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RÉSUMÉ
Le choix des aciers et de traitements thermiques adaptés pour la réalisation des moules pour l'injection des thermoplastiques est prépondérant pour la longévité des moules, elle-même fondamentale pour la performance économique et environnementale du process de production. Après avoir définis les performances attendues pour un acier de moule d’injection, nous passerons en revue les procédés métallurgiques, les traitements thermiques et les traitements de surface permettant d’obtenir ces performances. La dynamique économique et la pression normative ne pourront qu’amplifier ces exigences dans un contexte de compétition et d’émulation technologique globale.
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Thomas MUNCH : Ingénieur ENSAIS-EAHP - Agrégé en Mécanique - Ancien Responsable Injection de Hager, Obernai, France
INTRODUCTION
Les principaux facteurs intervenant dans la longévité des outillages d'injection plastique sont la conception, la réalisation mécanique et le choix des matériaux. Le coût d'outillage est souvent très élevé et constitué principalement par la fabrication des empreintes. Le coût des aciers est proportionnellement faible. C'est pourquoi le choix des aciers se fait principalement sur des critères techniques, le prix d'achat étant secondaire. Un choix judicieux permet d'agir efficacement pour augmenter considérablement la durée de vie des outillages.
Les besoins en termes de propriétés de matériaux sont spécifiques à la carcasse, aux empreintes et aux pièces mobiles du moule. Ils concernent la tenue aux chocs, la limite d'élasticité, la conductibilité thermique, la résistance chimique, la résistance à l'usure, ainsi que les aptitudes à l'usinage, aux traitements thermiques et au polissage.
Les propriétés des aciers dépendent avant tout de leur composition et du traitement thermique : la connaissance de l'influence de ces paramètres sur les besoins spécifiques liés à l'injection des matières plastiques permet d'optimiser la longévité des outillages. Cependant, la pratique des traitements thermiques présente des risques liés à la spécificité des aciers généralement choisis. La prise en compte de ces phénomènes permet de réduire considérablement le danger de détruire les empreintes lors des traitements.
Le procédé d'obtention de l'acier permet également d'optimiser de façon très conséquente certaines propriétés indispensables pour des applications spécifiques à la plasturgie.
Dans certaines situations, ces propriétés ne peuvent être obtenues avec des aciers. Le recours à d'autres matériaux permet de satisfaire des besoins parfois antagonistes.
Les contraintes mécaniques et chimiques auxquelles sont soumises les matériaux constitutifs du moule sont examinées. Les principaux effets du traitement thermique sur leurs propriétés physico-chimiques et les mécanismes structuraux qui leurs sont associés sont décrits en détail. Enfin, la sélection des matériaux et des traitements thermiques est spécifiée et étayée.
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MOTS-CLÉS
métallurgie des poudres traitement thermique traitement de surface procédés métallurgiques
VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 2013 par Thomas MUNCH
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Traitements superficiels – applicationsArticle inclus dans l'offre
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5. Limitation des risques lors du traitement thermique
5.1 Origine du problème
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Contexte
Pour les pièces constituant le moule, l'acier est généralement chauffé par conduction puis par rayonnement pour les températures élevées. La couche extérieure de la pièce est toujours plus chaude que le cœur : la dilatation thermique est plus rapide dans la zone extérieure de la pièce. Pour la même raison, si la pièce présente des différences d'épaisseur, les zones plus minces subissent plus rapidement la dilatation thermique. Ces différences de dilatation engendrent des contraintes dans la pièce.
Si la contrainte dépasse la limite élastique du matériau à la température considérée, une partie de la déformation est permanente.
De même l'austénitisation, qui entraîne une diminution de volume, intervient plus rapidement dans les zones de faible épaisseur et dans la couche superficielle de la pièce.
Les contraintes sont d'autant plus importantes que l'hétérogénéité thermique est élevée : elles sont fonction de la vitesse de chauffe, de la géométrie de la pièce et des propriétés thermiques de la matière.
Afin de limiter les différences de température dans la pièce, on pratique plusieurs paliers lors de la chauffe.
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Aciers contenant des carbures
Il y a un important risque de déchaussement des carbures par différence de dilatation thermique due à la mauvaise conductivité thermique des carbures. Ce problème ne se pose pas au refroidissement, car les carbures restent plus chauds, c'est-à-dire plus grands, que la matrice.
Dans ce cas, outre les paliers d'homogénéisation, on limite la vitesse de chauffe entre les paliers, de façon à réduire le plus possible les écarts de température entre les carbures et la matrice.
La trempe est un refroidissement à vitesse contrôlée, généralement...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BARRALIS (J.), MAEDER (G.) - Métallurgie. - AFNOR-Nathan (2005).
-
(2) - BERANGER et al - Les aciers spéciaux. - Tech et Doc Lavoisier (1989).
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(3) - GASTROW (H.) - Injection mold : injection mold : 130 Proven designs. - 3rd edition, Carl Hanser Verlag, Munich (2007).
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(4) - MUNCH (T.) - Du process à la pièce : l’injection des plastiques. - KDP éditions (2015).
-
(5) - PICHON (J.-F.) - Aide-mémoire d'injection des matières plastiques. - Dunod (2005).
-
(6) - REES (H.) - Mold engineering. - 2nd edition, Carl Hanser Verlag, Munich (2002).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Forum International de la Plasturgie, a lieu tous les trois ans à Lyon :
K-Messe, salon européen de la Plasturgie de rang mondial, a lieu tous les trois ans à Düsseldorf :
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Aubert et Duval
https://www.aubertduval.com/fr/
Bodycote
Böhler
DME-EOC
Hasco
Rabourdin
Uddeholm
https://www.uddeholm.com/france/fr/
...
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