Brevet FR2001493A1 — publié le 19690926

la présente invention concerne des moules du type comportant un corps muni d'une cavité ou d'une matrice dans au moins l'une des surfaces d'extrémité, et un renforcement pré-tendu qui entoure le corps sur au moins une partie de sa longueur. 5 l'invention concerne, également, un procédé et un dispositif pour renforcer des moules du type indiqué ci-des-sus. l'expression moule, telle qu'elle est utilisée dans le texte, signifie n'importe quel outil dans lequel on forme ou on réalise des produits. 10 les moules utilisés pour former des produits par des procédés de déformation plastiques, tels que le moulage .sous pression, l'extrusion, l'emboutissage ou le matriçage, sont normalement soumis à des charges très élevées. Un procédé connu pour éviter la déformation des nioules est de les renforcer par le fret-. 15 tage d'un ou plusieurs anneaux de renforcement sur le corps de moule, les anneaux de support soumettent le moule, en cours d'utilisation, à des forces de compression tangentielles et radiales,: car il y a un axe de symétrie, généralement perpendiculaire à la*; surface du moule dans laquelle se trouve la cavité. On réduit ainsi 20 les forces de tension qui sont créées au cours de la -phase de travail à des niveaux acceptables ou sans conséquence» Dans le cas de moules, en fonction de l'expérience de contraintes très élevées, on utilise deux ou plusieurs anneaux concentriques, ce qui permet une pré-contrainte plus élevée 25 que lorsqu'on utilise seulement un anneau, la pré-contrainte maximale est déterminée par la tension maximale autorisée dans la surface intérieure de l'anneau de renforcement intérieur. A la fois le moule et les anneaux de renforcement doivent être réalisés avec une précision élevée, afin d'obtenir la pré-contrainte calculée, 30 lors du frettage des anneaux sur le moule. Il en résulte que le moule et les anneaux, sont relativement onéreux à fabriquer, ce qui limite du point de vue économique le nombre des anneaux que l'on utilise-. l'invention a, notamment, pour but de remé-35 dier aux inconvénients.ci-dessus. Elle concerne à ce;fc effet un moule comportant un corps avec au moins une cavité dans au moins •une surface d'extrémité et un renforcement précontraint entourant le corps sur au moins une partie de sa longueur, moule caractérisé par ce que le renforcement comporte au moins un enroulement d'un 40 ruban mince et par ce que l'ensemble d'une face de chaque tour de 69 02906 2 2001493 l'enroulement s'appuie contre la face supérieure du tour précédent de l'enroulement, ce qui permet un frettage très efficace et très économique du moule. L'invention concerne également un procédé 5 pour le renforcement d'un moule du type comportant un corps avec au moins une cavité dans au moins une surface d'extrémité et un renforcement pré-contraint entourant le corps, sur au moins une partie de sa longueur, procédé caractérisé par ce qu'on utilise pour le renforcement au moins un enroulement d'un ruban mince jet 10 par ce qu'on enroule ce ruban autour du corps du moule, en réglant la tension du ruban de façon telle que l'ensemble de l'une des faces d'un tour de l'enroulement s'appuie contre la face supérieure du tour précédent de cet enroulement. Enfin, l'invention concerne aussi un disposi-15 tif pour la mise en oeuvre du procédé pour renforcer des moules, du type comportant un corps avec au moins une cavité dans au-.moins l'une des surfaces d'extrémité et un renforcement pré-contraint. entourant le corps, dispositif caractérisé par ce qu'il comporte des organes pour serrer le corps du moule et permettre son entraî-20 nement en rotation autour d'un axe sensiblement perpendiculaire, à la surface d'extrémité, un organe entraînant en rotation les. organes de serrage, un support pour une bobine garnie d'un ruban mince et un organe pour contrôler la tension réglable du ruban provenant de la bobine et enroulé sur le corps du moule au cours 25 de la rotation de ce dernier. L'utilisation d'un ruban mince permet à la bande enroulée autour du corps de moule d'être amenée en contact intime avec la surface périphérique extérieure du moule et la surface extérieure du tour précédent de l'enroulement, simplement 30 en tendant la bande j de la sorte, les tensions radiales et tan-gentielles et les forces de compression sont transmises directe*-ment du moule sur l'enroulement ou les enroulements et entre les différents tours de ce ou ces enroulements. Comme indiqué ci-dessus, l'épaisseur de la ban-35 de est au plus de quelques dixièmes de millimètres, quoi que.des bandes extrêmement minces puissent être avantageusement utilisées. Par exemple on obtient des résultats très favorables en renforçant les moules avec des rubans d'acier de haute résistance, ayant une épaisseur d'environ 0, 03 mm. L'épaisseur du ruban utilisé 40 pour le renforcement selon l'invention se situe de façon appro- fyO 0^006 3 2C01493 priée en-dessous de 0, 4 mm, de préférence en-dessous de 0, 2 mm» Cependant, l'épaisseur du ruban est de préférence supérieure à 0, 01 mm et dépasse avantageusement 0, 02 mm. Une matière de renforcement avantageuse 5 est par exemple un ruban d'acier durci» ayant une structure de bainite qui a une résistance à la tension très grande combinée à un degré de dureté très grand, bien que d'autres matériaux avec des résistances à la tension grandes et de préférence un degré de dureté relativement grand puissent également être utilisés. 10 Lorsqu'on enroule la bande de la matière de renforcement sur le corps du moule, la tension créée dans la bande est réglée et maintenue à une valeur qui est avantageusement située au voisinage de la limite de résistance du ruban. Lorsque le renforcement est réalisé par une bande très mince,, on peut 15 réaliser l'enroulement en commençant par un tour sur le corps du mouler puis en appliquant une tension à la bande et en augmentant progressivement la tension au cours des quelques prochains tours, jusqu'à obtenir la tension souhaitée. Cette tension souhaitée est alors de préférence maintenue constante au cours de la suite de 20 1'enroulement du ruban. Il est également possible de fixer le premier tour de l'enroulement ou l'extrémité de la bande sur le corps du moulet ou sur l'enroulement sur lequel on réalise cet autre enroulement à l'aide d'un adhésif pour métaux approprié. 25 Après durcissement de l'adhésif, on enroule le ruban directement à la tension souhaitée. On poursuit l'enroulement jusqu'à l'obtention du nombre de tours souhaité pour atteindre le degré de prétension désiré pour le moule. Comme l'enroulement comprend princi-30 paiement un très grand nombre d'anneaux de paroi très mince, le matériau de renforcement est utilisé plus efficacement que dans les procédés conventionnels. Cela permet de pré-contraindre les moules au niveau souhaité, tout en réduisant le diamètre extérieur de 35 ces moules, en comparaison avec les moules renforcés par des procédés conventionnels. Ceci constitue un très grand .avantage lorsque l'espace pour le moule est limité» Comme les tours intérieurs de l'enroulement et le corps du moule sont soumis à des compressions faibles avec 40 chaque nouveau tour de 1'enroulement, la charge des tours intérieurs 6<> 02°06 4 2001493 est progressivement supprimée au cours de la progression de 1'enroulement. Cet affaiblissement de la charge sur les tours intérieurs engendre une capacité d'absorption des sur-tensions créés lors de la mise en charge, et permet une pré-tension de la bande 5 aves des charges plus élevées que dans les procédés conventionnels. Si le moule renforcé- selon l'invention -est soumis à des surcharge s, le rallongement du ou des enroulements et l'augmentation de la tension dans ces enroulements restent à un 10 niveau très faible et c'est pourquoi le renforcement du moule et le noyau ne subissent pas d'accident par suite de surcharges, comme c'est le cas lorsqu'on utilise les procédés conventionnels pour réaliser une pré-tension. Lorsque le nombre de tours souhaité a été réalisé sur le moule, on coupe la bande et on fixe, tout 15 simplement, l'extrémité du ruban sur le moule, en général à l'aide d?un ruban adhésif. Lorsqu'on applique le renforcement selon l'invention, il n'est pas nécessaire de réaliser line finition de la surface extérieure du moule. Le renforcement peut être enroulé 20 par exemple,, directement sur un moule venant de fonderie ou fritte, ce qui réduit considérablement le prix de fabrication du moule. A la suite de l'enroulement du ruban sur le noyau on peut ajuster l'une des surfaces d'extrémité du moule renforcé, à l'aièe de moulage, de polissage ou analogue. De la sorte, afin d'obtenir des 25 surfaces d'application lisses, il est avantageux,lorsqu'on enrou-» le la bande, de laisser une partie du ou des bords de la bande située en deçà des surfaces d'extrémité respectives du noyau du moule. Lorsqu'on utilise le moule, les tensions 30 produites normalement dans le moule varient beaucoup dans la direction axiale. Le procédé de renforcement, selon l'invention, permet la pré-contrainte diversifiée du moule sur la longueur du corps, suivant la charge qu'on applique à cet endroit. Les variations de tension sur le corps du 35 moule dans les régions du moule soumises à des charges plus fortes que dans d'autres régions peuvent être compensées en renforçant ces régions avec au moins un enroulement ayant un plus grand nombre de tours que l'enroulement ou les enroulements d'autres régions et/ou par une tension plus grande du ruban dans ces régions 40 lors de l'enroulement. 69 02906 5 2001493 Eventuellement, on peut utiliser un matériau ayant une résistance mécanique plus grande que le ruban utilisé pour les autres enroulements et/ou appliquer un ou plusieurs enroulements extérieurs supplémentaires dans les régions de ten-5 sion élevée. De plus, si par exemple, on souhaite réaliser la précontrainte d'une partie du corps de moule à un niveau plus faible, on utilise un insert éventuellement fendu ou sectionné/qui peut être disposé sur cette portion, pour transmettre la pré-tension d'au moins un enroulement extérieur sur cet insert. L'épaisseur 10 de 1'insert ou des inserts est choisie selon les différences de pré-tension que l'on veut obtenir. L'augmentation de la pré-ten-sion peut varier par étapes le long du corps de moule en utilisant des inserts d'épaisseur différente. Lorsqu'on compare le renforcement, selon 15 la présente invention, avec le mode de réalisation conventionnel, on obtient les avantages suivants : - des frais de fabrication notablement plus faibles, - on.évite les tolérances très réduites par 20 rapport au corps de moule et au matériau de renforcement, - on obtient des forces de pré-contrainte plus grandes, - le moule peut avoir un diamètre total extérieur plus faible que par l'utilisation de procédés convention- 25 nels, - on peut utiliser des matériaux de renforcement de résistance mécanique très élevée et la résistance des matériaux est utilisée plus efficacement, - la somme des pré-cohtraintes peut varier 30 de façon simple dans une direction axiale, - la forme de la section du moule peut ne pas être circulaire. Des modes d'exécution de l'invention sont représentés, à titre d'exemples non limitatifs, sur les dessins 35 ci-joints dans lesquels ; -- la figure 1 représente une' vue en coupe axiale d'un moule % elle montre les différents procédés pour renforcer le moule suivant la présente invention, sur la droite et sur la gauche de la figure ; 40 - la figure 2 représente une vue analogue 60 06 6 2001493 à celle de la figure 1 et montre dans les parties gauche et droite, deux autres modes de renforcement du moule selon 1*invention } - la figure 3 est une vue de dessus, partiellement coupée,dfcn dispositif pour renforcer le moule selon la 5 présente invention. les figures 1 et 2 représentent schématique-ment un corps de moule 10, dont une surface d'extrémité 11 comporte une cavité ou matrice 12. Un perçage 13 s'étendant du fond de la cité axialement au travers du corps 10 est destiné au montage d!un 10 doigt d'éjection non représenté. Le corps 10 a, de préférence, une section circulaire, mais peut avoir toutes sortes d'autres sections Autour de ce noyau, se trouve un renforcement comprenant un ou plusieurs enroulements d'un ruban milice. Dans le mode de réalisation représenté, le ruban est de largeur constante 15 sur toute sa longueur, quoi que dans certains cas- sa largeur puisse diminuer tout au long de la bande. On a prévu des perçages et autres dispositifs afin de faciliter le positionnement du moule dans l'installation . de moulage,telle qu'une presse de fonderie, non représentée, pour 20 augmenter la clarté des dessins. Sur le côté gauche de la figure 1, on a repré senté un renforcement qui comprend un enroulement 14 d'un ruban mince; La bande est suffisamment large pour lui permettre de s'é-? tendre en travers de toute la longueur axiale du moule, c'est-à-25 dire de la surface d'extrémité 11 munie de la cavité 12 jusque vers la surface d'extrémité 15 opposée, l'enroulement 14 est conformé pour recevoir les plus fortes tensions tangentielles et radiales prenant naissance à la surface 11 du corps 10, Cependant, on reste dans le cadre de l'invention si on applique au moule, 30 dans ces régions soumises en fonctionnement à des charges plus élevées que les autres régions, des enroulements ayant plus de tours que les enroulements ou l'enroulement dans d'autres régions, ou si on applique un ou plusieurs enroulements supplémentaires extérieurs De tels modes de réalisation sont représentés dans la partie droite 35 de la figure 1 et dans la partie gauche de la figure 2, Ainsi, on a représenté à la droite de la. figure 1 un renforcement comprenant deux enroulements 16 et 17, l'enroulement 16 étant disposé plus près de la surface d'extrémité 11 et ayant plus de trous que l'enroulement 17. Dans un autre mode 40 de réalisation non représenté, le corps n'est pas renforcé dans les régions soumises aux tensions les plus faibles, c'est-à-dire 69 02906 7 2 0 014 9 3 dans les régions voisines de la surface d'extrémité 15 de la figure 1. Un renforcement comprenant deux enroulements 18 et 19 est représenté sur la partie gauche de la figure 2. L'en-5 roulement 18 qui recouvre le noyau 10 sur toute sa longueur dans la direction axiale est lui-même entouré par un enroulement 1 9 extérieur supplémentaire, dans les régions les plus soumises à une charge. On reste bien sûr dans le cadre de l'invention en réalisant plus de deux enroulements pour des raisons de résistance mécanique 10 et/ou des raisons pratiques et/ou économiques,, On reste* également, dans le cadre de la présente invention, en réalisant dans les régions soumises à des charges très élevées, un ou plusieurs enroulements de ruban, pré-tendu à un degré plus élevé et/ou ayant une résistance mécanique plus grande que le ruban des autres enroule-15 ments. Afin de réaliser le moule avec une surface plane extérieure, malgré les épaisseurs différentes des enroulements de renforcement, le long de l'axe longitudinal du moule, il est possible, comme représenté dans la partie droite de la figure 2, de 20 disposer un insert 20 dans la région du moule soumise à des tensions plus faibles que les autres régions, de façon à transmettre des forces de pré-tension d'un enroulement 21 extérieur entourant ledit insert. L'enroulement 21 entourant 1'insert 20, entoure également Tin enroulement 22 disposé autour de la partie du corps 10 la 25 plus soumise aux charges, cet enroulement 22 ayant la même épaisseur* que l'insert 20. L'insert 20 peut, avantageusement, être un anneau fendu ou peut comprendre un ou plusieurs segments annulaires séparés. La figure 3 représente un dispositif pour 30 renxorcer les moules, selon la présente invention. Le dispositif comprend des moyens 23 pour fixer le.corps 10 du moule et pour l'entraîner en rotation autour d'un axe sensiblement peimendiculaire à la surface d'extrémité 11. Un moteur 24 ou un autre organe tel qu'une 35 manivelle permet l'entraînement en rotation du moule dans son montage. Il est prévu des organes de fixation tels qh.!un tambour rotatif 25, pour une bobine 26 comportant un ruban mince et des organes 27 pour maintenir une tension réglable, contrôlée, dans le ruban, provenant de la bobine 26 et qui est enroulé autour du 40 corps 10 entraîné en rotation. 69 02906 8 2001493 les moyens de fixation 23 du corps de moule comportent deux organes coaxiaux 29 et 30 montés en rotation dans un bâti 28 et qui sont conformés pour s'appliquer contre les sur» faces d'extrémité respectives du corps 10. 5 L'organe 29 est relié, à un moteur 24 pour être entraîné par celui-ci. Cet organe ne peut se déplacer dans uae direction axiale alors que l'organe 30, libre en rotation, est monté dans un tourillon permettant un mouvement axial, à l'aide d'i-œ, écrou 33 disposé entre un palier axial 31 et une partie filetée 10 32 de l'organe 30. L'organe 30 peut être déplacé axialement contre l'organe 29 pour serrer le corps 10. L'organe 30 est verrouillé dans la position de blocage du corps, à l'aide d'un contre-écrou 34» le corps 10 est maintenu en position par le frottement entre ses surfaces d'extré— 15 mité et les organes 29 et 30, Les organes 29, 30 peuvent, égalementD être réalisés avec des saillies concentriques permettant le centra® ge du corps 10 sur l'axe de rotation commun de ces organes. Dans le mode de réalisation représenté, l'organe 27 est ion moteur frein électrique, agissant sur le tambour 2% 20 On peut également le réaliser avec des organes connais pour l'obtention de l'effet de freinage souhaité et par conséquent de la tension de ruban désirée. Dans Tan autre mode de réalisation, la tension souhaitée de la bande peut être réalisée par un frein agissant 25 directement sur le ruban. Bien que l'enroulement puisse être réalisé avec une installation différente de celle représentée, la caracté= ristique de l'invention est que l'enroulement s'effectue ici avec un dispositif très simple, puisque les tensions appliquée au rubaa 30 au cours de l'enroulement sont relativement faibles. Par exemplef dans le cas d'un moule cylindrique circulaire ayant un diamètre de 50 mm et une longueur axiale de 50 mm, il est possible d'utilisés? avantageusement un ruban d'acier ayant une largeur de 50 mm et une épaisseur de 0, 05 mm ; on applique une tension de 160 kg/mm2 lors 35 de l'enroulement de cette bande sur le noyau, ce qui constitue une tension totale dans la bande de seulement 400 kg. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aas exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortis1 40 du cadre de l'invention. LQ noqnfc 2001493 9 REVENDICATIONS 1°) Moule comportant un corps avec au moins une cavité dans au moins une surface d'extrémité et un renforcement précontraint entourant le corps sur au moins une partie de 5 sa longueur, moule caractérisé par ce que le renforcement comporte au moins un enroulement d'un ruban mince et par ce que l'ensemble d'une face de chaque tour de 1'enroulement s'appuie contre la face supérieure du tour précédent de l'enroulement, ce qui permet un frettage très efficace et très économique du moule» 10 2°) Moule selon la revendication 1, caractéri sé par ce quéydans les régions du moule soumises à des tensions plus fortes que celles des autres régions, on a réalisé au moins un enroulement ayant plus de tours que l'enroulement ou les enroulements placés dans les autres régions. 15 3°) Moule selon la revendication 1, caractéri sé par ce qu'on a réalisé^dans les régions du moule soumises à. des tensions plus fortes que celles des autres régions, un ou.plu-sieurs enroulements d'une matière tendue, qu.i a été pré-contrainte à un niveau plus élevé et/ou qui possède une résistance mécanique 20 plus forte que le ruban des autres enroulements. 4°) Moule selon la revendication 1, caractérisé par ce qu'on a réalisé^dans les régions du moule soumises à des tensions plus fortes que les autres régions, un ou plusieurs enroulements extérieurs supplémentaires. 25 5°) Moule selon la revendication 1,. caractéri sé par ce qu'on a disposé au contact du corps du moule, dans les régions soumises à des contraintes plus faibles que d'autres régions du moule, un insert permettant de transférer les forces de pré-contrainte d'au moins un ruband1 enroulement extérieur, entou-30 rant au moins 1'insert. 6°) Moule selon la revendication 5, caractérisé par ce que l'insert est un anneau fendu. 7°) Moule selon la revendication 5, caractérisé par ce que l'insert est constitué par un certain nombre de 35 segments annulaires séparés. 8°) Moule selon l'une des revendications précédent es^ caractérisé par ce que le ruban constituant l'enroulement a une largeur uniforme sur toute sa longueur, 9°) Procédé pour le renforcement d'un moule du 40 type comportant un corps avec au moins une cavité dans au moins 69 02906 10 2001493 une surface d'extrémité et un renforcement pré-contraint entourast le corps sur au moins une partie de sa longueur, tel que décrit dans l'une des revendications 1 à 8, procédé caractérisé par ce qu'on utilise pour le renforcement au moins un enroulement d'raa 5 ruban mince et par ce qu'on enroule ce ruban autour du corps du moule en réglant la tension du ruban de façon telle que l'ensesbie de l'une des faces d'un tour de l'enroulement s'appuie contre la face supérieure du tour précédent de cet enroulement, 10°) Procédé selon là revendication 9»ca~ 10 ractérisé par ce que l'on appliquefdans les régions du moule soumises à des tensions plus fortes que d'autres régions, au moias un enroulement ayant plus de tours que l'enroulement ou les enrou« lements placés dans d'autres régions du moule. 11°) Procédé selon la revendication 9»carac-15 térisé par ce que,dans les régions du moule soumises à des tensions plus fortes que d'autres régions, on tend chaque ruban au cours de l'enroulement, avec une intensité plus grande que dans d'autres régions du moule et/ou par ce qu'on utilise un ruban ayant une résistance mécanique plus grande que le ruban utilisé 20 dans les autres enroulements* 12°) Procédé selon la revendication 9? caractérisé par ce que,dans les régions du moule soumises à des tensions plus fortes que les autres régions, on applique un ou plusieurs enroulements extérieurs supplémentaires. 25 13°) Procédé selon l'une des revendications 9 à 12fcaractérisé par ce que,dans les régions du moule soumises à une tension plus faible que les autres régions, on dispose au contact du noyau 10, au moins un insert et par ce qu'on réalise arn moins un enroulement extérieur entourant au moins 1'insert et ap= 30 pliquant cet insert contre le corps du moule, 14°) Procédé selon l'une des revendications 9 à 13 caractérisé par ce qu'en réalisant un enroulement sur le moule, on maintient le ruban au même degré de tension au cours de toute l'opération d'enroulement. 35 15°) Dispositif pour' la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 9 à 14, pour renforcer des moules du type comportant un corps avec au moins une cavité dans au moins l'une des surfaces d'extrémité et un renforcement précontraint entourant le corps, dispositif caractérisé par ce qu'il 40 comporte des organes pour serrer le corps du moule et permettre 69 02906 n 2001493 son entraînement en rotation autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à la surface d'extrémité, un organe entraînant en rotation les organes de serrage, un support pour une bobine garnie d'un ruban mince, et un organe pour contrôler la tension réglable du ruban provenant de la bobine et enroulé sur le corps du moule au cours de la rotation de ce dernier.