22/3914 MEP Vespel Fr. - dedienne.com

1 Ve s p e l Pi ces et semi-produits en polyimide * Marque d pos e de dupont de NemoursInnovez avecles polym res techniquesde DuPontManuel de conception10203040 Table des mati 3G n ralit 3 Chimie .. 3 Proc d s de fabrication .. 3 Influence de la direction sur les caract 3D finition des besoins et tablissement de sp cifications 4 Qualit .. 4 Compositions et propri t 5 Guide de s lection .. 5 Propri t s physiques .. 6 Influence de la temp rature .. 11ST super tenace .. 12 Courbes de contrainte-d 12 Fluage et relaxation des contraintes .. 14 Influence de l humidit .. 16 Dilatation 17R sistance la fatigue et au 18 Propri t s lectriques .. 18 Effet des produits chimiques .. 20 Autres propri t s .. 22 Formage 23Pi ces r alis es par formage direct .. 23 Remarques relatives la conception .. 26Pi ces r alis es par formage direct et reprises par usinage.

2 27Pi ces usin 27 Proc dures d usinage .. 28 Collage .. 31 Surmoulage et rev 31R sistance aux radiations .. 31 PageDouilles et 33Le Vespel compar aux autres mat riaux dans les applications de paliers .. 33 Choix de la mati re .. 33 Conception des paliers Vespel .. 35 Lubrification et autres remarques sur la conception des paliers .. 37 Paliers lubrifi 40 Segments d tanch it .. 43 Int r t des polyimides .. 43 Glossaire des param tres de conception .. 43 Conception standard de segments coupe droite r alis s par formage 43 Autres remarques relatives la 44 Tol rances de conception .. 45 Segments d tanch it de conception sp cifique .. 49A Dimensions standard des semi-produits .. 49B Tol rances ISO .. 50C Fiche de s curit produit .. 52 Liste des tableaux et 48 Informations concernant la conception des pi ces Vespel IntroductionG n ralit sDes innovations r centes au niveau du produit et du d velop-pement, ainsi que des techniques de fabrication, ont conduit la naissance d une nouvelle famille de produits derniers apportent l ing nieur d tudes des solutionspratiques et rentables aux probl mes complexes pos s parles applications soumises des temp ratures lev s depuis plus de 20 ans, les pi ces et les semi-produits en Vespel sont particuli rement adapt s aux appli-cations dont les l ments m caniques requi rent stabilit dimensionnelle, propri t s lectriques et r sistance l usureet au encore plus de r sistance et de t nacit , la familleVESPEL ST s ajoute aujourd hui ces produits semi-cristal-lins.

3 La principale diff rence entre les polyimides Vespel STet SP r side dans l absence de structure cristalline pour partir de ces r sines polyimides, dupont fabrique des pi cescorrespondant exactement aux caract ristiques d finies parses clients, ainsi que des semi-produits pour l usinage desprototypes et des petites s donn la concurrence exacerb e qui r gne actuellementsur les march s, le r le de l ing nieur d tudes est essentiel,aussi bien en termes de conception de nouveaux produits qued am lioration des anciens. Comme toutes les pi ces enmati re plastique, les pi ces en Vespel sont gouvern es parles m mes r gles de bonne conception et les m mes loisphysiques que les autres mat riaux. Ce manuel a donc pourobjectif d aider les concepteurs appliquer ces principes las lection, le test et la caract risation des pi ces en Vespel .Le pr sent manuel de conception comprend des informationsexhaustives sur les propri t s physiques et les performancesdes r sines polyimides SP et ST servant la fabrication despi ces Vespel .

4 Le choix des informations est fond en par-tie sur les changes que nous avons eus avec les ing nieursd tudes de nos clients concern s par les applications de cespi ces. Toutes les donn es figurant dans les pages suivantesr sultent de recherches intensives sur les propri t s physiques,effectu es dans les laboratoires dupont de Wilmington,Delaware* (Etats-Unis). N anmoins, il est toujours recom-mand d effectuer des essais dans les conditions finalesd l heure actuelle, les pi ces Vespel sont fabriqu es Newark (Etats-Unis), Utsunomiya (Japon) et Mechelen(Belgique).ChimiePolym reLe Vespel est un polyimide de condensation produit partirde dianhydride pyromellitique (PMDA) et de 4,4 diamino-diph nyl ther (ODA).Le Vespel n a pas de temp rature de transition vitreuse ou point de fusion observable en de d une temp rature de d composition largement sup rieure 400 s agit l d une caract ristique essentielle de ses perfor-mances, qui en l occurrence sont identiques celles desplastiques principale diff rence entre la r sine polyimide dite SP et la nouvelle dite ST r side dans la structure cristalline.

5 Les r sines SP types ont une teneur cristalline dans une proportion estim e de 25 50 %.Cette teneur est n gligeable, voire inexistante, pour les r sinesST. Le spectre infrarouge de ces derni res montre en revanchequ elles contiennent 100 % d imides amorphes contre 40 %pour les r sines d s de fabricationDuPont r alise des pi ces de pr cision Vespel au moyen de plusieurs proc d s de fabrication. Le proc d retenu dansun cas pr cis d pend d un certain nombre de crit res: condi-tions finales d utilisation, caract ristiques d finies par leclient, g om trie de la pi ce et facteurs petites s ries et les pi ces de grandes dimensions et/oude forme complexe sont en g n ral produites par usinage debarres, de tubes ou de plaques. Ainsi, toutes les techniquesstandard du travail des m taux sont-elles utilisables et ce,en respectant des tol rances tr s serr le cas des grandes s ries, et lorsque la g om trie de lapi ce le permet, le formage direct, technique similaire celleque l on emploie dans la m tallurgie des poudres, permet deproduire des pi ces un co t consid rablement inf rieur celui des pi ces usin es.

6 Lorsque, pour des raisons de tol -rance ou de complexit , le formage direct seul ne convientpas, il est souvent accompagn d un usinage de de la direction sur les caract ristiquesA l instar de la plupart des mati res plastiques, le Vespel fait montre d anisotropie : ses propri t s varient en fonctionde la direction de la force exerc e pendant la fabrication. C estainsi, par exemple, que les caract ristiques m caniques tellesque la r sistance la traction et l allongement sont plus le-v es et que la dilatation thermique est plus r duite dans leplan perpendiculaire ( ) la direction de la force appliqu elors du moulage que dans la direction parall le (||) pi ces Vespel usin es partir de semi-produits ne pr -sentent pas cette caract 1 Formule chimique du Vespel SP Marque d pos e de dupont de Nemours.*Actuellement indiqu es avec r f rence aux m thodes ASTM, les valeurs le serontconform ment aux sp cifications ISO dans la prochaine version du Guide SPLes propri t s caract ristiques des pi ces usin es ont t obtenues partir d prouvettes de mat riau isotropique.

7 Ce dernier est form de sorte que les propri t s restent uni-formes ind pendamment de la du formage direct, la pression est appliqu e suivant unedirection verticale, avec pour r sultat une l g re anisotropiedes caract ristiques m caniques. L ajout de charges accro tcet effet directionnel. Pour la plupart des pi ces, le maximumde r sistance et d allongement et le minimum de dilatationthermique sont constat s perpendiculairement la directiondu pressage. Les donn es pr sent es ici pour les pi ces r ali-s es par formage direct, l exception des propri t s de com-pression et de conductivit thermique, ont t mesur es per-pendiculairement la est tr s important, lors des essais du Vespel pour uneapplication, d employer le mat riau (semi-produit ou forma-ge direct) qui sera utilis pour la commercialisation. Pourcette raison, dupont propose des bauches cylindriques r a-lis es par formage direct pour les finition des besoins et tablissement de sp cifications significativesEn principe, l tablissement des sp cifications succ de plusieurs autres tapes cl s de la mise au point d une appli-cation.

8 La premi re tape du processus, absolument n ces-saire, consiste d finir les conditions d utilisation viennent ensuite l esquisse du dessin pr limi-naire, la r alisation des prototypes et les essais du mod r daction des sp cifications intervient seulement lorsqueces tapes ont t franchies de mani re objet des sp cifications consiste liminer toute variationsignificative des pi ces qui serait contraire aux crit res fonc-tionnels et conomiques d finis lors des tapes pr c de la collaboration troite entre l utilisateur final et leconstructeur, les sp cifications dressent la liste compl te desconditions remplir pour que les pi ces finies soient diff rentes techniques de fabrication des pi ces Vespel permettent de r pondre avec souplesse aux sp cifications de la conception, l ing nieur d tudes ne doit jamaisoublier que les pi ces en plastique requi rent en g n ral destol rances plus lev es que les pi ces m guide pr sente des valeurs types pour les propri t s carac-t risant les pi ces produites par formage direct et par valeurs tant des moyennes, il est conseill de ne pas ser f rer aux valeurs maximales pour l tablissement des sp dupont fabrique des pi ces en Vespel sur mesure pourr pondre aux contraintes rigoureuses de qualit des construc-teurs d quipement les plus exigeants du monde et ce, pi ceapr s pi ce, commande apr s commande.

9 Compar es auxm thodes de contr le classiques, nos proc dures de contr lestatistique de la qualit en cours de fabrication nous permet-tent de produire co t moindre des pi ces d un niveau lev et constant de qualit . La pr cision de ce contr le statistiqueest telle que certains clients suppriment leurs propres op ra-tions d inspection la r ception des pi ces, r alisant ainsides conomies proc dures comprennent un contr le laser et une analysevid o pilot e par ordinateur pour la v rification des tol rancesdimensionnelles et de l uniformit , ainsi qu un contr le parultrasons pour tester l int grit du mat les informations relatives chaque commande tantm moris es, il est possible de remonter, le cas ch ant, duproduit fini la r sine d les sites de production de Vespel sont certifi s ISO 9001 et QS preuve de l engagement de qualit de dupont , le site deMechelen a t couronn par deux fois du Ford Q1 Awards ,are u la distinction Chrysler Penta Star et a t d sign fournisseur privil gi par la soci t Rolls Royce AeroEngines le monde entier.

10 dupont a mis en place un syst me degestion Qualit totale pour garantir une qualit sup rieure tous les niveaux. Pour ce qui concerne les pi ces, c est unegarantie de qualit , de la mati re premi re la pi ce finielivr e au client en temps et en principe de dupont en mati re de production de qualit consiste liminer les erreurs plut t que les t ches. Nousnous sommes engag s des am liorations constantesconform ment aux directives Ford Q1, VDA (Verband derAutomobilindustrie ), de m me qu r pondre toutesles exigences formul es par nos cet effet, nous faisons appel aux outils suivants:FMEA Failure Mode Error Analysis (Analyse des d fail-lances) ;SPC Statistical Process Control (Contr le statistique desproc d s) ;RMI Raw Material Inspection (Contr le de la mati repremi re) ;PITA Production and Inspection Tool Administration(Administration des outils de production et decontr le).