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Auteur(s)
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Alain DESSARTHE : Ingénieur Responsable du service Conception-industrialisation des polymères et composites du Centre technique des industries mécaniques (CETIM)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Pour concevoir une pièce mécanique, on peut choisir parmi les matériaux traditionnels (métal, bois) mais aussi parmi les matériaux organiques de synthèse dont les caractéristiques sont chaque jour améliorées. Ces derniers trouvent de plus en plus d’applications mécaniques car ils présentent souvent des avantages très intéressants tels que la légèreté, la tenue à la corrosion, la facilité de mise en œuvre permettant d’intégrer plusieurs fonctions dans une pièce monobloc, l’autolubrification, l’isolation, la tenue à la fatigue, mais ils ont aussi parfois des comportements radicalement différents de ceux des métaux notamment sa résistance au feu, sa dureté, sa souplesse. Il faut donc penser plastique ou penser composite dès le début de l’étude d’un nouveau produit pour exploiter au mieux leurs caractéristiques et comparer avec une solution métallique.
Cet article résume les propriétés et méthodes de mise en œuvre des plastiques et composites, les principes de calcul dimensionnel, les techniques d’analyse et de contrôle ainsi que la démarche de conception illustrée par quelques exemples.
Pour plus de détails, le lecteur se reportera au traité complet Plastiques et Composites consacré aux plastiques, à la plasturgie et aux composites, ainsi qu’à l’article plus spécialisé sur la conception des produits industriels dans le traité L’entreprise industrielle.
Contrairement aux matériaux métalliques, il n’y a pas de normalisation assurant une valeur précise aux caractéristiques des polymères. De ce fait, il peut y avoir des différences d’un tableau à l’autre pour une même famille de polymères.
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Règles de conception. Exemples5. Contrôles et essais
5.1 Essais physico-mécaniques
Les essais normalisés permettent de définir les caractéristiques mécaniques du matériau. On mesure sur éprouvettes les caractéristiques de rupture, d’élasticité, de dureté, etc. Ils permettent de comparer objectivement des matériaux entre eux pour faire un choix, de connaître les caractéristiques nécessaires au calcul mécanique, de contrôler des lots de matière, etc.
Le tableau 13 donne des exemples de normes ISO d’essais mécaniques pour éprouvettes en plastiques ou composites, mais l’équivalence totale entre les normes ISO et NF indiquées n’existe pas forcément.
D’autres essais caractérisent ou contrôlent la pièce et sont définis spécifiquement en fonction de l’utilisation de la pièce, comme par exemple, des essais en pression hydraulique pour des tubes ou réservoirs de stockage, des essais de flexion et choc pour des éléments de carrosserie automobile. Ils permettent de vérifier sur prototypes la tenue de la pièce dimensionnée par les calculs et peuvent être utilisés pour contrôler un lot de fabrication par prélèvement de pièce. Dans certains cas seulement, la procédure d’essais est normalisée, comme par exemple pour des tubes (tableau 14).
HAUT DE PAGE5.2 Analyses physico-chimiques
Les méthodes d’analyse permettent de connaître la nature du matériau ou de ses constituants, d’analyser son comportement.
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Méthodes spectroscopiques
Elles consistent à soumettre un échantillon de matière à une excitation électromagnétique (rayonnement) et à enregistrer le spectre des fréquences absorbées, émises ou réfléchies, selon la méthode employée. Dans un polymère, chaque liaison chimique peut vibrer selon certains modes se traduisant par un pic à une fréquence caractéristique en spectroscopie infrarouge. On peut ainsi déterminer la nature d’un polymère en fonction de la présence des liaisons qui le caractérisent (
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Contrôles et essais
ANNEXES
HAUT DE PAGE
Centre technique des industries mécaniques, département Plastiques et Composites (CETIM)
École nationale supérieure des techniques industrielles et des mines de Douai
Institut des matériaux composites
Laboratoire de recherches et de contrôle du caoutchouc et des plastiques (LRCCP)
Pôle de plasturgie de l’Est
Pôle européen de plasturgie
HAUT DE PAGE3 Revues périodiques françaises
Annuaire France-Plastiques et Annuaire France-Composites
Caoutchoucs et Plastiques
Composites....
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