Optimisation du cycle de cuisson d'une pièce moulée en élastomère

par Abdulrahman El Labban

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur. Thermique

Sous la direction de Rémi Deterre.


  • Résumé

    Les propriétés des pièces en caoutchouc moulées dépendent fortement du niveau de vulcanisation qui règne au sein du matériau. Le champ de vulcanisation est issu de la cinétique chimique engendrée par l’histoire thermique imposée au matériau lors du moulage. L’évolution du champ de température au sein de la matière moulée est dictée essentiellement par la régulation thermique des outillages. En ce jour, la profession a besoin d’une maîtrise des phénomènes thermiques et de la prédiction des champs de vulcanisation. L’objectif de ce travail est donc la création d’un outil de prédiction fiable de l’état de vulcanisation et l’optimisation des conditions thermiques du moulage en vue d’obtenir un état souhaité des pièces épaisses. Nous avons développé un outil de prédiction du champ de vulcanisation qui couple les échanges thermiques et l’évolution chimique du caoutchouc. Pour valider la pertinence de la prédiction numérique, nous avons conçu et réalisé un outillage thermiquement contrôlé comportant un dispositif de mesure de température original au sein des pièces moulées. Les résultats des mesures permettent de vérifier la maîtrise des échanges thermiques obtenue par le dispositif de moulage que nous avons réalisé. Les mesures permettent également, de valider la modélisation numérique. L’outil de simulation ainsi validé est utilisé pour optimiser le cycle de vulcanisation des pièces moulées. Nous avons développer deux méthodes d’optimisation : la méthode inverse dédiée à l’estimation des niveaux de températures du cycle optimal et la méthode de Levenberg-Marquardt pour optimiser le couple de temps et température nécessaire pour obtenir un champ de vulcanisation désiré

  • Titre traduit

    Curing cycle optimization of a moulded elastomer part


  • Résumé

    Moulded rubber part properties depend strongly on the vulcanization level within the material. The vulcanization field comes from chemical kinetics caused by the thermal history imposed on the material during moulding process. The temperature field evolution within the moulded material depends primarily on the mould boundary conditions. On this day, the profession needs a good mastery of thermal phenomena during moulding process in addition to the vulcanization fields’ prediction. The objective of this work is the creation of a reliable tool for predicting the state of cure and optimizing thermal moulding conditions in order to obtain a qualified thick rubber parts. We have developed a tool for predicting the vulcanization field which couples the heat transfer model to the rubber chemical history within the mould. In order to validate the digital model, we have developed temperature-controlled moulding device including an original measuring device recording temperatures directly within the moulded part. The control of heat transfers achieved with the moulding equipment is verified with experimental measurements. The measures also validate the numerical modelling. The simulation tool is used to optimize the curing cycle. We have developed two optimization methods to estimate the boundary condition cycle needed to obtain a desired vulcanization field within the part thickness

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Informations

  • Détails : 1 vol. (199 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 150-153

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  • Cote : 2008NANT2036
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