l’eau chaude.

Les presses à platine chauffée peuvent varier en taille, en formant des plages de température et en tonnages de presse et sont généralement personnalisées pour s’adapter à l’application spécifique et aux pièces qu’elles doivent être produites. Les capacités de performance de ces presses sont vastes, ce qui les rend parfaitement adaptées à une utilisation en laboratoire ou dans un environnement d’essai, ainsi qu’aux installations de fabrication nécessitant une production en grand volume.

Matériaux et applications

Les composants d’une presse à platine sont en grande partie fabriqués à partir d’aciers de construction pour une durabilité et pour résister à plusieurs cycles de production. Les plateaux sont le plus souvent fabriqués en acier à outils ou en acier inoxydable et peuvent peser plusieurs tonnes, ce qui en fait un élément important de la presse. Les plateaux sont disponibles dans des formes et des tailles standard, ou ils peuvent être personnalisés avec des détails spécifiques. Les plaques usinées avec précision peuvent être dotées de découpes, de rainures, de rainures en T, de trous percés et taraudés et d’autres caractéristiques nécessaires pour monter les moules et également pour loger les canaux de chauffage et de refroidissement.

Fig.1: Platines usinées avec précision, avec fentes, rainures et autres découpes, pour répondre aux exigences de l'application

Bien qu’ils soient construits pour durer, des précautions doivent être prises pour éviter les dommages, tels que les bosses ou les rainures sur les surfaces de la platine, car toute imperfection peut avoir un impact négatif sur les pièces formées et entraîner une perte de temps et des coûts pour les opérations de finition.

Les presses à platine chauffées peuvent être utilisées pour former des pièces dans un certain nombre d’applications telles que;

Moulage en caoutchouc : Les pièces en caoutchouc moulées sont formées en pressant des feuilles ou des blocs de caoutchouc dans une cavité de moule. La température et la pression de la presse à platine chauffée peuvent être configurées en fonction de la géométrie, de l’épaisseur et des propriétés du caoutchouc.

Vulcanisation par compression : Ce processus est similaire au moulage du caoutchouc, mais le caoutchouc est chauffé avec un accélérateur à des températures élevées altérant la structure moléculaire du caoutchouc. Cela aide à obtenir des pièces avec une élasticité, une résilience, une résistance à la traction, une dureté et une résistance aux intempéries améliorées.

UHMWPE et HDPE : L’UHMWPE (polyéthylène à poids moléculaire ultra-élevé) et le HDPE (polyéthylène haute densité) sont des plastiques utilisés dans une large gamme de produits. Ils peuvent tous deux être formés en appliquant une chaleur intense à leurs ingrédients de base respectifs jusqu’à ce que la polymérisation ait lieu, ce qui donne des plastiques polyvalents résistants aux chocs et aux produits chimiques, faciles à fabriquer.

Figure. 2: Des feuilles d'épaisseur variable d'UHMWPE et de HDPE peuvent être produites avec des presses à platine chauffées

Stratifiés décoratifs: les matériaux de surface des meubles et les panneaux muraux sont des exemples de stratifiés décoratifs courants. Les couches de papier et de résine sont liées ensemble par la chaleur et la pression, de sorte que les résines s’écoulent dans le papier et que les conditions de durcissement peuvent être modifiées, ce qui entraîne différentes finitions de surface.

Collage : Ce processus est utilisé lorsqu’une liaison lisse entre deux ou plusieurs surfaces est requise. Une presse à platine chauffée peut être utilisée avec une couche adhésive entre les surfaces et une fusion de la couche suivie d’un durcissement contrôlé est nécessaire.

Stratifiés industriels : Différentes qualités de stratifiés industriels peuvent être produites en fusionnant des couches de résines thermodurcissables combinées à un matériau de base tel que le papier, le coton, le tissu ou le verre. La formation de ces couches à haute température et haute pression permet d’obtenir un matériau doté d’une combinaison polyvalente de propriétés électriques, mécaniques et chimiques.

Formage du bois: des presses à platine chauffées peuvent être utilisées pour fabriquer du contreplaqué, en combinant des placages de bois pour créer des feuilles plates, et des panneaux MDF (panneaux de fibres à densité moyenne) en appliquant une température et une pression élevées aux fibres de bois classées combinées à des matériaux de liaison.

Fig 3: Le MDF et le contreplaqué sont des produits en bois courants formés à partir de presses à platine chauffées

Composites avancés : des matériaux légers et supérieurs en termes de résistance et de résistance aux chocs sont souvent utilisés dans les industries de l’aéronautique, de l’automobile et des équipements sportifs. Les presses à platine chauffées peuvent être utilisées dans le processus de fabrication de composites avancés en combinant des fibres de renforcement plus résistantes dans une résine, dans une seule presse où la pression, la température et le vide peuvent tous être contrôlés.

Établissement des paramètres de processus

Le développement du processus d’utilisation d’une presse à platine chauffée est spécifique aux pièces individuelles à créer et au matériau utilisé. Des facteurs tels que la distribution de la chaleur, le contrôle de la température, les temps de durcissement, les volumes de production et les taux de production ne sont que quelques-unes des variables en plus des paramètres de processus typiques qui sont souvent pris en compte.

Taille du lit

La taille du lit d’une presse à platine chauffée peut varier de relativement petite (moins de 20 pouces) à grande (100 pouces et plus). En plus d’accueillir le plus grand ensemble d’outils qui sera utilisé pour former les pièces réelles, les considérations relatives au vide, au système de contrôle de la température et au nombre de zones de chauffage/refroidissement pourraient s’ajouter à la taille globale du lit. Les presses à plateau chauffant peuvent également être personnalisées pour utiliser plusieurs lits afin d’augmenter davantage la surface globale du lit, et sont souvent incorporées pour la flexibilité de la presse dans la production de pièces, l’utilisation d’ensembles d’outils et le contrôle de la température. En fin de compte, il est important de choisir une taille et une configuration globales de lit qui se traduiront par un processus de production réussi et efficace. Un large accès au(x) lit(s) depuis les quatre côtés de la presse est avantageux à la fois pour la manipulation automatisée et manuelle des matériaux et des pièces.

Heated Platen Press
Figure. 4: Une presse à platine chauffante multi-cadres de 225 tonnes

Source de chauffage

Les presses à plateau chauffant peuvent être équipées de différentes options de chauffage/refroidissement, chacune ayant ses propres avantages et inconvénients.

Ces options incluent ;

Plateaux chauffés à la vapeur: ces presses peuvent fournir un système de chauffage économique et sont capables de fournir des températures précises sur l’ensemble du plateau. Les plateaux chauffés à la vapeur peuvent être utilisés pour le moulage du caoutchouc, le collage et le laminage de panneaux de particules, et peuvent être personnalisés pour répondre aux exigences de formation des pièces. Ils peuvent également être utilisés pour des applications de chauffage et de refroidissement à eau chaude et sont souvent isolés avec des matériaux à haute résistance. La précision et l’uniformité du chauffage peuvent être contrôlées avec des zones simples et multizones pour l’optimisation du processus.

Plateaux chauffés à l’huile: ces plateaux conviennent à une large gamme d’applications de moulage de caoutchouc et peuvent également être utilisés pour le collage et le laminage. Des systèmes de transfert de fluide thermique sont utilisés dans le plateau pour contrôler la chaleur qui peut atteindre des températures de 750 °F et plus. Habituellement usinés à partir d’une seule pièce d’acier solide pouvant inclure des canaux d’interconnexion, fraisés et soudés le long des bords, ces plateaux sont conçus pour éviter les blocages et/ou les fuites. Les systèmes doivent être en mesure de faciliter l’inspection pour assurer un bon débit de transfert de fluide. Les applications plus importantes utilisant des plateaux chauffés à l’huile peuvent être traitées avec des plateaux plus grands et comprenant des zones à flux multiples.

Plateaux chauffés électriquement : ces plateaux sont un choix idéal pour le laminage, le moulage et le collage et peuvent être utilisés pour former une grande variété de matériaux. Ils sont conçus pour assurer une répartition uniforme de la chaleur et un contrôle de la température. Les plages de température de 500 °F à 1000 °F sont typiques et peuvent aller jusqu’à 1500 °F ou plus pour certaines applications de formage. Les plaques usinées avec précision peuvent offrir des caractéristiques qui permettent aux éléments chauffants (cartouches ou bandes) d’être installés directement dans la platine afin que le transfert de chaleur soit bien contrôlé. Les appareils de chauffage à haute puissance peuvent être utilisés pour des applications où des taux de chauffage rapides sont requis. Comme les autres options, le contrôle de la température multizone peut être obtenu avec des plateaux chauffés électriquement pour plus de polyvalence, et des capteurs peuvent être inclus pour garantir que la température appropriée atteint les zones appropriées en minimisant les erreurs dans les pièces.

Tonnages et vitesses

Les tonnages et vitesses nécessaires pour une presse à platine chauffée dépendent du processus et de l’application. Les moulures en caoutchouc, les stratifiés, les composites et les produits en bois auront une gamme variée d’exigences. Par exemple, un outil de moulage par compression typique peut nécessiter une pression de moule de 20 tonnes pour former sa ou ses pièces. Alternativement, un processus de stratification qui lie des couches de panneaux composites utilisés pour les murs extérieurs peut nécessiter une pression de formage de 250 tonnes ou plus. Le tonnage de presse requis sera déterminé par la surface projetée des pièces en cours de formation et leurs matériaux respectifs. Il est important de sélectionner une presse avec un tonnage qui convient aux besoins particuliers de formage. Les tonnages appliqués au-delà de ce qui est requis peuvent entraîner une consommation d’énergie excessive et une usure de l’outillage.

En règle générale, les presses à plateaux chauffants ont des forces de formage pouvant aller de 15 à 1 000 tonnes et les vitesses peuvent être configurées de manière à ce que les temps de fermeture soient rapides et se ferment à une vitesse appropriée afin que le tonnage soit contrôlé. Plus important que la vitesse réelle de la presse, il faut s’assurer que le temps de cycle est minimisé et que la pression et les températures de formage sont contrôlées, précises et reproductibles.

L’orientation et la taille de la pièce formée peuvent avoir un effet sur les vitesses d’ouverture. Les pièces plus grandes nécessiteront plus d’espace pour s’ouvrir et des machines plus grandes sont donc nécessaires, ce qui se traduira par des temps d’ouverture plus longs.

Heated Platen Press
Figure. 5 : Une presse à plateaux chauffants de 1 500 tonnes, à 4 lumières du jour avec des systèmes de chargement/déchargement automatisés

Température

Tout comme le tonnage de la presse, la température requise du plateau et le transfert de chaleur ultérieur vers les moules et/ou les matériaux directement, pour le formage, dépendront des besoins pour produire avec succès la pièce. Il est important de sélectionner le système de chauffage et de refroidissement, qu’il s’agisse d’électricité, d’huile chauffée ou de vapeur, qui convient le mieux à l’application en termes d’efficacité énergétique et de coût. Les presses à platine chauffées sont utilisées dans un large éventail d’industries et de matériaux, et les températures possibles peuvent aller de la température ambiante ou proche de celle-ci à 1500 °F ou plus.

Dans de nombreux cas, les exigences de refroidissement seront également un facteur qui peut être programmé dans la presse pour garantir des conditions de durcissement appropriées et pour garantir que les pièces et les moules peuvent être manipulés en toute sécurité par la suite. La géométrie, la taille et les propriétés des matériaux de la pièce auront le plus grand impact sur les temps de refroidissement nécessaires.

AVC et lumière du jour

Les presses à plateaux chauffants peuvent être configurées avec une ou plusieurs ouvertures (lumières du jour). Cela permet au processus de formage de produire plusieurs pièces au cours des mêmes cycles de pressage, car plusieurs moules peuvent être utilisés dans une seule presse. Pour les applications où les temps de durcissement peuvent être longs, la polyvalence d’une presse à plateau chauffant peut réduire le nombre total de presses nécessaires pour atteindre le rendement de production souhaité.

Il doit y avoir suffisamment de lumière du jour entre les faces de l’outil entièrement rétractées pour permettre le retrait de la pièce finie de la presse. En pratique, cela se traduit par une lumière du jour qui représente environ le triple de la course de presse. Si une presse est utilisée pour produire plus d’une pièce, la course et la lumière du jour doivent s’adapter au plus grand outillage attendu. Des dégagements supplémentaires peuvent être nécessaires pour s’adapter au refroidissement des matrices, au chauffage des matrices, à l’outillage à changement rapide et aux systèmes de chargement/déchargement.

Macrodyne Heated Platen Press Machine
Figure. 6 : A 7500 Ton, avec 10 jours, presse à plateaux chauffée avec enceinte à vide et systèmes de chargement/déchargement

Presses à plateaux chauffants hydrauliques

Les presses à plateaux chauffants hydrauliques sont des machines extrêmement polyvalentes. Non seulement ils sont largement utilisés pour former des pièces de production qui nécessitent à la fois une température et une pression de formage contrôlées dans de nombreuses industries, mais ils peuvent également être utilisés dans des environnements de test et de laboratoire. Par exemple, les presses à platine peuvent être utilisées dans les essais d’impact et d’écrasement, et pour prototyper des thermoscellages d’emballages en plastique.

Avec des systèmes hydrauliques correctement intégrés, les presses à plateau chauffé peuvent produire des niveaux de pression extrêmes qui sont nécessaires pour former, compacter et lier divers matériaux ensemble. Les presses plus grandes peuvent être équipées de traverses surdimensionnées pour garantir que le mouvement des plateaux est fluide et minimiser la déflexion, résultant en des pièces précises et précises. Pour de nombreuses applications de formage, il est extrêmement important d’avoir des plateaux carrés et plats, coïncidant avec des mouvements de pressage fiables et reproductibles pour une efficacité opérationnelle. C’est souvent une exigence pour les pièces utilisées dans l’automobile, l’aérospatiale et d’autres applications qui utilisent des presses à platine chauffées où une haute précision est primordiale.

Des presses à plateaux chauffées hydrauliques personnalisées peuvent être conçues et fabriquées pour le processus spécifique. Ils peuvent inclure une seule ouverture, des ouvertures multiples, des plateaux agissant vers le haut ou vers le bas et de nombreuses autres options. Pour garantir des résultats de pièces réussis et se concentrer davantage sur la maximisation de l’efficacité en termes de temps et de coûts opérationnels, la presse peut être équipée de divers styles de châssis et inclure des fonctionnalités telles que:

  • Systèmes de chauffage au gaz ou à l’électricité
  • Systèmes de refroidissement du plateau
  • Enceintes et systèmes sous vide
  • Enceintes thermiques isolées
  • Nettoyeurs de plateau
  • Capteurs de température
  • Écrans LCD
  • Systèmes d’acquisition de données à grande vitesse
Macrodyne Heated Platen Press
Figure. 7: Une presse à plateaux chauffée 1000

Avantages

Certains des avantages et des capacités d’une presse à plateau chauffant hydraulique sont résumés ici:

  • Distribution stable et uniforme de la pression de formage
  • Températures contrôlées – permet une flexibilité des matériaux utilisés sur la même presse
  • Sont adaptés pour être utilisés dans des environnements de laboratoire et de test
  • Capacité à former plusieurs pièces pour maximiser les capacités de production
  • Entièrement configurable pour répondre aux exigences de formage avec possibilité d’ajustement; température, pression, position, temps de durcissement et vitesse de la presse
  • Plateaux usinés sur mesure avec fonctions de montage et de refroidissement intégrées
  • Précision et exactitude des pièces

Visitez notre page Presses à platine chauffantes pour en savoir plus sur les presses à platine chauffantes hydrauliques personnalisées.

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Références d'images

  1. Fig 1 : HPP-F1, plateaux usinés avec précision, avec fentes, rainures et autres découpes, Macrodyne
  2. Fig 2: HPP-F2, polyéthylène haute densité (PEHD), formes de polymère, ( https://www.polymershapes.com/product/high-density-polyethylene-hdpe/ )
  1. Fig 3: HPP-F3, Rajput, K., MDF vs contreplaqué | Qu’est-ce que le MDF | Qu’est-ce que le contreplaqué ( https://civiljungle.com/mdf-vs-plywood/ )
  1. Fig 4: HPP-F4, une presse à platine chauffante multi-cadres de 225 tonnes, Macrodyne
  2. Fig 5 : HPP-F5, A 1500 tonnes, avec presse à 4 plateaux chauffants à lumière du jour avec systèmes de chargement/déchargement automatisés, Macrodyne
  3. Fig 6 : HPP-F6, A 7500 Ton, avec 10 jours, presse à platine chauffée avec enceinte à vide et systèmes de chargement/déchargement, Macrodyne
  4. Fig 7 : HPP-F7, A 1000 Presse à Platine Chauffée, Macrodyne