COMMENT CONTROLER LE RETRAIT AU MOULAGE Les objectifs de formation d'après le référentiel de formation du BTS : Les élevés seront capables d'expliquer les relations qui existe entre l'outillage et le comportement rhéologique et thermique de la matière et les relations entre les propriétés des pièces réalisées et les conditions de transformations 1)Présentation: La connaissance du retrait et sa maîtrise sont des éléments essentiels pour l 'obtention d'une pièce de bonne qualité. Si un grand nombre de paramètres (matière, géométrie moulage, condition d'utilisation entrent dans la détermination des cotes des pièces. Il est possible aujourd'hui, grâce aux systèmes de contrôle de processus en boucle fermée dont sont dotées les presses d'injection, de mieux cerner, voire de quantifier ce phénomène. 2)Définitions : Le retrait : Par retrait on entend la différence des dimensions entre le moule froid et la pièce injectée refroidie (environ 24 heures après le démoulage). Il s'exprime généralement en pourcentage par rapport aux cotes du moule. Matière Retrait % Matière Retrait % PMMA PS PS choc ABS PVC PC 0.3 à 0.6 0.5 à 0.6 0.4 à 0.8 0.3 à 0.6 0.4 à 0.5 0.5 à 0.7 PA 6 PA 11 POM PEhd PEbd PP 1.5 1 à 2.5 1.6 à 3.6 2.1 à 4.5 2 1 à 2.5 Le processus de rétraction est généralement plus accentué et plus compliqué avec les matières cristallines ou partiellement cristallines qu'avec les matières amorphes. En outre, avec les matières plus ou moins cristallines, on peut affirmer qu'en dehors du retrait la différence de retrait et poste retrait joue également un rôle important. Si après un refroidissement une pièce moulée est exposée à une température importante élevée il se produit en général un poste retrait dû à une recristallisation et à un équilibrage des tensions internes. Les dimensions de la pièce finie diminuent. Le post-retrait : Le post-retrait est la différence entre la cote de la pièce injectée refroidie à la température ambiante et la dimension de celle ci après recuit. Le post-retrait est indiqué en pourcentage par rapport aux cotes de la pièce injectée avant recuit. Il existe deux types de retraits : le retrait volumique et le retrait linéaire. 3) Le retrait volumique: Le retrait volumique concerne l'ensemble du volume d'une pièce. Il sera connu à la transformation par la différence entre le volume spécifique de la matière au moment de la solidification du seuil d'injection et le volume spécifique de la matière à température ambiante. La notion de retrait volumique liée au volume spécifique de la matière sous une certaine pression, est très importante car nous voyons ici un des plus sûrs moyens de quantifier et de maîtriser le phénomène. En effet dans les moyens classiques de transformation, on modifie le retrait volumique et donc le volume spécifique de la matière par adjonction de matière nouvelle ( nourrissement ) sous très haute pression. Le maintien en pression se faisant de d 'une manière décroissante en fonction de la température de refroidissement, : utilisation des courbes PVT. 4) Les retraits linéaires : Ils associent les effets de l'écoulement à ceux de la contraction. On peut les décomposer en retrait longitudinal et retrait transversal suivant leur orientation par rapport à la progression du flux. La combinaison des deux retraits donne naissance au gauchissement des pièces (retrait différentiel). L'éventuelle différence de température pouvant exister entre les deux faces de l'empreinte vient ajouter ses effets aux précédents. Chapitre: Comment contrôler le retrait des thermoplastiques Page:1
Retrait différentiel: Il y a toujours une certaine orientation de la matière dans le sens d'écoulement ainsi qu'un certain étirage des molécules. Cela conduit à un retrait longitudinal dans le sens de l'écoulement plus important que dans le sens transversal perpendiculairement à l'écoulement 5) Les causes du retrait : Il faut chercher les causes principales du retrait dans la contraction des thermoplastiques passant de l'état plastique à l'état solide et dans la diminution de volume consécutive au refroidissement à la T ambiante. En ce qui concerne les matières plastiques partiellement cristallines, le retrait est en outre influencé par les phénomènes de cristallisation et par l'orientation plus ou moins prononcée des molécules. Celle ci est provoquée par l'alignement des longues chaînes moléculaires lorsque le flux de matière pénètre dans le moule parallèlement à la paroi. De tels phénomènes d'orientation se produisent aussi avec des matières amorphes. Toutefois, ils se traduisent principalement par des tensions internes et à un moindre degré par un retrait directionnel. Le degré et la nature de la cristallisation dépendent des variations dans le temps de la température à l'intérieur du moule. - Lors d'une solidification rapide, un pourcentage important de matière reste à l'état amorphe, désordonné, analogue à celui de la masse fondue, alors qu'une solidification lente favorise la croissance des cristallines. - Des épaisseurs de parois et des températures élevées favorisent la formation de cristallines et augmente aussi le retrait. - La température de la matière élevée provoque une solidification plus lente, donc un retrait plus important De plus elle permet de maintenir en tout point de la pièce une pression élevée et de diminuer aussi la variation de volume spécifique de la matière. - Avec une température du moule élevée on réduit la vitesse de cristallisation de la matière, ce qui augmente le retrait. - La pression de d'injection et de maintien exercent une influence prépondérante sur le retrait. Le retrait d'une matière cristalline peut être réduit considérablement (1,6 à 0.6 ) suivant le type de matière. Si l'on élève la pression d'injection de 800 à 2400 bars. En moulant un Polypropylène avec 1600 bars de pression de maintien il est possible d'obtenir un retrait comparable à celui du polystyrène amorphe (0.5 à 0.6). La chute plus ou moins considérable de la pression d'injection en fonction de l'éloignement du seuil d'injection explique en partie les différences très fortes de retrait en différents points des pièces injectées de formes complexes. La variation du retrait s'explique par le fait que la pression élevée de la masse fondue compense les causes du retrait. Facteurs influents sur le retrait volumique Le retrait volumique augmente si : la température du moule la température de la matière la pression de maintien l'épaisseur de la paroi le poids moléculaire de la matière Exemple de variation du retrait du POM copolymère en fonction des conditions de transformation conditions de moulage variation des conditions de Varition du retrait moulage Temps de maintien en s 5 à 120 diminution du retrait de 0.5% pression de maintien en bars 800 à2400 diminution du retrait de 0.5% Epaisseur de paroi en mm 1 à 4 diminution du retrait de 0.5% Température du moule en C 40 à 80 diminution du retrait de 0.5% Température de la matière en C 180 à 2400 diminution du retrait de 0.5% Chapitre: Comment contrôler le retrait des thermoplastiques Page:2
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