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1 - BESOINS SPÉCIFIQUES ET PERFORMANCES ATTENDUES

2 - INFLUENCE DU PROCÉDÉ D'OBTENTION DES ACIERS SUR LES PROPRIÉTÉS

3 - TRAITEMENTS THERMIQUES

4 - LIMITATION DES RISQUES LORS DU TRAITEMENT THERMIQUE

  • 4.1 - Origine du problème
  • 4.2 - Avantages du traitement sous vide et répercussion sur le choix des aciers
  • 4.3 - Solutions alternatives

5 - TRAITEMENTS SUPERFICIELS – APPLICATIONS

  • 5.1 - Cémentation
  • 5.2 - Nitruration
  • 5.3 - Dépôt PVD ou CVD
  • 5.4 - Traitements combinés

6 - PROPRIÉTÉS DES ACIERS UTILISÉS EN PLASTURGIE

  • 6.1 - Acier pour carcasse
  • 6.2 - Aciers pour empreintes

7 - UTILISATION D'AUTRES MÉTAUX

  • 7.1 - Optimisation de la conductivité thermique
  • 7.2 - Optimisation de la résistance à l'usure

8 - CONCLUSION

| Réf : AM3683 v1

Propriétés des aciers utilisés en plasturgie
Moules pour l'injection des thermoplastiques. Choix des aciers

Auteur(s) : Thomas MUNCH

Date de publication : 10 avr. 2013

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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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ABSTRACT

Thermoplastic injection molds - Choice of steels

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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KEYWORDS

metallurgy   |   heat treatements

VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-am3683


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6. Propriétés des aciers utilisés en plasturgie

6.1 Acier pour carcasse

Les aciers choisis pour réaliser les carcasses sont généralement des aciers inoxydables martensitiques prétraités à une dureté de 30 à 35 HRC.

L'inoxydabilité garantit une grande longévité par rapport à la corrosion, même en l'absence de maintenance spécifique. Le niveau de dureté permet d'usiner facilement et procure une bonne résistance aux chocs. Le fait d'utiliser de l'acier prétraité permet, sous réserve du savoir-faire de l'aciériste, d'usiner jusqu'au niveau de la finition sans déformation.

Les aciers suivants offrent ces propriétés et sont souvent utilisés :

  • X 33CrS16 ;

  • X 36CrMo17 ;

  • X 15CrMnSi12 ;

  • Ramax (X 15CrMnSi12-1-1).

Pour des applications plus simples, comme des moules de petite et moyenne série, on peut utiliser un acier non allié, comme le C45 stabilisé à une dureté de 200 HV30, ou faiblement allié, comme le 40 CrMnMo 7, prétraité à 300 HV30. Ces aciers ne présentent pas de résistance à la corrosion et les carcasses doivent faire l'objet d'une maintenance spécifique.

Pour l'ensemble de ces aciers, les critères de qualités sont : la taille des grains, la taille et la répartition homogène des carbures, l'homogénéité chimique, la maîtrise des composants et surtout l'absence de contraintes résiduelles et d'austénite résiduelle après trempe, de façon à assurer la stabilité dimensionnelle lors de l'usinage et de l'utilisation et l'homogénéité des propriétés mécaniques.

Exemple de fournisseurs : Rabourdin, Hasco, Aubert et Duval, Uddeholm

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6.2 Aciers pour empreintes

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6.2.1 Usage général

On choisit un acier à outil pour travail à chaud, à grain fin et sans carbures de grande taille, avec traitement thermique permettant...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BARRALIS (J.), MAEDER (G.) -   Métallurgie.  -  Afnor Nathan 2005.

  • (2) - BERANGER et all. -   Les aciers spéciaux  -  . Tech et Doc Lavoisier 1989.

  • (3) - DOBRACZINSKY (A.), PIPERAUD (M.), TROTIGNON (J.-P.), VERDU (J.) -   Précis de matières plastiques.  -  Afnor Nathan 2006.

  • (4) - GASTROW (H.) -   Injection Mold: 130 Proven Designs  -  . 3rd edition, Carl Hanser Verlag, Munich, 2002.

  • (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.

  • ...

1 Événements

Forum International de la Plasturgie, tous les trois ans à Lyon http://www.f-i-p.com

K – Messe, salon européen de la Plasturgie de rang mondial, tous les trois ans à Düsseldorf http://www.k-online.de

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2 Annuaire

Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)

Aubert et Duval http://www.aubertduval.fr/

Bodycote http://fbi.bodycote.com/

Boehler http://www.bohler.fr/

DME-EOC http://www.dmeeu.com

Hasco http://www.hasco.de

Metatherm http://www.metatherm.fr/

Rabourdin http://www.rabourdin.fr

Strack Norma http://www.strack.de

Uddeholm http://www.uddeholm.fr/

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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