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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
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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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Maîtrise des transferts de chaleur : optimisation dimensionnelle des piècesArticle inclus dans l'offre
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1. Optimisation du refroidissement des pièces injectées
1.1 Influence de l’épaisseur solidifiée sur la pression et le débit de remplissage
Lors du remplissage de l’empreinte d’un moule d’injection, on constate la formation d’une gaine solide près des parois (y(t), figure 1). Cette solidification est susceptible de réduire significativement l’épaisseur disponible pour l’écoulement (veine liquide moyenne h(t), figure 1).
La réduction de la veine liquide, liée à une augmentation de la durée de remplissage, provoque une élévation de la pression de remplissage de l’empreinte considérée. À l’opposé, une réduction significative du temps de remplissage entraîne une augmentation de la pression par augmentation du débit. Au final, l’évolution de la pression de remplissage d’une empreinte en fonction du temps de remplissage présente un profil successivement décroissant et croissant (figure 2).
HAUT DE PAGE1.1.1 Optimisation de la pression de remplissage
L’optimisation de la pression de remplissage des pièces injectées est assimilable à l’optimisation de l’écoulement anisotherme d’un polymère dans une plaque plane dont l’épaisseur et la longueur correspondent à celles de la pièce. Le débit de remplissage optimal en ce qui concerne la pression correspond à la durée de remplissage indiquée par le point A de la figure 2.
Le profil de la courbe de la figure 2 est décrit par l’équation de pression P dans un écoulement plan isotherme pseudoplastique correspondant à la veine liquide et dont l’épaisseur h(t) = h 0 − y(t) varie en fonction de la durée de remplissage.
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BIBLIOGRAPHIE
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(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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