Etude expérimentale du moulage par injection des élastomères : analyse thermique et énergétique du procédé

par Nasser Fekiri

Thèse de doctorat en Sciences de l'ingénieur

Sous la direction de Pierre Mousseau, Alain Sarda et de Cécile Canto.

Le président du jury était Patrick Salagnac.

Les rapporteurs étaient Mustapha Karkri, Pierre Dumont.


  • Résumé

    La maîtrise des cycles thermiques lors des opérations de moulage des élastomères est un enjeu important pour les industriels de la mise en oeuvre du caoutchouc. L’objectif scientifique de ce travail de thèse est d’atteindre une maîtrise précise des températures dans les moules lors des opérations de moulage et d’optimiser les conditions de régulation thermique de ceux-ci dès la conception. Dans ce travail, nous proposons une nouvelle conception des moules, de son système de chauffage et de régulation permettant la maîtrise des températures au plus près de la matière injectée. L’originalité de ce moule réside dans la réduction de la masse d’acier chauffée et la mise en place de zones de chauffe isolées thermiquement entre elles, indépendamment régulées. Cette démarche a été validée par la mise en place d’un montage expérimental original afin d’étudier les transferts thermiques dans l’outillage lors de l’injection de l’élastomère. Une instrumentation fine et complexe du moule dans les cavités moulantes et les canaux d’injection matière, permet le suivi de l’évolution du champ thermique. Les mesures expérimentales permettent d’étudier les phénomènes thermiques intervenant dans l’outillage pendant les cycles de moulage et vérifier l’homogénéité des champs de températures dans le moule. Il permet de valider la stabilité thermique de l’outillage en cours de production. Ces mesures permettent de construire une base de données expérimentale pour alimenter les outils numériques d’aide à la conception des outillages. Les analyses thermique et énergétique des cycles de moulage ont permis une optimisation des paramètres de process afin de mieux maitriser la consommation énergétique lors de la production pour une qualité de pièce équivalente voir meilleure.

  • Titre traduit

    Experimental study of injection moulding of elastomers : thermal and energy analysis of the process


  • Résumé

    The control of the thermal cycles during the operations of moulding of elastomers is an important issue for the rubber industry. The scientific objective of this work is to reach a precise control of the temperature in the moulds during the molding operations in order to optimize the conditions of thermal regulation of those as of the design. In this work, we propose a new design of the moulds, its heating system and regulation allowing us to control the temperatures closest to the part material. The originality of this mould lies in the reduction of the heated mass of the steel and the installation of heating zones thermally isolating between them and independently controlled. This approach was validated by the installation of an original experimental setup in order to study the heat transfers in the tools during the injection of elastomer. A fine and complex instrumentation of the mould in the moulding cavities and the channels of injection matter, allows the follow-up of the evolution of the thermal field. An experimental measurement makes it possible to study the thermal phenomena intervening in the tools during the moulding cycles and to check the homogeneity of the temperatures fields in the mould. It makes it possible to validate the thermal stability of the tools in the course of production. These measurements make it possible to build an experimental database to supply the digital tools of assistance to the design of the tools. The thermic analyses and energetics of the mouldings cycles allowed an optimization of the process parameters in order to better control energy consumption during the production for an equivalent part quality see better.


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