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RÉSUMÉ
Le choix des aciers et de traitements thermiques adaptés pour la réalisation des moules pour l'injection des thermoplastiques est prépondérant pour la longévité des moules, elle-même fondamentale pour la performance économique et environnementale du process de production. Après avoir définis les performances attendues pour un acier de moule d’injection, nous passerons en revue les procédés métallurgiques, les traitements thermiques et les traitements de surface permettant d’obtenir ces performances. La dynamique économique et la pression normative ne pourront qu’amplifier ces exigences dans un contexte de compétition et d’émulation technologique globale.
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Thomas MUNCH : Ingénieur ENSAIS-EAHP - Agrégé en Mécanique - Ancien Responsable Injection de Hager, Obernai, France
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.
Dans certaines situations, ces propriétés ne peuvent être obtenues avec des aciers. Le recours à d'autres matériaux permet de satisfaire des besoins parfois antagonistes.
Les contraintes mécaniques et chimiques auxquelles sont soumises les matériaux constitutifs du moule sont examinées. Les principaux effets du traitement thermique sur leurs propriétés physico-chimiques et les mécanismes structuraux qui leurs sont associés sont décrits en détail. Enfin, la sélection des matériaux et des traitements thermiques est spécifiée et étayée.
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MOTS-CLÉS
métallurgie des poudres traitement thermique traitement de surface procédés métallurgiques
VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 2013 par Thomas MUNCH
DOI (Digital Object Identifier)
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9. Conclusion
L'analyse des conditions de fonctionnement et du niveau de précision géométrique pour les constituants d'un moule fait apparaître deux types de matériaux : le matériau constituant la carcasse d'une part, et celui constituant les empreintes d'autre part.
La carcasse doit avoir une bonne résistance au choc, une dureté moyenne et une grande stabilité dimensionnelle, ce qui conduit vers le choix d'aciers de construction ou d'aciers à outil pour travail à froid de structure métallurgique fine.
Pour les empreintes, on privilégie la dureté et surtout la résistance à chaud, ce qui nous guide vers les aciers à outil pour travail à chaud, de structure métallurgique très fine, issus de la métallurgie classique ou de la métallurgie des poudres.
La nécessité d'obtenir de très bonnes caractéristiques liées à la fabrication de l'acier débouche sur un niveau de qualité que seuls quelques aciéristes peuvent garantir. La longévité des empreintes, dont le coût d'usinage est beaucoup plus élevé que le prix des meilleurs aciers, dépend directement de ces choix.
Le constant développement des technologies de production de la métallurgie des poudres permet d'obtenir des aciers riches en éléments anticorrosion d'une part et en carbure limitant l'usure d'autre part, avec une finesse de grain et de carbure qui autorise l'obtention de propriétés thermomécaniques optimales et surtout des états de surface allant jusqu'au poli spéculaire. L'augmentation du panel de nuances proposées par les rares aciéristes maîtrisant ces technologies permet la multiplication des cas d'applications.
Les variations du coût des matériaux constituants les éléments d'addition mènent les aciéristes à développer de nouvelles nuances optimisant la combinaison prix de revient/propriétés.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BARRALIS (J.), MAEDER (G.) - Métallurgie. - AFNOR-Nathan (2005).
-
(2) - BERANGER et al - Les aciers spéciaux. - Tech et Doc Lavoisier (1989).
-
(3) - GASTROW (H.) - Injection mold : injection mold : 130 Proven designs. - 3rd edition, Carl Hanser Verlag, Munich (2007).
-
(4) - MUNCH (T.) - Du process à la pièce : l’injection des plastiques. - KDP éditions (2015).
-
(5) - PICHON (J.-F.) - Aide-mémoire d'injection des matières plastiques. - Dunod (2005).
-
(6) - REES (H.) - Mold engineering. - 2nd edition, Carl Hanser Verlag, Munich (2002).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Forum International de la Plasturgie, a lieu tous les trois ans à Lyon :
K-Messe, salon européen de la Plasturgie de rang mondial, a lieu tous les trois ans à Düsseldorf :
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Aubert et Duval
https://www.aubertduval.com/fr/
Bodycote
Böhler
DME-EOC
Hasco
Rabourdin
Uddeholm
https://www.uddeholm.com/france/fr/
...
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