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sciences industrielles (PTSI) · Chapitre 11 · Application directe du cours

Problème — Injection thermoplastique assistée par gaz d'une poignée

Procédés de Fabrication et d'Obtention des Pièces · niveau 2

Énoncé

Une poignée de préhension en polymère, de section épaisse, est obtenue par injection plastique. Expliquer comment l'injection d'azote sous pression au cœur de la matière, pendant le remplissage, permet d'obtenir une pièce creuse et rigide, sans retassure de surface. Que gagne-t-on en masse et en temps de cycle ? Ces gains sont-ils les mêmes pour toute pièce ?

Corrigé

On injecte d'abord une partie seulement de la matière nécessaire, puis l'azote. Le gaz suit le chemin de moindre résistance : le cœur encore liquide des sections épaisses, alors que la matière au contact des parois froides du moule est déjà figée. Il pousse la matière pour achever le remplissage, évide le cœur, et maintient de l'intérieur une pression uniforme qui plaque le polymère contre les parois pendant tout le refroidissement. Le retrait de la matière est compensé par le gaz, là où une pression de maintien classique, transmise par une matière qui se fige, n'atteint plus le cœur d'une section épaisse : il n'y a plus de retassure.

La masse diminue du volume du canal de gaz, et le temps de refroidissement est fixé par l'épaisseur de la paroi restante et non plus par la section pleine ; comme il croît avec le carré de l'épaisseur, il baisse fortement. Mais ces gains dépendent de la géométrie : ils ne valent pas un facteur fixe (« deux » souvent avancé) ; ils se chiffrent pièce par pièce, à partir du volume évidé et de l'épaisseur de paroi obtenue. Le procédé convient aux pièces à sections épaisses (poignées, pièces tubulaires, cadres) ; règle de conception associée : prévoir des canaux de gaz dans les sections épaisses et éviter que le gaz ne s'échappe dans les parois minces.

Ce que ça nous apprend. Associer un fluide sous pression à l'injection résout le conflit entre section épaisse (rigidité) et épaisseur faible (cycle, aspect) : on garde la section, on retire le cœur.

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