Conception des pièces plastiques injectées
Jean-Luc Charvolin
Tec et doc
PréfaceV
Avant-proposVI
RemerciementsVI
Liste des abréviationsXV
Chapitre 1
Histoire des matières plastiques
1. Une histoire qui a bouleversé l'industrie et la consommation1
2. L'aventure commence vers 18602
3. L'apport de la théorie de la science des polymères3
4. Des matières plastiques de masse aux technopolymères4
5. L'évolution de la plasturgie à Oyonnax : du peigne aux lunettes5
6. Chronologie de l'invention des matières plastiques7
Chapitre 2
Chimie
1. L'atome11
1.1. Constitution et morphologie de l'atome12
1.1.1. Isotopes13
1.1.2. Morphologie de l'atome13
1.2. Liaisons entre atomes14
1.2.1. Liaison covalente14
1.2.2. Liaison ionique16
2. Forces intermoléculaires16
3. Origine des matières plastiques17
3.1. Origine végétale18
3.2. Origine minérale18
3.3. Du pétrole aux polymères18
3.4. Atomes composant les matières plastiques19
4. Polymérisation20
4.1. Synthèse des matières thermoplastiques20
4.2. Polymérisation d'addition22
4.3. Polymérisation de condensation23
5. Copolymérisation23
6. Alliages ou mélanges24
6.1. Polymères miscibles24
6.2. Polymères incompatibles25
6.3. Polymères compatibles25
6.4. Propriétés des alliages25
7. Comportement des thermoplastiques à la chaleur25
8. Synthèse des matières thermodurcissables26
9. Comportement des thermodurcissables à la chaleur26
10. Caoutchoucs ou élastomères27
Chapitre 3
Propriétés des matières plastiques et caractérisation
1. Généralités29
2. Avantages29
3. Inconvénients31
4. Propriétés des thermoplastiques comparées à celles des métaux32
5. Humidité et plastiques32
6. Effets de l'humidité sur les pièces plastiques injectées32
7. Tests et essais35
7.1. Essais mécaniques35
7.1.1. Matériaux et éprouvettes35
7.1.2. Essais mécaniques de courte durée36
7.2. Autres essais46
7.2.1. Dureté46
7.2.2. Essais de choc48
7.2.3. Conductivité thermique51
7.2.4. Dilatation thermique52
7.2.5. Résistance chimique53
7.2.6. Inflammabilité et combustion54
7.2.7. Densité et masse volumique56
7.2.8. Rhéologie58
7.2.9. Spectrométrie IRTF63
7.2.10. Spectrophotométrie64
7.2.11. Analyse par calorimétrie différentielle (DSC)68
Chapitre 4
Matières
Avertissement75
Tableau 4.1. Caractéristiques générales et applications76
Tableau 4.2. Physiques et mécaniques84
Tableau 4.3. Propriétés thermiques88
Chapitre 5
Additifs
1. Définition des composites91
2. Additifs et adjuvants92
3. Charges95
4. Colorants ou pigments96
5. Ignifugeants96
6. Fongicides97
7. Lubrifiants97
8. Plastifiants98
9. Renforts99
9.1. Fibres de verre100
9.2. Autres renforts fibreux101
10. Exemples d'amélioration de caractéristiques par des fibres103
Chapitre 6
Nanocomposites
1. L'Evoh remplacé par des nanocomposites biodégradables108
2. Différentes formes géométriques des nanoparticules109
3. Élaboration des nanocomposites110
4. Amélioration des propriétés mécaniques111
5. Exemples d'application des nanocomposites113
Chapitre 7
Plastiques biodégradables
1. Polymères biodégradables116
2. Plastiques photodégradables116
3. Plastiques photodégradables et biodégradables117
4. Plastiques compostables117
5. Plastiques biocompatibles117
6. Familles de plastiques117
7. Quelques propriétés des biodégradables, selon les familles118
8. Mesure de la biodégradabilité119
9. Les différents tests utilisés119
10. Marché et applications120
11. Mise en oeuvre par des équipements classiques120
12. Avantages et inconvénients120
Chapitre 8
Matériaux composites à renforts en fibres naturelles d'origine végétale
1. Les fibres végétales121
2. Influence sur les propriétés selon le type de fibre123
3. Perspectives124
4. Applications potentielles124
Chapitre 9
Injection
1. Les polymères128
2. Caractéristiques des pièces injectées multiples et variées129
3. Presse à injecter129
3.1. Description d'une presse à injecter129
3.2. Partie injection129
3.3. Partie fermeture131
3.3.1. Fermeture hydraulique131
3.3.2. Fermeture par grenouillère131
4. Le cycle d'injection135
4.1. Analyse du cycle d'injection138
4.2. Paramètres140
5. Injection multi-matières140
6. Injection assistée par gaz141
7. Injection assistée par eau (IAE)144
8. Surmoulage145
9. Injection séquentielle146
Chapitre 10
Conception des moules
1. Les éléments constitutifs d'un moule148
1.1. Armature du moule148
1.2. Les éléments d'alignement et de centrage des moules150
1.3. Fonction éjection152
1.4. Autres types de pièces entrant dans la composition d'une moule153
2. Différents types de moules154
2.1. Moules à trois plaques154
2.2. Moules pour pièces comprenant des contre-dépouilles156
2.3. Moules à dévissage159
2.4. Moules à noyaux et moules à cales montantes160
2.5. Moules à noyaux éclipsables161
2.6. Moule à coquilles163
2.7. Moules à noyaux fusibles164
2.8. Moule sandwich ou à étage165
3. Différents types d'alimentations de l'empreinte165
3.1. Différents types de seuils usinés dans le moule167
3.2. Alimentations par canaux chauds167
Chapitre 11
Prototypage et usinage rapide
1. Définition171
2. Stéréolithographie171
3. Frittage sélectif par laser173
3.1. Frittage laser de polymère173
3.2. Frittage laser de métal174
4. Usinage grande vitesse (UGV)176
5. Moule en silicone coulée sous vide176
6. Procédé RIM (moulage par réaction)177
7. Prototypage par Stratoconceptions®177
Chapitre 12
Conception de pièces
1. Facteurs de choix des matières179
2. Première ébauche180
3. Sélection de la matière180
4. Équilibrage180
4.1. Choix du seuil180
4.2. Équilibrage par variation d'épaisseurs182
4.3. Moules multi-empreintes182
4.4. Orientation des écoulements183
5. Retrait184
5.1. Différence de dimensions entre la pièce et l'empreinte184
5.2. Influence de l'orientation184
6. Gradient de pression186
7. Épaisseurs187
8. Exemples d'amélioration de conceptions188
9. Conception des nervures189
10. Dépouilles de démoulage191
11. Contraintes et déformations192
12. Lignes de soudure193
13. Effet d'hésitation194
14. Contrôle des auto-échauffements et du cisaillement197
15. Pression de maintien199
Chapitre 13
Défauts de pièces
1. Déformation201
1.1. Définition201
1.2. Causes201
1.3. Origine du retrait différentiel201
2. Qualité des lignes de soudure203
3. Fissuration205
4. Retassures206
5. Pièces incomplètes207
6. Emprisonnement d'air208
7. Les bavures210
Chapitre 14
Méthodes d'assemblage des matières plastiques
1. Soudage212
1.1. Soudage par infrarouge212
1.2. Miroir chauffant213
1.3. Soudure au chalumeau à air chaud214
1.4. Impulsion thermique215
1.5. Couteau chaud216
1.6. Soudure à haute fréquence217
1.7. Le soudage par ultrasons219
1.8. Soudage laser225
1.9. Vibrations227
1.10. Soudage par rotation228
2. Collage229
2.1. Propriétés du collage229
2.2. L'état de surface : la clé de l'adhésion231
2.3. La préparation des surfaces : une étape incontournable232
3. Assemblage mécanique234
3.1. Clipage234
3.2. Rivetage236
3.3. Emmanchement forcé236
3.4. Vissage237
3.5. Surmoulage240
Chapitre 15
Décoration
1. Généralités243
2. Sérigraphie243
3. Tampographie245
4. Flexographie247
5. Héliographie248
6. Offset sec249
7. Le jet d'encre250
8. Métallisation sous vide251
9. Galvanoplastie251
10. Flocage254
11. Marquage à chaud254
12. Procédé Sleever®255
13. Thérimage256
14. Procédé Cubic257
15. Procédés in mold et insert molding258
15.1. Procédé in mold258
15.2. Procédé insert molding258
15.3. Comparaison de l'application des trois procédés259
16. Marquage laser259
17. Sublimation261
Chapitre 16
Outils de simulation
1. Quels outils ?265
2. Les conditions d'entrée du calcul266
3. Exemple de calcul mécanique266
4. Exemple de calcul rhéologique267
5. Exemple de calcul thermique268
6. La démarche de conception et de réalisation de pièces plastiques269
7. Qui prend en charge la simulation ?270
8. Études réalisées par la société Cadflow270
Index273