Les bases du travail des matériaux élastomères

Quel est le point commun entre les pneus de voiture, les joints d'étanchéité, les semelles de chaussures, les élastiques et les gommes à crayons ? Beaucoup de ces objets sont des objets avec lesquels nous interagissons quotidiennement, mais ils sont également fabriqués à partir d'élastomères, ou "polymères élastiques".

Les matériaux élastomères sont des polymères synthétiques souples similaires au caoutchouc. Bien que les deux partagent des caractéristiques similaires, ils diffèrent de quelques manières clés. Le caoutchouc, par exemple, est un composé naturel dérivé du latex. Bien qu'il s'agisse d'un matériau incroyablement utile et polyvalent, la composition chimique du caoutchouc impose certaines limites de fabrication et rend également les pièces sujettes à la fissuration par l'ozone. Les élastomères, quant à eux, sont une famille de polymères à base de pétrole qui agissent de manière très similaire au caoutchouc mais offrent de meilleures propriétés matérielles.

Cet article fournira une brève introduction à la fabrication avec des matériaux élastomères.

Définir les caractéristiques et les propriétés mécaniques des élastomères

Les élastomères sont des matériaux qui ont la capacité de s'étirer puis de reprendre leur forme d'origine. Les élastomères offrent une gamme d'autres avantages, notamment une élasticité élevée, une résistance à l'abrasion et à la déchirure, une imperméabilité, des textures douces et une résistance au glissement. Ils peuvent également résister à d'importantes variations de température et sont idéaux pour l'isolation thermique et électrique.

Les élastomères peuvent être chimiquement adaptés à une large gamme d'applications. Par exemple, les matériaux élastomères pourraient être réglés pour un rebond amélioré pour quelque chose comme une semelle de chaussure ou réglés pour un produit amortissant à faible rebond comme une poignée. Ils peuvent également assurer l'aspiration et l'étanchéité. Selon l'application, la sélection du bon matériau peut améliorer les caractéristiques souhaitées de la pièce finale.

Thermoplastiques vs thermodurcissables

Il est important de noter qu'il existe deux principaux types d'élastomères :les thermoplastiques et les thermodurcissables. Les thermoplastiques se liquéfient lorsqu'ils sont chauffés et se solidifient lorsqu'ils sont refroidis - un processus qui peut être répété, prolongeant ainsi le cycle de vie du matériau. Cette qualité les rend particulièrement utiles pour la fabrication de pièces moulées par injection à grand volume. Ces matériaux polymères solides sont généralement résistants au rétrécissement, absorbent les chocs et sont également largement recyclables.

En revanche, les plastiques thermodurcissables ne peuvent pas être fondus et réutilisés une fois la pièce durcie. Le processus de durcissement déclenche une réaction chimique qui incite à la formation de liaisons croisées tridimensionnelles incroyablement fortes entre les molécules du polymère - les liaisons sont presque impossibles à rompre, même à des températures extrêmes. En raison de la durabilité, de la résistance et de la résistance à la déformation élevées de ces liaisons, les thermodurcissables sont souvent utilisés pour renforcer d'autres matériaux contre les chocs et la déformation.

Quatre facteurs importants pour la conception et la fabrication de pièces en élastomère

Afin de maximiser les propriétés matérielles souhaitées des pièces en élastomère, il y a quelques considérations critiques que les équipes de produit feraient bien de garder à l'esprit.

1. Diriger avec des exigences clairement définies

Les exigences spécifiques pour une application donnée doivent guider la sélection des matériaux et la conception de la pièce. En ayant une compréhension claire de ces exigences, les fabricants peuvent déterminer rapidement quel matériau élastomère offre les avantages les plus significatifs.

L'utilisation d'un système de planification des besoins en matériaux (MRP) s'avère souvent bénéfique pour les équipes de produits. Travaillant rétroactivement à partir des plans et des calendriers de production, ces systèmes génèrent des listes d'exigences en matière de composants et de matériaux qui offrent une visibilité sur les matériaux nécessaires, en quelle quantité et dans quel délai, ce qui peut aider les fabricants à respecter les délais et à disposer des ressources adéquates.

2. Réaliser un brouillon approprié

La dépouille fait référence aux angles coniques incorporés dans la conception de la pièce qui aident à garantir que la pièce est éjectée en douceur du moule. Un tirage insuffisant rend non seulement la pièce plus difficile à retirer, mais peut également entraîner des plis, des cassures, des déformations et des finitions de surface inférieures lorsque le plastique refroidit.

Les composants élastomères nécessitent généralement une quantité importante de tirage pour empêcher le matériau de coller au moule lui-même. Ajouter de la texture aux éjecteurs pour leur donner une meilleure adhérence est une autre méthode pour augmenter l'efficacité du retrait des pièces de leurs moules.

3. Calibrer l'épaisseur de paroi selon des exigences spécifiques

Généralement, l'épaisseur des parois d'une pièce doit être comprise entre 1,5 et 3 mm d'épaisseur et doit être aussi uniforme que possible. Cela permet à la pièce de refroidir plus rapidement (réduisant ainsi le temps de cycle) et empêche le rétrécissement irrégulier et les retassures disgracieuses. Si une application de pièce nécessite des épaisseurs de paroi variables, une transition progressive doit être incorporée pour maintenir l'intégrité de la conception.

La nature flexible des matériaux élastomères permet de concevoir des pièces avec une épaisseur de paroi plus élevée ainsi que des variations d'épaisseur de paroi. En appliquant une pression pendant la production, les ingénieurs peuvent façonner ou former le matériau d'une manière qui ne peut pas être obtenue par moulage par injection ou lors de la fabrication avec des matériaux plus rigides.

4. Maximiser l'efficacité du surmoulage

Le surmoulage fait référence au processus de création d'une couche d'élastomère qui est ensuite fixée à une pièce rigide non élastomère. Un exemple courant de ceci est la poignée pliable que l'on trouve sur de nombreux outils à main, qui offre une résistance au glissement et empêche l'utilisateur de se tenir à du plastique ou du métal rigide, ce qui améliore la sécurité et l'efficacité de l'outil.

Pour maximiser l'efficacité d'une poignée surmoulée, les ingénieurs doivent concevoir le produit pour permettre une bonne force de liaison entre les matériaux élastomères et rigides grâce à des méthodes chimiques et mécaniques. La fixation chimique en particulier est importante car les liaisons qui se forment entre les deux matériaux améliorent la durabilité et la longévité de la pièce, tout en éliminant le besoin de prétraitements de surface ou d'adhésifs supplémentaires.

Fabrication efficace d'élastomères — et plus encore

Les élastomères sont une catégorie polyvalente de thermoplastiques de type caoutchouc qui offrent des qualités matérielles considérablement améliorées. L'ensemble unique de résistances chimiques et physiques des élastomères thermoplastiques, ainsi que leur flexibilité et leur résistance élevées, permettent aux fabricants de produire de nombreux articles avec lesquels nous interagissons au quotidien, y compris tout, des chambres à air de vélo aux combinaisons.

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