Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
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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An appropriate choice of steel and of thermal treatment for the construction of thermoplastic injection molds is a major concern for their long-term properties This will govern the economic and environmental performances of the process. We first define the target properties of a steel for mold construction. We review the different metallurgical processes, the thermal and finishing surface treatments which allow achieving these properties. The development of the injection molding process in a context of increasingly strict standards will continue to promote technological emulation.
Auteur(s)
-
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
KEYWORDS
powder metallurgy | thermal treatment | surface treatment | metallurgical processes
VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 2013 par Thomas MUNCH
DOI (Digital Object Identifier)
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Traitements thermiques
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2. Influence du procédé d'obtention des aciers sur les propriétés
Ainsi qu'il est exposé ci-dessus, les propriétés des aciers sont déterminées par les traitements thermiques, la composition chimique, l'homogénéité chimique, et la conformation (facteur de forme et taille) des précipités.
Le procédé d'obtention agit sur l'homogénéité chimique d'une part et sur la taille et la répartition des composants métallurgiques d'autre part.
2.1 Métallurgie conventionnelle
La figure 2 montre la micrographie d'un acier X35CrMoV5 sur laquelle les hétérogénéités sont visibles sous la forme de bandes plus claires : la composition de l'acier dans les bandes claires est différente de celle dans les bandes sombres.
Une certaine hétérogénéité est inévitable. Le savoir-faire de l'aciériste, ainsi que les traitements qui précédent la livraison de l'acier permettent de la minimiser.
La figure 3 présente la micrographie d'un acier X85WMoCrV6-5-4-2, fortement allié et comportant des alignements de carbures, particulièrement visibles sur la figure 3 a. Ces alignements de carbures sont préjudiciables à la tenue au choc. La figure 3 b montre que ces carbures sont partiellement globulisés. La réalisation de traitements avant livraison, notamment le corroyage, permet d'homogénéiser la répartition des carbures, au prix d'un surcoût de fabrication. Leur taille, de l'ordre de 10 à 20 μm, rend cet acier impropre au polissage.
La micrographie d'un acier X200Cr13 est représentée sur la figure 4. La forte teneur en carbone et en chrome de cet acier laisserait présager des propriétés intéressantes en termes de résistance chimique et de tenue à l'abrasion. Cependant, lorsqu'il est obtenu par le procédé traditionnel, cet acier présente un important réseau de carbures qu'il est nécessaire de rompre et de répartir par corroyage. De plus, la taille des carbures, ici jusqu'à 40 µm, rend cet acier impropre à l'obtention d'un état de surface de faible rugosité et complique ainsi la réalisation de surfaces précises.
La figure 5 montre l'évolution de la taille des grains, prépondérante...
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Influence du procédé d'obtention des aciers sur les propriétés
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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