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Auteur(s)
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Alain DESSARTHE : Ingénieur Responsable du service Conception-industrialisation des polymères et composites du Centre technique des industries mécaniques (CETIM)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Pour concevoir une pièce mécanique, on peut choisir parmi les matériaux traditionnels (métal, bois) mais aussi parmi les matériaux organiques de synthèse dont les caractéristiques sont chaque jour améliorées. Ces derniers trouvent de plus en plus d’applications mécaniques car ils présentent souvent des avantages très intéressants tels que la légèreté, la tenue à la corrosion, la facilité de mise en œuvre permettant d’intégrer plusieurs fonctions dans une pièce monobloc, l’autolubrification, l’isolation, la tenue à la fatigue, mais ils ont aussi parfois des comportements radicalement différents de ceux des métaux notamment sa résistance au feu, sa dureté, sa souplesse. Il faut donc penser plastique ou penser composite dès le début de l’étude d’un nouveau produit pour exploiter au mieux leurs caractéristiques et comparer avec une solution métallique.
Cet article résume les propriétés et méthodes de mise en œuvre des plastiques et composites, les principes de calcul dimensionnel, les techniques d’analyse et de contrôle ainsi que la démarche de conception illustrée par quelques exemples.
Pour plus de détails, le lecteur se reportera au traité complet Plastiques et Composites consacré aux plastiques, à la plasturgie et aux composites, ainsi qu’à l’article plus spécialisé sur la conception des produits industriels dans le traité L’entreprise industrielle.
Contrairement aux matériaux métalliques, il n’y a pas de normalisation assurant une valeur précise aux caractéristiques des polymères. De ce fait, il peut y avoir des différences d’un tableau à l’autre pour une même famille de polymères.
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2. Propriétés
Ce paragraphe résume les caractéristiques les plus importantes nécessaires à la conception d’une pièce mécanique (cf. article Conception d’un objet [AM 3 810] dans le traité Plastiques et Composites).
se reporter également aux différents articles spécialisés concernant les propriétés générales dans le traité Plastiques et Composites.
2.1 Caractéristiques mécaniques et thermiques
Le tableau 3 regroupe les principales caractéristiques mécaniques et thermiques de polymères renforcés couramment employés ; ces valeurs sont des ordres de grandeur indicatifs. Elles peuvent être utilisées pour du prédimensionnement mais doivent être vérifiées expérimentalement avec la matière réellement choisie pour un calcul définitif. Certaines propriétés dépendent de l’orientation des fibres.
HAUT DE PAGE2.1.1 Comportement thermomécanique (traction, compression, cisaillement, choc)
Alors que les métaux courants présentent à température ambiante des comportements en traction caractérisés par des déformations purement élastiques, les polymères, en particulier les thermoplastiques, subissent des déformations viscoélastiques dépendant des vitesses de sollicitations et des conditions imposées (température, humidité).
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Traction
Dans le diagramme contrainte/allongement (figure 1), les courbes caractéristiques d’une déformation en traction des thermoplastiques peuvent présenter trois aspects selon les valeurs des paramètres, température, humidité et vitesse de déformation.
Un polymère peut suivre une courbe I pour un essai de traction à froid (– 30 oC par exemple), une courbe II à l’ambiante et III à chaud (+ 80 oC). Au-delà d’une certaine limite de contrainte...
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ANNEXES
HAUT DE PAGE
Centre technique des industries mécaniques, département Plastiques et Composites (CETIM)
École nationale supérieure des techniques industrielles et des mines de Douai
Institut des matériaux composites
Laboratoire de recherches et de contrôle du caoutchouc et des plastiques (LRCCP)
Pôle de plasturgie de l’Est
Pôle européen de plasturgie
HAUT DE PAGE3 Revues périodiques françaises
Annuaire France-Plastiques et Annuaire France-Composites
Caoutchoucs et Plastiques
Composites....
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