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Développement d’un dispositif expérimental de surmoulage permettant la mesure de la résistance thermique de contact pièce polymère/pièce polymère en conditions industrielles

Pierre Le Mouellic^1, ⋆, Nicolas Boyard¹, Jean-Luc Bailleul¹, Nicolas Lefevre¹, Thierry Gaudry², Jean-Marc Veillé²
^⋆ : pierre.lemouellic2@cooperstandard.com
¹ Nantes Université, CNRS, Laboratoire de thermique et énergie de Nantes, LTeN, UMR 6607, F-44000 Nantes, France
² Cooper Standard, Route des Eaux, 35503 Vitré, France
Mots clés : Surmoulage, élastomère thermoplastique vulcanisé, Adhésion, Résistance thermique de contact, Cristallisation
Résumé :

Dans l’industrie automobile, les joints d’étanchéité sont fabriqués par surmoulage de profils en élastomères extrudés. Les élastomères thermoplastiques vulcanisés (TPV) constituent un des types d’élastomères utilisés. Ce type d’élastomère thermoplastique est produit par un procédé de vulcanisation dynamique, dont la morphologie résultante est constituée d’une phase élastomère dispersée au sein d’une matrice thermoplastique. Lors du procédé de surmoulage, la qualité du contact thermique est essentielle pour développer la résistance mécanique de l’assemblage. Cet article vise à évaluer, pour la première fois, la qualité du contact thermique entre le TPV extrudé et le TPV injecté (surmoulage) pendant les phases de maintien et de refroidissement. Le contact entre le TPV injecté et le moule est également considéré. A cette fin, un moule expérimental instrumenté a été conçu. Des capteurs de flux et de pression ont été classiquement intégrés dans les parois du moule. L’originalité du travail consiste à l’intégrer des capteurs de flux dans l’insert pendant l’injection et dans la cavité du moule accueillant le TPV de surmoulage. Outre la connaissance des champs de température pendant tout le cycle de surmoulage, l’évolution de la résistance thermique de contact entre le TPV extrudé et celui surmoulé est identifiée sur le cycle complet.

Un problème de conduction thermique inverse est utilisé pour déterminer l’évolution temporelle de la température de surface de l’insert ou du moule et du matériau injecté. Les densités de flux de chaleur traversant les interfaces sont également identifiées. La spécificité de la méthode développée est d’obtenir des informations quantitatives non intrusives pour la température de surface et les flux de chaleur. Ces mesures sont utilisées pour calculer la résistance de contact thermique (RT_C). Les niveaux de température mesurés pendant le surmoulage ont ensuite été comparés à ceux calculés à l’aide d’un schéma unidirectionnel utilisant les conditions aux limites déterminées expérimentalement. Les premiers résultats expérimentaux mettent en évidence l’influence du gradient de cristallisation sur la RT_C.