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RÉSUMÉ
L’importance de l’approche thermique au cours du cycle de moulage sur la productivité et la qualité des pièces produites est reconnue et avérée. Cet article expose des notions d’optimisation et de maîtrise de l’ensemble des phénomènes thermiques en jeu. Il montre toute la diversité des paramètres à prendre en compte, et tente d’évaluer leur influence. Sont ainsi étudiés tour à tour la pression et le débit de remplissage, la régulation thermique des outillages en termes de stabilité et d’homogénéité, ainsi que l'optimisation dimensionnelle des pièces moulées.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre MOUSSEAU : Maître de conférences à l’IUT de Nantes
-
Alain SARDA : Maître de conférences - Responsable du département Science et Génie des Matériaux à l’IUT de Nantes
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Rémi DETERRE : Professeur des Universités - Directeur du laboratoire OPERP – IUT de Nantes
INTRODUCTION
Les phénomènes thermiques qui interviennent au cours du cycle de moulage ont été présentés dans le dossier : « Thermique de l’injection des thermoplastiques. Fondements ». Dans ce deuxième dossier, nous exposons des notions d’optimisation et de maîtrise des phénomènes thermiques : temps de remplissage optimal, notions de maîtrise thermique des outillages (stabilité et homogénéité) et temps de refroidissement optimal des pièces moulées. De nombreux résultats proviennent de notions développées dans l’ouvrage . Les variables et paramètres utilisés sont définis dans le tableau suivant.
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2. Maîtrise des transferts de chaleur : optimisation dimensionnelle des pièces
2.1 Positionnement des circuits de refroidissement
L’objectif de la régulation thermique d’un outillage d’injection est triple :
-
maintenir la température de la paroi au niveau exigé par la qualité de la pièce tout en respectant un temps de cycle économiquement performant ;
-
assurer la meilleure homogénéité possible de cette température sur toute la surface de la pièce pendant le cycle de moulage ;
-
stabiliser rapidement la température moyenne de la surface de l’outillage au niveau souhaité et éviter toute dérive en fonction du temps.
Pour répondre à toutes ces exigences, il est recommandé (dans la mesure du possible) de respecter les règles suivantes (notations sur la figure 23) :
-
d est compris entre 8 et 14 mm ;
-
d ce et compris entre d et 2d ;
-
d cc est voisin de 2d ce .
Il faut veiller à équilibrer les pertes de charges des circuits de refroidissement situés en parallèle par rapport au système d’alimentation.
Il est nécessaire que le fluide de refroidissement soit en régime turbulent de façon à augmenter le coefficient d’échange entre l’outillage et le circuit pour améliorer l’efficacité du circuit de refroidissement.
HAUT DE PAGE2.2 Refroidissement d’une pièce avec angle
Jusque là nos résultats étaient basés sur une approximation monodimensionnelle des transferts de chaleur dans le moule et dans la pièce. Dans le cas, par exemple, d’une pièce avec un angle, cette approximation n’est plus valide et les transferts de chaleur doivent être considérés bidimensionnels. Nous présentons, dans cette partie, quelques résultats et préconisations concernant le refroidissement des angles de pièces injectées.
La présence d’un angle dans les parois d’une pièce injectée entraîne l’apparition de perturbations du refroidissement à l’intersection des deux parois de la pièce. Le refroidissement des pièces dont l’épaisseur est très petite devant les autres dimensions...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AGASSANT (J.-F.), VINCENT (M.) - Modélisation de l'injection – Remplissage des moules. - [AM 3 695] Traité Plastiques et Composites (2000).
-
(2) - AGASSANT (J.-F.), VINCENT (M.) - Modélisation de l'injection – Compactage et contraintes résiduelles. - [AM 3 696] Traité Plastiques et Composites (2001).
-
(3) - CHATAIN (M.), DOBRACZYNSKI (A.) - Injection des thermoplastiques : les moules. - [A 3 680] Traité Plastiques et Composites (1995).
-
(4) - MOUSSEAU (P.), SARDA (A.), DETERRE (R.) - Thermique de l'injection des thermoplastiques. Fondements. - [AM 3 684] Traité Plastiques et Composites (2005).
-
(5) - NIVON (M.) - Sécurité dans les techniques d'injection. - [AM 3 698] Traité Plastiques et Composites (1999).
ANNEXES
DETERRE (R.), SARDA (A.), MOUSSEAU (P.) - Injection des polymères. Optimisation. Simulation. Conception. - Éditions Lavoisier Tec. & Doc., nov. 2003.
DELAUNAY (D.) - Transferts thermiques lors de l'injection de polymères. - École thématique CNRS sur l'injection, Agay, 16-21 sept. 2002.
AGASSANT (J.-F.) et al - La mise en forme des matières plastiques. - Lavoisier Tec. & Doc. (1996).
PEARSON (J.R.A.) - Mechanics of Polymer Processing. - Elsevier.
DETERRE (R.) - Optimisation du débit de remplissage des pièces injectées en thermoplastiques I. - École thématique CNRS sur l'injection, Agay, 16-21 sept. 2002.
SARDA (A.), MOUSSEAU (P.), DETERRE (R.) - Étude thermique appliquée au dimensionnement des moules d'injection : temps de mise en régime thermique et temps de refroidissement. - Congrès, SFGP 2003, Saint-Nazaire, 9-11 sept. 2003.
BIANCHI (A.-M.), FAUTRELLE (Y.), ETAY (J.) - Transferts thermiques. - Éditions PPUR (2004).
TRIGEASSOU (J.-Cl.) - Recherche de modèles expérimentaux. - Tec. & Doc. (1988).
SARDA (A.), MESJASZ (C.), DETERRE (R.) - Comportement...
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