Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Dans un procédé d’injection, le temps de refroidissement d’une pièce injectée reste souvent la phase la plus longue, impactant ainsi fortement la rentabilité de l’opération. L’étude des phénomènes thermiques au cours de ce procédé est donc fondamentale. Cet article traite des différents transferts thermiques lors d’injection de thermoplastiques. Sont abordés le refroidissement des pièces et celui des outillages d’injection, sur la base de la connaissance des trois modes de transferts de chaleur : conduction, convection et rayonnement.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre MOUSSEAU : Maître de conférences à l’IUT de Nantes
-
Alain SARDA : Maître de conférences - Responsable du département Science et Génie des Matériaux à l’IUT de Nantes
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Rémi DETERRE : Professeur des Universités - Directeur du laboratoire OPERP – IUT de Nantes
INTRODUCTION
Dans le procédé d’injection, les phénomènes thermiques sont souvent les plus lents et ce sont eux qui conditionnent pour l’essentiel, les temps de cycle et donc le coût de fonctionnement et la rentabilité du procédé. Dans la pratique, le temps de refroidissement d’une pièce injectée correspond souvent à la phase la plus longue du cycle de moulage.
La maîtrise technique et économique du procédé d’injection nécessite la connaissance des phénomènes thermiques au cours du cycle de moulage. Nous exposons, dans cet article, les divers aspects des transferts thermiques lors du procédé d’injection des thermoplastiques.
Nous traitons le refroidissement des pièces et des outillages. Nous introduisons également des notions moins classiques de compromis entre l’échauffement et le refroidissement du polymère lors du remplissage du moule et les notions de stabilité thermique des outillages. De nombreux résultats présentés dans cet article proviennent de notions développées dans l’ouvrage .
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Refroidissement des pièces
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2. Ordres de grandeurs des échanges thermiques lors d’un cycle de moulage
Dans ce paragraphe, nous allons illustrer les transferts de chaleur expliqués dans le paragraphe 1.2. Les résultats présentés sont issus d’un calcul numérique réalisé avec le logiciel Cat-1D.
2.1 Description succincte de Cat-1D
Cat-1D est un outil de simulation de transferts thermiques monodimensionnels et transitoires, entre plusieurs milieux. La spécificité de Cat-1D réside dans son orientation matériaux, c’est-à-dire lorsque les comportements thermiques des systèmes sont pilotés par les propriétés de la matière.
Le code de calcul offre la possibilité de simuler le comportement thermique de systèmes physiques à la condition que leurs modélisations s’inscrivent dans les conditions suivantes :
-
thermique transitoire ;
-
problèmes à une dimension ;
-
géométrie cartésienne ;
-
domaine à 1, 2 ou 3 murs juxtaposés ;
-
matériaux identiques ou différents dans chacun des murs ;
-
conditions aux limites externes du domaine de type convectives, de type densité de flux ou température ;
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conditions aux limites internes du domaine de type résistance thermique de contact ;
-
durée des phénomènes quelconque ;
-
prise en charge des éventuels changements de phase des matériaux ;
-
module spécifique de simulation thermique des cycles d’injection avec calcul du retrait de la pièce.
L’utilisateur doit introduire les grandeurs caractéristiques des matériaux pour traduire correctement leurs comportements (propriétés thermophysiques, paramètres de la réaction chimique, enthalpie et températures de changement d’état, etc.).
Un mur est un milieu dont les propriétés physiques sont homogènes.
Une...
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Ordres de grandeurs des échanges thermiques lors d’un cycle de moulage
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DEGIOVANNI (A.) - Transmission de l'énergie thermique – Conduction. - [BE 8 200] Traité Génie énergétique (1999).
-
(2) - HUETZ (J.), PETIT (J.-P.) - Notions de transfert thermique par convection. - [A 1 540_08_1990] Archives énergie (1990).
-
(3) - MATTEI (S.) - Rayonnement thermique des matériaux opaques. - [BE 8 210] Traité Génie énergétique (2005).
-
(4) - BRICARD (A.), GOBIN (D.) - Transferts de chaleur avec changement d'état solide-liquide. - [BE 8 240] Traité Génie énergétique (2001).
-
(5) - AGASSANT (J.-F.), VINCENT (M.) - Modélisation de l'injection – Compactage et contraintes résiduelles. - [AM 3 696] Traité Plastiques et Composites (2001).
-
(6) - AGASSANT (J.-F.), VINCENT (M.) - Modélisation...
ANNEXES
DETERRE (R.), SARDA (A.), MOUSSEAU (P.) - Injection des polymères, Optimisation, Simulation, Conception. - Éditions Lavoisier Tec. et Doc., nov. 2003.
QUILLIET (S.) - Transferts thermiques à l'interface polymère-métal dans le procédé d'injection des thermoplastiques. - Thèse de l'École Polytechnique de l'Université de Nantes, 30 sept. 1998.
LE BOT (P.) - Comportement thermique des semi-cristallins injectés. Application à la prédiction des retraits. - Thèse de l'École Polytechnique de l'Université de Nantes, nov. 1998.
SACADURA (J.-F.) - Initiation aux transferts thermiques. - Éditions Tec. et Doc. (1993).
EYGLUMENT (M.) - Manuel de thermique : théorie et pratique. - Hermès (1997).
FAROUQ (Y.), NICOLAZO (C.), SARDA (A.), DETERRE (R.) - Temperature measurements in the depth and at the surface of injected thermoplastic parts. - Measurement, 38, p. 1-14 (2005).
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