Présentation
Auteur(s)
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Michel CHATAIN : Ingénieur IDN (Institut industriel du Nord) - Docteur ès sciences physiques - Ancien professeur à l’École nationale supérieure d’arts et métiers de Paris (ENSAM)
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Alexandre DOBRACZYNSKI : Ingénieur mécanicien de l’université catholique de Louvain - Docteur de l’université de Paris - Ancien ingénieur d’assistance technique au Centre d’étude des matières plastiques (CEMP) - Ingénieur-conseil
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’injection des matières thermoplastiques utilise une presse à injection (décrite dans l’article [A 3 690]) sur laquelle est monté un moule d’injection qui fait l’objet du présent article.
La presse permet, dans un cylindre d’injection où la matière est chauffée par conduction et par cisaillement (vis-piston), de plastifier le polymère qui se présente dans la trémie d’alimentation sous forme de granulés.
La presse permet en outre de fermer le moule avant l’injection, de le maintenir fermé pendant son remplissage en assurant le maintien de la pression qui atteint couramment 150 MPa.
Pendant le cycle, le plastique fondu se refroidit en passant de la température d’injection (le plus souvent voisine de 200 oC ou supérieure) à une température proche de celle du moule, à laquelle l’objet devient solide.
Nous essaierons de montrer pourquoi les plastiques (en particulier les polymères cristallins), qui possèdent des coefficients de dilatation thermique volumique relativement élevés par rapport aux autres matériaux, ne présentent pas au démoulage le retrait que l’on pourrait craindre.
Par ailleurs, l’écoulement dans le moule, qui dépend de la géométrie des seuils d’alimentation et de la morphologie de l’empreinte, va avoir des conséquences directes sur la macrostructure du polymère : son orientation moléculaire, son anisotropie, sa cristallinité.
Les auteurs remercient particulièrement Henryk ZAWISTOWSKI pour l’apport considérable au présent article de son ouvrage cité en référence [12], et son autorisation de reproduction de nombreuses illustrations.
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2. Conception générale des moules : classification
2.1 Introduction
Un premier classement des moules (figure 11) peut être établi en fonction de la presse utilisée :
— horizontale ou bien verticale et par la direction de l’injection par rapport au plan de joint du moule ;
— perpendiculaire ou bien dans le plan.
Bien que le premier type comprenne la majorité des presses utilisées dans l’industrie de la transformation, les autres configurations peuvent être imposées par les particularités de la production, par exemple : la mise en place de prisonniers, l’injection-soufflage, la fabrication de formes ou de dimensions hors gabarits.
D’autres classifications pourraient être fondées sur le nombre de plans de joint, sur le nombre d’empreintes ou sur leur disposition.
Une classification beaucoup plus pertinente, développée dans le paragraphe 4, peut être établie à partir du système d’alimentation.
Signalons également que le démoulage imposant l’incorporation de mécanismes qui changent profondément l’architecture du moule, on peut, à partir de là, proposer la classification suivante :
-
moules à démoulage simple à l’aide du dispositif d’éjection ;
-
moules pour la fabrication de pièces comportant des contre-dépouilles extérieures ou intérieures et nécessitant des dispositifs spéciaux ;
-
moules possédant des mécanismes de dévissage.
On peut élargir cette classification en tenant compte des particularités de construction ou de la destination des outillages :
-
outils à démoulage simple ;
-
outils comportant des dispositifs de démoulage mécaniques, hydrauliques ou pneumatiques ;
-
moules modulaires ;
-
moules à cadence rapide ;
-
moules à étages ;
-
moules à calibrage ;
-
moules...
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