Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
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
-
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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Présentation
Ordres de grandeurs des échanges thermiques lors d’un cycle de moulage
En anglais
1. Refroidissement des pièces
1.1 Notions élémentaires de thermique
L’analyse thermique des outillages d’injection nécessite la connaissance des trois modes de transferts de chaleur : conduction, convection et rayonnement. Les transferts conductifs interviennent au sein même des matériaux (pièce et moule). L’échange de chaleur entre la paroi des canaux et le fluide du système de régulation est piloté par des transferts convectifs.
Les parois externes des outillages échangent de la chaleur par convection naturelle et rayonnement avec le milieu environnant. Les notions de conduction sont détaillées dans l’article [BE 8 200], réf. [2], les notions de convection dans l’article [A 1 540], réf. [3] et les notions de rayonnement dans l’article [BE 8 210], réf. [4]. Le changement de phase est traité dans l’article [BE 8 240], réf. [5]. Le concept de résistance thermique de contact RTC est développé dans les références et . Citons également les ouvrages généraux de thermique et .
Les notions de productivité sont souvent liées à la rapidité des échanges thermiques et les notions de qualité sont corrélées à l’homogénéité des champs de température. Au travers de l’exemple qui suit, nous allons montrer l’influence déterminante des propriétés thermiques des matériaux sur les temps de mise en régime.
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Refroidissement des pièces
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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