Brevet FR2044791A1 — publié le 19710226

20W91 La présente invention a trait à un procédé perfectionné pour le moulage sous pression et, plus particulièrement, à un procédé destiné à contrôler automatiquement la diffusion de la température dans une machine de matriçage, afin d'accroître la pro-.5 duction des pièces moulées de qualité marchande. Au cours d'une opération de moulage sous pression, des quantités prédéterminées de métal en fusion, lesquelles sont appelées charges de coulée ou injections, peuvent être dispensées automatiquement dans les poches de coulée munies d'un piston-10 plongeur dans une machine de moulage, et ce en pompant l"es injections dans un creuset ou toute autre source d'approvisionnement similaire. Alternativement, lesdites injections peuvent être dispensées à la main dans ladite poche de coulée, en transférant du creuset dans ladite poche de coulée le métal à l'état chaud 15 -à l'aide d'une poche de fonderie ou tout autre dispositif analogue. Le plongeur, conjointement à l'action intermittente de la pompe, injecte la charge de métal dans l'empreinte de moule faisant partie d'un dispositif de moulage hermétique à plusieurs pièces (habituellement au nombre de deux). Généralement, le mé-20 tal se solidifie dans l'empreinte de moule en l'espace de quelques millisecondes, les pièces moulées étant ensuite éjectées hors du moule ouvert. Le processus en question est répété ensuite, le moule étant obturé, en vue de la production d'autres pièces moulées. 25 Le cycle de moulage optimum requis pour produire des pièces de qualité marchande dépend de divers facteurs, tels que la configuration de l'empreinte de moule, la dimension de la pièce de moulage, le type de matériau devant être moulé et, de façon hautement significative, de l'apport de chaleur dans la 30 machine de moulage. Ledit apport de chaleur dans le moule est directement fonction de la quantité de matière traitée et de la rapidité du cycle de moulage proprement dit, de sorte que la température du moule lors de 1'opération de moulage se trouve être essentiellement déterminée par ledit apport de chaleur. 35 Afin d'obtenir la régulation thermique requise, il est de pratique courante de faire circuler un liquide de refroidissement, habituellement de l'eau, à travers des canaux situés derrière l'empreinte de moule. L'écoulement d'eau dans le moule est recommandé d'ordinaire par l'ouverture et la fermeture manuelles 40 de soupapes montées dans les conduites d'admission d'eau, afin 70 17299 2 2044791 d'assurer un. refroidissement permanent. Toutefois, cette manoeuvre manuelle est peu satisfaisante du fait qu'elle se traduit fréquemment par l'établissement d'une température ou trop élevée ou trop basse dans le moule, entraînant des malformations de moulage visi-5 bles à l'oeil nu par l'opérateur. La quantité importante de rejets résultant des procédés de moulage sous pression du type classique souligne de ce fait la nécessité de résoudre ce problème au moyen d'un procédé original. Conformément à la présente invention, l'on peut maintenant 10 faire état d'un procédé de moulage sous pression garantissant une réduction significative du nombre de rejets dus à une température soit trop élevée, soit trop basse. Le procédé en question est caractérisé par la mise en oeuvre d'un détecteur de température au moins dans le moule, lequel est situé dans la zone de température 15 la plus élevée, et d'un autre détecteur de température au moins qui est disposé dans la zone de température la plus basse, ainsi que de dispositifs destinés à commettre les signaux émanant desdits détecteurs à modifier la vitesse du cycle de production ou la température de la machine de moulage, ou bien encore les deux 20 à la fois. Les détecteurs de température peuvent être avantageusement constitués par des thermocouples ou des thermistances. Les signaux peuvent être utilement destinés à pourvoir à des signalisations visibles, et c.e de préférence sous la forme d'une batterie de voyants donnant toutes indications utiles relative-25 ment à la température moyenne du dispositif de moulage, à savoir si le degré de température est normal, ou bien encore supérieur ou inférieur à la normale. D'excellents résultats sont obtenus, en particulier avec les pièces métalliques de moulage sous pression, lorsque l'écou-30 lement du liquide de refroidissement à travers les canaux du dispositif de moulage se trouve être réglé en vue de fournir des températures comprises dans une plage de 5 à 6°C au-dessus ou au-dessous de la température moyenne de fonctionnement. Les détecteurs de température doivent être installés à une distance 35 de 2,3 à 3)2 mm par rapport à l'avant du moule, étant respectivement disposés, de préférence, sur les cotés antagonistes du dispositif de moulage. Cependant, il peut s'avérer souhaitable de monter chacun desdits détecteurs de température sur un seul et même côté dudit dispositif de moulage. 40 Le procédé faisant l'objet de la présente invention est 70 17299 3 2044791 tout particulièrement adapté à la mise en oeuvre d'un processus perfectionné pour le moulage sous pression des pièces métalliques et des alliages. Lorsque la différence de température entre les détecteurs se trouve être déterminée, les limites inférieure et 5 supérieure des températures de moulage sont affichées sur le contrôleur-indicateur. C'est ainsi que le cycle de moulage sous pression peut être maintenu à une cadence optimale en réglant la température du dispositif de moulage entre les limites inférieure et supérieure de température de moulage, en fonction de l'ob-10 servation visuelle du signal produit par la batterie de voyants dudit contrôleur-indicateur. La figure unique du dessin ci-annexé est une vue schématique en élévation et de face d'un côté de la machine ou dispositif de moulage, ainai que le contrôleur-indicateur et le réseau 15 de tuyauteries du liquide de refroidissement qui y est associé et illustrant une machine de moulage sous pression telle qu'utilisée dans la mise en oeuvre de la présente invention. Sur cette figure les abréviations suivantes signifient : E.L.R.= évacuation du liquide de refroidissement ,* A.L.R. = admission du liquide de 20 refroidissement ; R. = rouge j V. = vert ; B. = bleu ; S = soupape. L'appareil de moulage tel qu'illustré sur le dessin représente, à titre illustratif, un mode de réalisation susceptible d'être utilisé pour la mise en oeuvre de la présente invention, 25 la forme représentée étant choisie en fonction' de la démonstration du principe de fonctionnement y afférent. En référence donc à la figure unique du dessin ci-annexé se trouve être représenté un cfemi-moule fixe d'un dispositif de moulage en deux parties, lequel est désigné par la référence 10. 30 Le demi-moule fixe 10 comporte une empieLnte 12 laquelle représente, aux fins de la présente illustration, la partie femelle d'une empreinte de moule pour un logement de scie articulée ou à chaîne. Dans la partie inférieure de l'empreinte de moule 12 se trouve une porte de chargement 14 qui communique avec une poche 35 de coulée 16, ladite porte 14 permettant le remplissage de l'empreinte de moule avec le métal à l'état fondu injecté à partir de ladite poche de coulée 16. Un passage 18 s'étend à travers le demi-moule fixe 10, directement derrière la porte de chargement 14. Ledit passage 18 40 communique avec une conduite 20, laquelle est raccordée à son 70 17299 2044791 tour à une conduite d'alimentation principale 21, en vue de pourvoir à l'écoulement d'un liquide de refroidissement, habituellement de l'eau, à travers le demi-moule 10, de façon adjacente à la zone de remplissage du métal en fusion par la porte de charge-5 ment 14, zone dans laquelle la température de fonctionnement du moule a tendance à être la plus élevée. La conduite 20 est pourvue d'une soupape 22 destinée à commander l'écoulement de l'eau de refroidissement dans le passage l8„ A l'extrémité de l'empreinte de moule 12, c'est-à-dire à l'opposé de la zone de rem-10 plissage par la porte de chargement 14, là où la température de fonctionnement a tendance à être la plus basse, se trouve un deuxième passage 24, lequel s'étend à travers le demi-moule fixe directement derrière l'empreinte de moule 12. L'eau de refroidissement est amenée à circuler dans le passage 24 par 1'intermédiai-15 re d'une conduite 26 qui est branchée à la conduite 20, étant par ailleurs éntrecoupée par la conduite d'alimentation principale 21. Ladite conduite 21 est dotée d'une soupape électromagnétique 30, laquelle peut être commandée automatiquement (ainsi qu'il sera expliqué ci-après) en vue de régler le débit principal d'alimen-20 tation d'eau dans les conduites 20 et 26. Lorsque l'on désire contourner la soupape électromagnétique 30 et diriger l'alimentation d'eau uniquement à travers la conduite 20 (ainsi qu'il sera expliqué ci-après), le flux d'eau peut être réglé par une soupape actionnée manuellement 32, laquelle est installée sur la conduite-25 20. Il va de soi que les conduites d'évacuation d'eau pour chaque dispositif de moule se trouvent être placées en position surélevée, en vue d'assurer un écoulement uniforme de l'eaide refroidissement à travers le moule. La détection de la température du moule est assurée par 30 l'intermédiaire de détecteurs de température, tels que des thermo-coudes ou des thermistances, l'un desdits détecteurs étant disposé, de préférence, dans chaque demi-moule fixe du dispositif de moulage. Alternativement, les deux détecteurs de température peuvent être situés dans le même dani-moule. Par exemple, le thermo-35 couple 34 est disposé dans une poche située au-dessous de l'empreinte de moule 12, à proximité immédiate de la porte de chargement 14, d'un seul côté du dispositif de moulage (à savoir le . demi-moule femelle 10), en vue de détecter la température de fonctionnement dans la zone de température la plus élevée du mou-40 le. Le thermocouple 36 est disposé de façon similaire.du coté op 70 17299 5 2044791 posé du dispositif de moulage, à savoir à l'extrémité de l'empreinte de moule, à l'opposé de la partie contenant la porte de chargement, en vue de détecter la température de fonctionnement dans la zone de température la plus basse du dispositif de moulage. En 5 référence toujours au dessin ci-annexé, le thermocouple 36 est effectivement situé dans le demi-moule mâle du dispositif de moulage (à savoir du côté opposé à l'empreinte de moule femelle 10), ledit demi-moule mâle n'étant pas représenté sur lé" dessin, à seu]e fin d'une plus grande simplification. L'on peut utiliser un détec-10 teur de température de chaque côté du dispositif de moulage au cas, par exemple, où la dimension ou la configuration de l'empreinte de moule requiert des détecteurs supplémentaires, en vue de mesurer avec une plus grande précision la température de fonctionnement du moule. 15 Chaque thermocouple est disposé de telle sorte dans la poche de coulée du dispositif de moulage que la pointe sensible à la chaleur dudit dispositif se trouve être placée à une distance d'environ 2,3 à 3*2 mm de la surface du moule. Si la pointe du thermocouple est rapprochée à plus de 2,3 nim de la surface 20 moule, la réaction d'amplitude vis-à-vis de la température du moule, telle qu'enregistrée par le contrôleur— indicateur 38, risque de dépasser les limites de température inférieure et supérieure telles que réglées au préalable sur ledit contrôleur, de sorte qu'il devient difficile d'établir une gamme de tempéra-25 ture fonctionnelle de moulage dans ledit contrôleur. Inversement, si la pointe du thermocouple se trouve être éloignée de plus de 3,2 mm par rapport à la surface du moule, l'onde thermique émanant de la pièce de moulage se trouve être dissipée ou atténuée dans le moule, de telle sorte que la température détectée par 30 ie thermocouple est insuffisamment sensible pour être enregistrée par le contrôleur. L'on peut utiliser pour les détecteurs de température des thermocouples en alliage nickel-chrome ou fer-cons-tantan. En ce qui concerne le contrôleur-indicateur 38, l'on peut avoir recours, de préférence, à un contrôleur électronique à po-35 tentiomètre du type classique. Le thermocouple 36 est connecté au contrôleur 38 par l'intermédiaire d'un fil conducteur 40, lequel est connecté à son tour à l'un des côtés d'un interrupteur-sélecteur 42. Ledit interrupteur 42 est connecté à une aiguille indicatrice de la ■^0 température 44 du contrôleur 38, au moyen d'un fil conducteur com 70 17299 6 2044791 mun 46. Le thermocouple 34 est connecté au contrôleur 38 ainsi qu'à l'aiguille indicatrice 44 par l'intermédiaire d'un fil conducteur 48, lequel se trouve être branché du côté opposé à l'interrupteur-sélecteur 42. Le contrôleur 38 comporte un cadran-indi-5 catif de la température 50, lequel est gradué de 0 à 426°C. Le contrôleur 38 est pourvu d'un bouton 52, lequel permet de régler manuellement l'aiguille indicatrice 54, ladite aiguille étant placée sur le cadran 50 à la limite inférieure de la température de moulage du dispositif de moulage. De façon similaire, le bouton 10 56 du contrôleur 38 permet de commander manuellement l'aiguille indicatrice 58, laquelle est placée sur le cadran 50 à la limite supérieure de la température de moulage. A Le contrôleur-indicateur 38 comporte en outre une batterie de voyants 60,62 et 64, lesquels pourvoient à un signal visi-15 ble en réponse à la température de moulage telle que détectée par l'un ou l'autre des thermocouples 34 et 36. Le voyant 60, qui est rouge, est connecté au contrôleur 38 par l'intermédiaire des fils conducteurs 66 et 68, ainsi qu'un relais 70. Le voyant 62, qui est vert, est connecté au contrôleur 38 par 1'intermédiai-20 re des fils conducteurs 72 et 74* Le voyant 64, qui est bleu, est connecté au contrôleur 38 par l'intermédiaire des fils conducteurs 76 et 78, ainsi qu'un relais 80. L'énergie nécessaire au fonctionnement du contrôleur 38 est fournie par -une conduite d'alimentation 82, laquelle connecte le contrôleur à une source d'énergie 25 appropriée. Le procédé conforme à la présente invention s'est avéré être particulièrement utile dans le moulage sous pression des alliages à base de magnésium, bien qu'il puisse être adapté au moulage de tout métal approprié, tel que l'aluminium, le zinc, le 30 laiton ou les alliages fondés sur lesdits métaux. En outre, le procédé en question est susceptible d'être appliqué au moulage par injection des matières plastiques. " Dans une opération type de moulage sous pression d'unàL-liage à base de magnésium, en mettant en oeuvre le procédé fai-35 sant l'objet de la présente invention, le dispositif de moulage est tout d'abord chauffé à une température appropriée au moulage d'ion alliage à base de magnésium. Cette température est comprise entre 268 et 280°C, le point de la température moyenne s'établissant en conséquence à 274°C. Le métal en fusion est injecté en-40 suite dans la poche de coulée 16 en vue d'amorcer le cycle de mou 17299 7 2044791 lage proprement dit. Simultanément, l'eau de refroidissement est amenée à circuler librement et continûment à travers les passages 18 et24 du dispositif de moulage, par l'intermédiaire de la conduite d'alimentation principale 21 et des conduites secondaires 20 et 26. Le débit d'écoulement de l'eau de refroidissement se trouve être réglé en ouvrant complètement la soupape 22 disposée dans la conduite 20, et en fermant la soupape 28 disposée dans la conduite 26, de façon à ne laisser passer qu'un écoulement d'eau suffisant que pour "équilibrer" la répartition de la température dans le dispositif ou machine de moulage. Ladite répartition de la température se trouve être "équilibrée" en réglant les soupapes 28 et 22 jusqu'à ce que la température du moule, tant dans la zone froide que dans la zone chaude, telle que détectée par les thermocouples 34 et 36 et telle qu'enregistrée par l'aiguille 44 sur le cadran 50, affiche un peint de température moyenne aussi proche que possible de 274°C. En suite de quoi l'aiguille indicatrice 54 se trouve être placée sur le cadran 50 à la limite inférieure du point de réglage de la température de moulage, à savoir de 268°C. De façon similaire, l'aiguille indicatrice 58 se trouve être placée sur le cadran 50 à la limite supérieure du point de réglage de la température de moulage, laquelle s'établit à environ 280°C. Lorsque se trouve être déterminée la température fonctionnelle de moulage du dispositif de moule, le cycle de moulage proprement dit peut être maintenu à la cadence optimale pour chaque opération particulière, et ce en surveillant simplement les signaux transmis par les voyants 60, 62 et 64 sur le contrôleur 38. La température fonctionnelle de moulage pour chaque opération varie en fonction du type de matériau devant être usiné, ainsi que des dimensions de la pièce et de la durée du cycle d'usinage. Dans un cycle type de moulage sous pression du magnésium, par exemple, si la température du moule tombe au-dessous de la limite inférieure préétablie, telle que détectée par les thermocouples 34 ou 36 (tels que sélectionnés par l'interrupteur 42), le relais 70 se trouve être excité et allume le voyant rouge 60„ L'on peut alors accroître la cadence du cycle de moulage en vue de porter la température du moule au-dessus de la limite inférieure préétablie, à savoir entre 268 et 280°C. Lorsque la température du moule atteint la sensibilité requise de fonctionnement, le voyant vert 62 s'allume et demeure allumé tant que la 70 17299 8 2044791 température du moule se cantonne dans une telle plage. Le voyant vert offre donc à l'opérateur un signal visible garantissant que le moule fonctionne à la température requise en vue de produire des pièces moulées exemptes de tout défaut. Inversement, si la 5 température du moule excède la limite supérieure préétablie de 280°C, telle que détectée par les thermocoupes 34 ou 36, le relais 80 se trouve être excité et déclenche l'allumage du voyant bleu 64. Dans ce cas-là, la cadence du cycle de moulage peut être ralentie jusqu'à ce que la température du moule retombe au ni-10 veau de fonctionnement requis, le voyant vert 62 s'allumant à nouveau, afin d'indiquer que le moule est bien revenu à sa température appropriée, de fonctionnement. Pour ce qui touche à la régulation du débit de l'eau de refroidissement à l'intérieur du dispositif de moule, l'on peut 15 envisager que la soupape électromagnétique 30 puisse être commandée électriquement en vue de sa propre fermeture et donc de la condamnation de la conduite d'alimentation d'eau principale 21, au cas d'un ralentissement inquiétant ou même d'un arrêt complet de la progression du cycle de moulage. En pareil cas, l'eau se 20 trouve donc être détournée à travers la caduite 20 (laquelle fait office de dérivation), conduite dans laquelle l'écoulement d'eau peut être manuellement commandé au moyen cfe la soupape 32. Grâce à cette disposition, le débit d'écoulement de l'eau de refroidissement en direction du moule peut être réduit en toute sûreté, afin 25 d'empêcher la fissuration du moule lors de la reprise du cycle de moulage. Un autre mode de réalisation de la présente invention consiste à régler la durée du cycle de moulage à l'aide d'un contrôleur automatique qui se trouve être relié fonctionnellement 30 au détecteur de température du moule, en vue de maintenir la température dudit moule dans les limites de fonctionnement requises. 70 17299 9 2044791 REVENDICATIONS 1 - Procédé de moulage sous pression comportant l'injection d'une matière à l'état chaud à l'intérieur d'un dispositif de moule qui se trouve "être maintenu dans une gamme de température 5 adéquate de fonctionnement grâce à l'écoulement d'un liquide de refroidissement à travers un ou plusieurs canaux ménagés dans ledit moule, caractérisé par le fait que la température du cycle de moulage et du dispositif de moule précité est commandée par des signaux qui sont connectés à un ou plusieurs détecteurs de tempéra- 10 ture disposés dans la zone de température la plus élevée du moule, et de un ou plusieurs détecteurs de' température disposés dans la zone de température la plus basse du moule, des dispositifs étant pourvus afin de permettre auxdits signaux de modifier la cadence du cycle de production, ou la température du dispositif de moule, 15 ou les deux à la fois. 2 - Procédé, suivant la revendication 1, dans lequel les-dits détecteurs de température sont constitués par des thermocouples ou des thermistances. 3 - Procédé, selon l'une quelconque des revendications 20" précédentes, dans lequel lesdits signaux sont conçus de façon à pourvoir à un signal de visualisation. 4 - Procédé, suivant la revendication 3j dans lequel ledit signal de visualisation est constitué par une batterie de voyants affichant des indications relatives à la température moyen- 25 ne dudit dispositif de moule, à savoir lorsqu'elle est normale, ou au-dessus ou au-dessous de la normale. 5 - Procédé, suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'écoulement du liquide de refroidissement à travers le dispositif de moule se trouve être réglé de 30 façon à pourvoir à une température comprise dans les gammes supérieure et inférieure, à savoir 5 à 6°C de la plage de température moyenne de fonctionnement. 6 - Procédé, selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits détecteurs de température sont 35 situés à une distance comprise entre 2,3 et 3,2 mm par rapport à la surface avant du moule. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits détecteurs de température se trouvent être respectivement disposés dans chacun des côtés an- 40 tagonistes dudit dispositif de moule. 70 17299 10 2044791 8 - Procédé, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 prises dans leur ensemble, dans lequel lesdits détecteurs de température se trouvent être disposés chacun sur un seul coté dudit dispositif de moule. 5 9 - Procédé, suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel se trouve être moulé sous pression un matériau métallique ou un alliage métallique.