La technologie des matières plastiques

La technologie des matières plastiques permet souvent de réduire le nombre de pièces à assembler. Néanmoins, l’assemblage reste dans beaucoup de cas une opération nécessaire, dont les aspects pratiques seront présentés dans les chapitres suivants.

Introduction :

Dans la réalisation de pièces en plastique, on cherche, le plus souvent, à produire par une seule opération un élément complexe multifonctions. Toutefois, pour réduire les coûts d’outillage ou pour assembler des éléments de produits longs d’extrusion, ou encore pour créer de nouvelles fonctions, on doit recourir à un assemblage. Celui-ci peut s’effectuer de façon permanente par collage ou soudage ; cette dernière technique compte alors une pluralité de procédés : thermiques, hautes fréquences, ultrasons, lasers. On peut également pour des éléments suffisamment épais utiliser, comme pour les métaux, le classique rivetage. Il est aussi possible d’assurer une démontabilité par vissage direct ou par l’intermédiaire d’inserts et surtout par encliquetage flexible, voire par utilisation d’une charnière mince. Naturellement, les pratiques opérationnelles diffèrent notablement de celles qui sont pratiquées dans les assemblages métalliques.

On distingue a priori plusieurs techniques d’assemblage à partir des possibilités ou non de démontabilité

Assemblages démontables

( Conception dans l’optique du démontage)

Dans le but de réduire au maximum l’impact sur l’environnement, il convient de sélectionner la conception et le matériau de manière à garantir l’utilisation la plus efficace possible de la pièce pendant sa durée de service. Cela peut impliquer le recyclage de la pièce ou de certains de ses éléments. Pour cette raison, il est important de « concevoir dans l’optique du démontage ».

Parmi les méthodes de l’assemblage démontables, on distingue :

- Boulonnage-vissage

- Charnières flexibles

- Encliquetages

Boulonnage – vissage

Présentation & Objectif

L’intérêt des assemblages vissés est d’être démontables. Il s’agit d’un assemblage ponctuel créant des concentrations locales des contraintes mécaniques. Le vissage des matières plastiques est très répandu, en particulier en raison de la possibilité d’utiliser des vis autotaraudeuses. Ce mode d’assemblage ne nécessite pas d’opération de taraudage préalable, ni de pose d’inserts. L’emplacement de bossages dotés de trous pour permettre l’engagement de la vis doit être prévu dans la conception de la pièce.

Le vissage par des vis conventionnelles nécessite l’utilisation d’inserts inclus lors de la mise en œuvre par injection, ou placés par ultrasons dans des logements prévus à cet effet.

Mode Opératoire

On peut prévoir de réaliser directement un filetage sur une pièce moulée, ce qui exige un dévissage de l’empreinte du moule (en contre dépouille), d’où un allongement du cycle de fabrication. Il est également possible de ne prévoir qu’un trou cylindrique ou parallélépipédique dans la pièce, le filetage étant réalisé au montage par une vis métallique (par autotaraudage)

Figure 1: Fixation par vissage

Vis autotaraudeuses :

Les vis autotaraudeuses constituent un moyen d’assemblage économique des éléments en plastique. Il est possible de joindre des matériaux de nature différente, et ces assemblages peuvent être aisément démontés et remontés.

Ces vis se divisent en deux catégories principales, celles qui forment les filets et celles qui les découpent.

Les premières déforment le matériau dans lequel elles sont insérées en modelant les filets dans la pièce plastiques. Les secondes enlèvent de la matière pour creuser le filet à la manière d’un taraud. L’ingénieur doit connaître le plastique qui sera utilisé, ainsi que son module d’élasticité, avant de déterminer quel type de vis autotaraudeuse est le mieux adapté.

Trilobe :

Cette configuration triangulaire est une technique différente destinée à retenir le maximum de matériau. Après l’insertion, le polymère flue et relaxe ses contraintes dans la zone comprise entre les lobes. Le dessin « trilobe » crée également des évents le long de la vis au cours de l’insertion, supprimant l’effet « piston » dans certains plastiques ductiles et les accumulations de pression sous la vis au cours de sa progression, lesquelles risqueraient de briser ou de fissurer le matériau.

Filetage pointu :

Certains filetages spéciaux comportent des angles de filetage inférieurs à 60°, qui est la valeur courante dans la plupart des vis standards. Des angles de dégagement de 30° ou de 45° forment des filets aigus qui sont introduits plus facilement dans les plastiques ductiles. Ils créent des sillons de contact plus profonds et réduisent les contraintes. Dans certains cas, les dimensions des bossages peuvent être réduites en présence de ces filets pointus.

HI-LO :

Ce dessin double-filetage augmente la force de fixation de la vis en augmentant le volume de matériau retenu entre les filets.

Même avec les pas les plus fins, le retrait de la vis détériore le filetage du plastique, rendant impossible le réemploi d’un vis de la même dimension. Si le retrait et le remplacement de la fixation est à prévoir, il est recommandé d’utiliser des inserts métalliques, ou bien de prévoir des bossages suffisamment dimensionnés pour loger ensuite une vis de plus grand diamètre. On utilisera des vis de taille plus importante pour les réparations ou pour permettre des forces de serrage supérieures à celles de l’installation initiale.

Si le choix se fait sur les inserts métalliques, les cinq types suivants sont disponibles sur le marché : à pose par ultrasons, inserts chauffés, surmoulés, à expansion, à douille pleine. Les inserts sont maintenus en place à l’aide de moletages, de cannelures et de fentes.

Ils sont conçus pour résister aux déplacements

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