Étude et modélisation des transferts thermiques lors de la solidification de pièces injectées en polymère semi-cristallin chargé de fibres
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NantesDisciplines:
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Abstract EN:
A major issue of the injection process simulation is the prediction of shrinkage and warpage during the packing and cooling stage. In this context, this work contributes to a better understanding of the thermal phenomena that occur during the injection and the solidification of semi-crystalline polymer fiber-filled parts. Indeed, crystallization of that category of material is an exothermic reaction et the phase change modifies thermal properties and boundary conditions. The characterization and the modeling of the thermal properties of the materials have been carried out. We focus on the thermal conductivity through the validation of on prediction model taking into account the fiber orientation. An experimental study also permits to validate thermal a model of coupling between crystallization and heat transfer. Then, the influence of the crystallization on heat transfer has been emphasized, on one hand for high cooling without shear, in the second hand in industrial injection conditions. Interface conditions have been analyzed especially thanks to the evaluation of a thermal contact resistance.
Abstract FR:
Un des enjeux majeurs de la simulation du procédé d’injection est la prédiction des retraits et des déformations dans la phase de maintien et dans la phase de refroidissement des pièces. Ce travail de thèse s’est inscrit dans ce contexte avec pour objectif de mieux comprendre les phénomènes thermiques régissant la solidification de pièces injectées en polymère semi-cristallin chargé de fibres de verre. En effet, la cristallisation de ce type de matériaux est une réaction exothermique et ce changement d’état influence fortement les propriétés thermiques des matériaux ainsi que les conditions aux parois. Dans cette optique, la caractérisation et la modélisation des propriétés thermiques des matériaux étudiés ont été effectuées. La conductivité thermique a fait l’objet d’une analyse approfondie à travers la validation d’un modèle de prédiction prenant en compte l’anisotropie induite par l’orientation des fibres. Une étude expérimentale a également permis de valider les modèles thermiques de cristallisation et de transfert. Enfin, l’effet de la cristallisation sur les transferts de chaleur a été mis en évidence, d’une part dans des conditions de refroidissement rapide sans cisaillement et, d’autre part dans des conditions industrielles. Les conditions d’interface ont été analysées notamment grâce notamment à l’évaluation d’une résistance thermique de contact.