Etude expérimentale du procédé de soufflage biaxial

Le temps de soufflage

Toutes ces mesures sont effectuées pendant une période qui ne dépasse pas quelques secondes. Il est important de souligner que les valeurs des variables mesurées jouent un rôle crucial pour le problème d’identification des paramètres de Lodge. En effet, le système expérimental doit répondre à plusieurs critères teclmiques, à savoir : précision, rapidité, répétitivité et sécurité des manipulations.

Pour la mise en application, une feuille thermoplastique circulaire en ABS est utilisée pour l’expérimentation. Le soufflage de la membrane est effectué à l’aide de débits d’air. Pour préserver la répétitivité des expériences, un ensemble de tests a été effectué pour le matériau. Les données collectés lors de l’expérimentation sont les valeurs de la pression ‘P’, de la hauteur de la bulle ‘z’ au pôle de la membrane et du temps ‘t’.

Module de soufflage 

Ce module est constitué de deux anneaux métalliques amovibles et fixés sur un cylindre métallique d’un diamètre intérieur de 15.0±0.01cm, d ‘un diamètre extérieur de 19.0±0.01 cm et d’une profondeur de 13.0±0.1cm. Le cylindre métallique joue le rôle d’un réservoir Tampon .

Un tube métallique d’un diamètre intérieur de 2.0±0.01cm est soudé à la base inférieure du réservoir au centre. Ce conduit d’une longueur de 35.0±0.1 cm permet de connecter le cylindre au circuit pneumatique du laboratoire. L’air, sous pression dans le réservoir métallique, est diffusé uniformément vers la face inférieure de la membrane thermoplastique. L’uniformité de la diffusion de l’air dans le cylindre est assurée par une calotte métallique, d’un diamètre de 10.0±0.01cm, placée au milieu du cylindre métallique. Cette calotte est percée de petits trous circulaires identiques de 1 mm de diamètre chacun.

Deux joints d’étanchéité résistant à la haute température sont placés entre la membrane et les anneaux pour empêcher toute fuite d’air vers l ‘extérieur .

Pour s’assurer de l’efficacité des étanchéités, nous avons effectué un test d’étanchéité sur le module de soufflage. Cette technique consiste à introduire le module de soufflage (anneaux, membranes, joints d’étanchéité, et réservoir tampon) dans un bac rempli d’eau. Ensuite, on injecte de l’air comprimé dans le module de soufflage, on vérifie s’il n’y a pas de dégagement des bulles à travers les parois (fuites d’air) .

Chambre environnementale

La chambre environnementale utilisée pour l’expérimentation possède les dimensions suivantes: longueur de 59.0±0.1cm, largeur de 47.0±0.lcm et hauteur de 41.0±0.1cm. Ce four peut être maintenu à la température désirée à l’aide de résistances chauffantes dont l’alimentation est assurée par un système électrique. Le contrôle de l’alimentation en courant électrique du four, est assuré par un régulateur de température. Le module de soufflage, décrit précédemment, peut être installé (ou retiré) à l’intérieur du four.

Mesures expérimentales 

Températures

Trois thermocouples sont placés à deux endroits différents dans la chambre environnementale. Un de ces thermocouples transmet le signal électrique vers le régulateur de température qui, en fonction du signal reçu, apporte des corrections sur la température désirée, si nécessaire. Un afficheur digital incorporé au régulateur indique la valeur de la température ainsi mesurée. Pour suivre l’évolution de la température dans la chambre, les deux autres thermocouples sont placés à deux endroits différents et leurs sorties sont branchées directement aux entrées d’une carte d’acquisition des données.

Afin de vérifier la température qm règne dans la chambre environnementale, un troisième thermomètre digital témoin est utilisé. Il est placé à l’intérieur du four.

Remarque : La membrane thermoplastique reste dans le four en moyenne 30 minutes avant de recevoir l’ air sous pression.

Débits

Le soufflage de la membrane est assuré par un débit d’air maintenu constant grâce à une valve de débit pneumatique, dont les orifices s’ouvrent ou se ferment pour laisser passer l’air en fonction de la commande du signal électrique qui lui parvient.

Le signal électrique de commande est activé par une carte électronique dont le signal de commande provient d’un micro-ordinateur (PC) du laboratoire, à travers une carte de sortie, DIA, qui transforme le signal numérique de l’entrée du PC en un signal analogique à sa sortie.

Un capteur de débit analogique est installé sur la conduite d’alimentation d’air sous pression juste avant l’entrée du réservoir Tampon. Il transmet un signal analogique des données du débit d’air traversant le module de soufflage, vers une carte d’acquisition qui est connectée à son tour au PC, grâce à une carte de conversion des signaux analogique en des signaux numériques.

Le capteur de débit est relié également à un afficheur digital dont la lecture nous informe instantanément du débit d’air lors du passage de l’air à travers la conduite.

L’indication de la valeur de débit nous permet de mieux ajuster les ouvertures ou les fermetures de la valve de débit suivant le programme expérimental déjà préétabli.