Brevet FR2102331A1 — publié le 19720407

La présente invention concerne un procédé de roulage par injection sous pression avec insufflation d'oxygène. Elle concerne, plus particulièrement, un procédé de moulage perfectionné par injection sous pression avec insufflation d'oxygène permettant 5 d'obtenir des produits moulés par injection sans défauts, pratiquement dépourvus de soufflures et de retassures. Un procédé de moulage par injection sous pression est un procédé de moulage efficace permettant d'obtenir de façon rentable une production de masse de produits moulés présentant une belle 10 surface de moulage et une précision dimensionnelle élevée ; mais un tel procédé présente le défaut que de nombreux pores se forment dans le produit moulé et en réduisent la solidité. La principale cause de l'apparition de ces pores dans un produit moulé est que l'air présent dans la cavité du mibule et le 15 manchon d'injection est emprisonné dans la masse fondue, dans le cas du moulage par injection de la masse fondue, et sera inclus suus forme de nombreuses soufflures dans le produit. Comme nouveau procédé de moulage permettant de réduire ce défaut du procédé de moulage par injection sous pression classique, 20 on propose un procédé de moulage par injection sous pression^ avec insufflation d'oxygène. Selon ce procédé de moulage par injection sous pression avec insufflation d'oxygène, on envoie préalablement de l'oxygène gazeux dans un appareil de moulage par injection, de façon que la 25 cavité da moule et le manchon d'injection puissent être remplis d'oxygène et que l'oxygène puisse ainsi remplacer l'air présent dans ces volumes ; puis on injecte une masse fondue à mouler, de façon que l'oxygène emprisonné dans la masse fondue réagisse soir ladite masse fondue et puisse être dispersé et inclus sous forme 30 de fines particules d'oxyde dans le produit moulé. Ce procédé permet d'obtenir un article moulé pratiquement dépourvu de soufflures causées par le gaz y côntenu. Cependant, d'un autre côté, dans un produit moulé obtenu par ce procédé de moulage par injection sous pression avec insufflation 35 d'oxygène, il apparaît des retassures beaucoup plus grandes que dans un produit moulé obtenu par un procédé de moulage par injection sous pression classique, ce qui réduit l'excellent résultat, décrit ci-dessus, du procédé de moulage par injection sous pression avec insufflation d'oxygène. 71 30067 2102331 Ces retassures sont beaucoup plus grandes que les pores produits par les bulles d'air incluses ; elles présentent des formes irrégulièrés, tandis que les pores .produits par les bulles d'air sont sensiblement sphériques. En outre, tandis, que les pores dûs 5 aux bulles d'air apparaissent pratiquement dans toutes les parties du produit moulé, les retassures n'apparaissent que dans la partie où la solidification de la masse, fondue est en retard, par exemple dans les parties épaisses de la pièce moulée, et on peut, par conséquent, les distinguer nettement des pores produits par les bulles 10 d'air. De grandes retassures de ce type ont plus de chances d'apparaître dans un produit moulé réalisé par un procédé de moulage par injection sous pression avec insufflation d'oxygène que dans un produit moulé réalisé par un procédé de moulage par injection sous 15 pression classique, et l'on peut supposer que cela est dû au fait que, dans le procédé de moulage par injection sous pression classique, l'air emprisonné dans la masse fondue passe à l'état de nombreuses bulles d'air comprimées, dispersées et contenues dans la masse fondue dont est remplie la cavité du moule et que, lors 20 du retrait de la masse fondue par solidification, ces bulles d'air se dilatent dans une certaine mesure si bien qu'elles empêchent les retassures d'apparaître ; tandis que, dans le procédé de moulage par injection sous pression avec insufflation d'oxygène, comme il n'y a pas de bulle d'air contenue dans la masse fondue, 25 le retrait de la masse fondue par solidification produira des retassures telles quélles dans la partie du produit moulé où la solidification est en retard. Bien que les retassures produites dans le produit moulé obtenu par ce procédé de moulage par injection sous pression avec insuf-30 flation d'oxygène soient plus remarquables que les retassures produites dans l'article moulé obtenu par le procédé de moulage par injection sous pression classique, le volume total de ces retassures dans le produit moulé est si faible, par rapport au volume total du produit moulé, que, dans le cas où l'on moule par injec-35 tion une masse fondue selon le procédé de moulage par injection sous pression avec insufflation d'oxygène, si l'on ajoute à l'oxygène un petit volume de gaz inerte qui soit suffisant pour obstruer-, par sa dilatation, le faible volume occupé par les retassures qui apparaîtront dans le produit moulé, et si l'on envoie ce mélange 71 30067 3 2102331 gazeux dans la cavité pour qu'il la remplisse, de façon que la faible quantité de gaz inerte contenue dans le mélange gazeux se disperse sous forme de fines bulles de gaz invisibles dans la masse fondue injectée, le produit moulé ne subira pratiquement pas les différents dégâts dûs aux bulles de gaz inerte incluses, et la dilatation du gaz inerte inclus, lors de la solidification de la masse fondue, empêchera de grandes retassures de se former. La présente invention s'appuie sur les considérations précitées et consiste en un procédé de moulage par injection sous pression avec insufflation d'oxygène, dans lequel-on remplace l'air présent dans la cavité du moule d'un appareil de moulage sous pression par de l'oxygène, et l'on injecte ensuite une masse fondue à mouler, caractérisé en ce que l'on ajoute une faible quantité de gaz inerte à l'oxygène par lequel l'air de la cavité du moule doit être remplacé. L'invention a pour objets : - d'une part, un procédé de moulage par injection sous pression avec insufflation d'oxygène permettant d'empêcher la formatim de retassures importantes dans le produit moulé, de façon à pouvoir obtenir des produits moulés par injection sains, pratiquement dépourvus de défauts internes, tout en empêchant la formation de soufflures, qui est en effet inhérente au procédé de moulage par injection sous pression avec insufflation d'oxygène; - d'autre part, un procédé de moulage par injection sous pression avec insufflation d'oxygène perfectionné, permettant d'obtenir des produits moulés par injection très solides, et convenant pour être utilisés comme pièces de machines et éléments structuraux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor-tiront de l'exemple expérimental décrit ci-après. Dans l'expérimentation, en utilisant un appareil de moulage par injection sous pression du type à chambre froide horizontale de 300 tonnes, muni d'un dispositif destiné à débiter un mélange gazeux d'oxygène et d'un gaz inerte, dans une proportion volumique appropriée, de façon que ce mélange gazeux soit introduit de façon continue dans l'appareil de moulage par injection, par un orifice d'alimentation formé dans un manchon d'injection, que l'air de la cavité puisse être remplacé par le mélange gazeux et qu'une masse fondue à mouler puisse être injectée, on réalisa une pièce moulée par injection (avec des dimensions de section droite correspondant à une épaisseur de côté droit de 4 mm., une épaisseur centrale de 71 30067 2102331 10 mm., une épaisseur de côté gauche de 6 mm. et une largeur de 150 mm.) en alliage d'aluminium (ayant pour composition 9 % Si, 3% Cu et 0,5 % Fe, le reste étant de l'aluminium et des impuretés), en injectant une masse fondue à mouler à une température de moula-5 ge de 700° C et avec une vitesse d'injection de 100 m. à la seconde, d'abord dans un état d'appareil de moulage obtenu ,d'après un procédé de moulage par injection sous pression classique dans lequel l'on n'avait pas effectué de remplacement par l'oxygène, - puis une masse dans un état d'appareil de moulage dans lequel fut 10 introduit par injection de l'oxygène industriel gazeux pur (d'une pureté de 99,9 %) et où l'air présent dans la cavité du moule fut remplacé par de l'oxygène, - enfin, une masse dans un état d'appareil de moulage obtenu par le procédé de moulage par injection selon l'invention dans lequel 15 l'air dans la cavité du moule fut remplacé par un mélange gazeux d'oxygène gazeux industriel pur (d'une pureté de 99,9 %) additionné d'azote dans la proportion de 1,5 % en volume par rapport au volume total. En examinant, par un procédé de pénétration par rayons X, les 20 défauts internes produits dans le produit moulé obtenu dans chacun de ces trois états, on trouva que, dans le produit moulé par injection réalisé par le procédé de moulage par injection sous pression classique, de nombreuses soufflures étaient présentes, dispersées sur l'ensemble du produit ; que, dans le produit moulé sous pres-25 sion réalisé par le procédé de moulage par injection avec insufflation d'oxygène en utilisant seulement l'oxygène gazeux industriel pur, bien qu'il n'y ait nulle part de soufflures dans le produit, de nombreux pores de grandes dimensions, considérés comme des retassures, étaient présents dans la partie centrale épaisse du produit 30 moulé ; ajors que, dans le produit moulé réalisé selon le procédé conforme à l'invention, dans lequel on injecta la masse fondue à mouler en effectuant le remplacement par le mélange gazeux, additionné préalablement d'une faible quantité d'azote, il n'apparaissait pratiquement ni retassures de grandes diménsions,ni soufflures. 35 De nombreuses expériences réalisées par la demanderesse ont montré que la quantité de gaz inerte à ajouter à l'oxygène introduit dans l'appareil de moulage selon l'invention devait être dans les limites d'un intervalle de 1 à 10 % en volume ou, de préférence d'environ 1 à 5 % en volume, pour obtenir l'effet d'élimination 40 des retassures sans défaut interne dans le produit moulé, dues 71 30067 5 2102331 essentiellement à la formation de bulles gazeuses dans la masse fondue injectée. Si la quantité de gaz inerte ajoutée est inférieure à la limite de l'intervalle précité, l'effet de contrôle des retassures produites-dans le produit moulé serait faible, mais, 5 si .elle est supérieure à la limite de cet intervalle,, les pores dûs aux bulles gazeuses augmenteront, de sorte que la perfection du produit moulé sera amoindrie. Par conséquent, ces deux cas sont indésirables. ' En outre, le gaz inerte à utiliser en addition à l'oxygène, 10 selon l'invention, est un gaz ne réagissant pratiquement pas ou pas du tout avec la masse métallique à la température de moulage. Des expériences ont montré que l'on peut utiliser non seulement un gaz inerte tel q«e l'azote, l'argon ou l'hélium, mais également un gaz quasi-inerte tel que le gaz carbonique ou un mélange gazeux 15 de ces gaz. Selon l'invention, lors de 1'introduption d'un mélange gazeux d'oxygène et d'un gaz inerte dans la cavité du moule, on peut introduire séparément les différents gaz, dans un rapport volurai-que approprié, par des orifices d'introduction formés dans le 20 manchon d'injection ou dans le moule de l'appareil de moulage ; ou bien on peut le préparer préalablement sous forme de mélange gazeux uniforme présentant une proportion.volumique convenable, et introduire ce mélange gazeux par l'orifice d'introduction du gaz, afin qu'un mélange gazeux plus, uniforme puisse être fourni 25 pour remplir la cavité, le dernier procédé d'introduction a donôé un aéilleur résultat. Comme mentionné ci-dessus, selon l'invention, en effectuant le moulage par injection sous pression avec insufflation d'oxygène, on peut réduire la formation de pores constitués par des soufflu-30 res et des retassures dans le produit moulé obtenu, et l'on peut augmenter considérablement la solidité du produit. Par conséquent, c'est un excellent procédé permettant d'obtenir des produits moulés convenant pour être utilisés comme pièces de machines et éléments structuraux ayant une résistance élevée. 71 30067 6 2102331 REVENDICATIONS 1. Procédé de moulage par injection sous pression avec insufflation d'oxygène, permettant d'effectuer le moulage par injection de métal fondu dans des conditions où l'air présent dans une cavité du moule est préalablement remplacé par de l'oxygène gazeux, en introduisant cet oxygène dans la cavité du moule, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'on ajoute une faible quantité de gaz inerte à l'oxygène qui doit remplacer l'air présent dans la cavité d« moule. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on choisit le gaz inerte à ajouter à l'oxygène dans le groupe gaz carbonique, azote, argon, hélium et leurs mélanges. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la quantité de gaz inerte à ajouter à l'oxygène est comprise entre 1 et 10 % en volume, de préférence entre 1 et 5 % en volume, de la quantité totale du gaz à introduire. i 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on prépare à l'avance le mélange gazeux d'oxygène et de gaz inerte à introduire dans la cavité de moule, sous forme de gaz mélangé de façon homogène et dans une proportion appropriée ; et en ce que l'on introduit alors le mélange gazeux dans la cavité du moule par un orifice d'introduction de gaz formé dans un dispositif de moulage par injection. 5. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on introduit l'oxygène et le gaz inerte constituant le mélange gazeux séparément dans la cavité du moule, par des orifices d'introduction de gaz formés dans ]e dispositif de moulage par injection.