COUPLAGE THERMO MECANIQUE

Dans ce chapitre, nous nous proposons d’étudier l’influence des différences de température entre les différents milieux lors du trempage dans le cas du procédé utilisant le PVA : le moule est chauffé initialement à 80°C puis il est plongé dans un bain de PVA maintenu à 30°C. Nous présentons dans ce chapitre le cas de ce trempage sur un moule cylindrique. Le premier paragraphe est consacré à la mise en place des données thermiques pour permettre une modélisation correcte. Nous y aborderons également l’étude des variations de température en surface et au sein du moule au cours du trempage. La deuxième partie est consacrée à la détermination de l’influence de la température du bain et du moule sur la forme de l’épaisseur extraite. Nous nous attacherons à vérifier si l’hypothèse d’une température du moule constante au cours du temps rapportée dans la littérature est applicable dans notre cas. 6.1 Température dans le moule Le bain est maintenu à une température de 30°C, mais au cours du trempage, lorsque le moule chaud entre en contact avec ce dernier, sa température change au niveau de l’interface avec l’outil. Cela n’a pas pour conséquence de provoquer un changement de phase (pas de solidification ni de gélification) mais il y a une modification locale de la viscosité du fluide. Nous avons vu précédemment que le caractère rhéologique du fluide est un des facteurs ayant une grande influence sur la forme de la surface libre : plus la viscosité est faible, plus l’épaisseur est petite.

Pour simplifier la modélisation et la simulation numérique, nous considérerons un moule plein de rayon Rm = 12, 5mm et constitué d’un même matériau (Figure système multicouches aurait été compliqué à mettre en œuvre numériquement et nous avons choisi un système équivalent au moule industriel mais constitué que d’une seule couche. La détermination des propriétés thermiques du moule permettant d’obtenir les mêmes propriétés que celles décrites Figure Entre le moment de la sortie du moule hors du four et son immersion dans le bain, il s’écoule environ 60s sur notre cas expérimental. Il est possible de déterminer l’ensemble des températures T1, T2 et T3 de la Figure Il est possible à partir de l’équation 6-4 de déterminer les propriétés thermiques du moule employé numériquement à partir des résultats trouvés à l’aide de l’équation 6-3. La conductivité thermique permettant d’obtenir une température d’interface de 59,6°C en considérant la température interne de 80°C et externe de 25°C est équivalente à Pour contrôler et mesurer les variations de températures aux interfaces moule / air puis moule / PVA au cours du trempage, nous avons collé une sonde thermique à la surface du moule (système multicouches) lors d’une opération réelle de trempage. La première étape consiste à le chauffer dans une étuve à 80°C pendant 1 heure ; l’objectif est d’obtenir une température uniforme de l’outil en sortie du four. Il est ensuite plongé dans un bain de PVA maintenu à 30°C grâce à une plaque chauffante. Le temps de contact entre le moule et l’air avant immersion est de 60s : il correspond au temps de transfert entre le four et l’appareil de trempe et celui pour le descendre dans le bain à une vitesse de 10 mm/s.

Détermination expérimentale de la variation de température en surface du moule

 l’évolution de la température à la surface du moule que nous avons mesurée. Pendant les 60s de contact entre le moule et l’air, la température en surface de l’outil passe de 80°C à 61°C. Cette diminution ne se fait pas linéairement du fait de la diffusivité thermique : elle se fait principalement durant les premières secondes. Nous retrouvons ici approximativement la valeur obtenue à l’aide du calcul de l’équation 6-3. Ensuite, une fois le moule plongé dans le bain, sa température en surface se stabilise à une température de 39°C très rapidement. Encore une fois, la valeur trouvée expérimentalement se rapproche de celle trouvée à l’aide des calculs théoriques de 39,9°C.