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En anglais
RÉSUMÉ
Le procédé PIM associe les avantages de l’injection plastique et de la métallurgie des poudres. Cette technique est particulièrement adaptée pour l’obtention de petites pièces complexes. Autre atout, les matériaux peuvent être difficilement usinables, puisque les opérations de finition et de polissage sont considérablement réduites, voire même éliminées, en raison de l’état de surface et de la précision des pièces d’excellente qualité. Les différentes étapes de la technologie PIM, ainsi que les problèmes spécifiques comme la composition du feedstock et les conditions de moulage, sont exposées. Le frittage est la dernière, la pièce est alors chauffée pour être consolidée et densifiée. Sont présentés les aspects théoriques de ce phénomène ainsi que les nouvelles techniques de frittage actuellement en développement.
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The PIM process combines the advantages of plastic injection moulding and powder metallurgy. This technique is particularly suitable for the production of small complex parts. Another advantage, the materials can be difficult to machine, since the finishing and polishing procedures are considerably reduced, or even eliminated, due to the surface state and the precision of the parts of excellent quality. The various steps of PIM technology, as well as specific issues such as the composition of the feedstock and the moulding conditions, are exposed. Sintering is the final step; the piece is heated for consolidation and densification. The theoretical aspects of this phenomenon and new sintering techniques currently under development are discussed.
Auteur(s)
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Delphine MOINARD : Enseignant-Chercheur - Laboratoire Sciences des matériaux, École Catholique d’Arts et Métiers ECAM, Lyon - Arts et Métiers ParisTech, LaBoMaP, Cluny
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Claire RIGOLLET : Enseignant-Chercheur laboratoire sciences des matériaux ; ECAM Lyon
INTRODUCTION
Le procédé de moulage par injection de poudres, PIM, a tout d’abord été adopté par l’industrie céramique dans les années 1970. Puis, ce procédé s’est ensuite développé plus largement dans le domaine des poudres métalliques. Même si l’industrie PIM a connu une forte croissance depuis sa naissance, le nombre de pièces obtenues par ce procédé reste de l’ordre de quelques pourcents en comparaison du nombre total de pièces obtenues par des techniques conventionnelles de métallurgie des poudres et des céramiques techniques.
Le procédé PIM associe les avantages de l’injection plastique et de la métallurgie des poudres pour obtenir des pièces complexes en petite, moyenne, ou grande série dans des matériaux qui peuvent être très difficilement usinables. De plus, ce procédé est particulièrement adapté à des petites pièces. Il est donc quasiment incontournable dans le domaine de la microtechnologie.
Des pièces de formes très complexes peuvent être obtenues directement, ou avec seulement de petites opérations d’usinage. Puisque l’état de surface et la précision des pièces obtenues sont excellents, les opérations de finition et de polissage sont fortement réduites, ou même éliminées. Des réductions importantes de coûts de production sont alors possibles par rapport au frittage de pièces pressées, par exemple.
Dans ce dossier, après avoir comparé la technologie PIM aux procédés conventionnels, nous décrirons les principes de base et les problèmes typiques rencontrés lors des différentes étapes (constituants et composition du feedstock, conditions de moulage et de déliantage). Puis nous nous focaliserons sur le frittage dans le cas spécifique de ce procédé :
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théorie du phénomène de frittage ;
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détails des équipements utilisés dans le domaine industriel ;
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difficultés couramment rencontrées lors du frittage de différents matériaux (métalliques et céramiques) ;
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nouvelles techniques actuellement en développement.
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Présentation
Déliantage
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3. Injection de feedstock
3.1 Principe de l’opération
Une fois le feedstock développé, mis sous forme de granulés, des pièces avec des degrés de complexité différents (exemple figure 6) sont mises en forme par moulage par injection grâce à des presses à injecter, semblables à celles de l’industrie plastique.
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Les principes de base et les spécificités de l’injection sont donc communs à ceux des matières plastiques. Ainsi, une attention particulière doit être portée à l’emplacement des points d’injection, aux éjecteurs, et aux plans de joints.
De même, une expérience de l’injection permet de régler certains problèmes tels que les bavures ou les défauts de moulage. Les moules utilisés au niveau industriel sont souvent dotés de plusieurs cavités identiques (moule multi-empreintes) pour permettre, lors d’un cycle d’injection, la production simultanée de plusieurs pièces.
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Vis-à-vis des systèmes classiques d’injection plastique, certaines modifications peuvent être apportées afin d’être mieux adaptées aux spécificités des feedstocks. Ainsi, des traitements de surface sont effectués sur les vis et fourreaux afin d’augmenter leur résistance à l’érosion chimique et à l’abrasion. De même, des profils de vis sont optimisés pour transporter le feedstock en limitant notamment les phénomènes de démixtion entre la poudre et le liant.
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Au niveau du moule, il est important de remarquer que, dans le cas du procédé PIM, les dimensions des empreintes sont surdimensionnées vis-à-vis de la taille finale des pièces. Les pièces vertes ne présentent pas les mêmes dimensions que les pièces finales, comme le montre la figure 6. Le phénomène important de retrait intervenant lors de l’étape de frittage doit donc être pris en compte dès la conception du moule. Ce surdimensionnement est alors déterminé avec précision pour respecter les tolérances imposées sur la pièce finale.
Les canaux d’injection, qui distribuent le feedstock à l’état fondu vers les empreintes, ainsi que les points d’injection situés à l’entrée de l’empreinte, présentent généralement...
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Injection de feedstock
BIBLIOGRAPHIE
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(6) - GERMAN (R.M.) - Divergences in global powder injection moulding - Powder...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Congrès organisé par l’EPMA : EuroPM qui a lieu chaque année en Europe
-
Congrès organisé par Metal Powder Industries Federation : PowderMet se déroule chaque année aux USA
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KIMREY (H.D.), Method...
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