Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
L'analyse des besoins pour les constituants d'un moule fait apparaître deux types de matériaux. D'une part, le matériau constituant la carcasse doit avoir une bonne résistance aux chocs, une dureté moyenne et une grande stabilité dimensionnelle. C'est souvent un acier de construction ou un acier à outil pour travail à froid de structure métallurgique fine. D'autre part, pour le matériau pour les empreintes, on privilégie la dureté et la résistance à chaud. Le choix se porte souvent vers des aciers à outils pour travail à chaud, de structure très fine, issus de la métallurgie classique ou de la métallurgie des poudres.
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The needs analysis for the components of a mold highlights two types of materials. On the one hand, the material forming the frame must present good shock resistance, an average hardness and a high dimensional stability. It often consists of a structural steel or a tool steel for the cold working of fine metallurgic structures. On the other hand, hardness and resistance to heat is favored for mold cavities. Tool steels for hot working with a very fine structure from traditional or powder metallurgy are often privileged.
Auteur(s)
-
Thomas MUNCH : Ingénieur ENSAIS-EAHP - Agrégé en Mécanique - Ancien Responsable Injection de Hage
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.
Un certain nombre de situations requiert des propriétés qui ne peuvent être obtenues avec des aciers. Le recours à d'autres matériaux permet de satisfaire des besoins parfois antagonistes.
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metallurgy | heat treatements
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Traitements thermiques2. Influence du procédé d'obtention des aciers sur les propriétés
Ainsi qu'il est exposé ci-dessus, les propriétés des aciers sont déterminées par les traitements thermiques, la composition chimique, l'homogénéité chimique, et la conformation des précipités.
Le procédé d'obtention agit sur l'homogénéité chimique d'une part et sur la taille et la répartition des composants métallurgiques d'autre part.
2.1 Métallurgie conventionnelle
La figure 2 montre la micrographie d'un acier X35CrMoV5 sur laquelle les hétérogénéités sont visibles sous la forme de bandes plus claires : la composition de l'acier dans les bandes claires est différente de celle dans les bandes sombres.
Une certaine hétérogénéité est inévitable. Le savoir-faire de l'aciériste, ainsi que les traitements qui précédent la livraison de l'acier permettent de la minimiser.
La figure 3 présente la micrographie d'un acier X85WMoCrV6-5-4-2, fortement allié et comportant des alignements de carbure, particulièrement visibles sur la vue a . Ces alignements de carbures sont préjudiciables à la tenue au choc. La vue b montre que ces carbures sont partiellement globulisés La réalisation de traitements avant livraison, notamment le corroyage par l'aciériste, permet d'homogénéiser la répartition des carbures, au prix d'un surcoût de fabrication. Leur taille, de l'ordre de 10 à 20 µm, rend cet acier impropre au polissage.
La micrographie d'un acier X200Cr13 est représentée sur la figure 4. La forte teneur en carbone et en chrome de cet acier laisserait présager des propriétés intéressantes en termes de résistance chimique et de tenue à l'abrasion. Cependant, lorsqu'il est obtenu par le procédé traditionnel, cet acier présente un important réseau de carbures qu'il est nécessaire de rompre et de répartir par corroyage. De plus, la taille des carbures, ici jusqu'à 40 µm rend cet acier impropre à l'obtention d'un état de surface de faible rugosité et complique ainsi la réalisation de surfaces précises.
La figure 5 montre l'évolution de la taille des grains, prépondérante pour la tenue au choc, avec la durée d'un maintien à 1 200 °C : avant le palier, la...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BARRALIS (J.), MAEDER (G.) - Métallurgie. - Afnor Nathan 2005.
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(2) - BERANGER et all. - Les aciers spéciaux - . Tech et Doc Lavoisier 1989.
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(3) - DOBRACZINSKY (A.), PIPERAUD (M.), TROTIGNON (J.-P.), VERDU (J.) - Précis de matières plastiques. - Afnor Nathan 2006.
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(4) - GASTROW (H.) - Injection Mold: 130 Proven Designs - . 3rd edition, Carl Hanser Verlag, Munich, 2002.
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(5) - MUNCH (T.) - Du Process à la pièce : l'injection des Plastiques. - VTP Éditions 2006.
-
(6) - MUNCH (T.) - Konsequente Optimierung des Spritzgiessverfahrens - . BOD GmbH 2008.
-
...
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Organismes – Fédération – Association (liste non exhaustive)
A3TS Association de Traitements Thermiques et Traitements de Surface http://www.a3ts.org/
EUROFER European Steel Association http://www.eurofer.org/
FFA Fédération Française de l'Acier ...
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