Brevet FR2182592A1 — publié le 19731214

La présente invention, dûe à la collaboration de Monsieur Jac- ques Raoul HAGARDE, concerne le domaine de la fonderie et plus particulièrement l'utilisation de moules ou noyaux rigides constitués de plusieurs éléments qu'il convient d'assembler avant d'effectuer la coulée du métal fondu. De nombreux procédés sont actuellement mis en oeuvre pour réaliser un tel assemblage : on peut utiliser une colle durcissable à froid, à chaud ou par réaction chimique, appliquée sur les faces en regard des éléments à assembler ; on exerce une pression sur les deux éléments puis on laisse la colle durcir. Ce procédé simple présente les principaux inconvénients suivants : le temps dont on dispose après application de la colle pour rapprocher les éléments encollés est déterminé avec une assez grande précision par les caractéristiques de cette colle et également par les conditions ambiantes, de sorte que si les deux éléments sont pressés l'un contre l'autre trop tôt ou trop tard, l'assemblage n'est pas correctement réalisé.De plus, le temps d'attente avant rigidification est relativement long, que la colle durcisse à froid, par réaction chimique ou par passage dans une étuve. On utilise également pour assembler ces éléments des moyens mécaniques tels que pinces, vérins, vis, rivet, ce qui nécessite une durée et un matériel de mise en place importants et ne donne pas entière satisfaction au plan de la solidité de l'assemblage. On connait enfin un procédé qui consiste à ménager dans les éléments à assembler des évidements en regard et à couler dans ces évidements un "ciment" constitué, par exemple, par un mélange de chamotte broyée et de silicate de soude ou d'éthyle. En durcissant, ce ciment constitue une cheville qui scelle les deux éléments l'un à l'autre. Un tel procédé présente également de nombreux inconvénients : pour que ces chevilles aient une résistance suffisante, il est nécessaire qu'elles aient des dimensions relativement importantes, ce qui oblige à prévoir des trous de scellement de grand diamètre; ; encore ne parvient-on pas à obtenir une résistance très élevée. L'opération de coulée du ciment est délicate et nécessite une grande précision.Par ailleurs, comme dans les procédés de collage précédemment décrits, le temps de prise de ce matériau est important et il est en général nécessaire d'effectuer un passage à l'étuve pour tenter de le diminuer. Le but de cette invention est de fournir un procédé d'assemblage d'éléments de noyaux ou de moules présentant une certaine porosité, qui per mette de réaliser un gain de temps important et d'améliorer sensiblement la résistance de la liaison obtenue entre les deux éléments sans pour autant nécessiter un outillage compliqué et coûteux. Selon ce procédé, du type dans lequel deux éléments à assembler comportent chacun au moins un trou de scellement, ces deux trous étant au moins partiellement en regard et l'un d'eux traversant l'élément correspondant et débouchant sur une face libre de cet élément, on injecte sous pression dans les trous de scellement à partir de ladite face libre une matière plastique, thermoplastique ou thermodurcissable, à l'état liquide ou pâteux. Un mode de mise en oeuvre pratique de cette invention va être décrit ci-dessous en se référant au dessin annexé sur lequel - la Fig. 1 est une vue partielle en perspective de deux éléments à assembler - les Fig. 2 à 4 sont des vues en coupe illustrant trois phases suc cessives du procédé ; et - la Fig. 5 est un schéma montrant un autre exemple d'application. On voit sur la Fig. 1 une partie de deux éléments A, B à assembler, qui peuvent être, par exemple, deux éléments d'un noyau utilisé pour la fabrication d'une culasse de moteur à combustion interne. Ces deux éléments sont réalisés en sable aggloméré par une matière plastique telle qu'une résine urée-formol ou une résine phénolique, comme cela est bien connu dans cette te chnique. Ces deux éléments comportent des trous de scelle ment en regard 1 et 2, l'un étant borgne tandis que l'autre 2 débouche par une ouverture évasée 3 à la partie supérieure libre de l'élément B. Les deux éléments sont par ailleurs centrés l'un par rapport à l'autre et le cas échéant par rapport à un troisième élément ou support par un gabarit ou des plots de centrage (non représentés). Pour réaliser l'assemblage on amène la buse d'extrémité d'un pistolet P dans l'ouverture 3 et l'on applique ce pistolet avec une légère pression contre le bord supérieur 4 du trou 2. Le matériau constituant le moule s'écrase en 5 et réalise ainsi l'étanchéité avec la paroi externe de la buse. I1 est à noter que l'approche du pistolet ne s'effectue pas obligatoirement suivant l'axe des trous 1 et 2 mais peut s'effectuer avec une certaine inclinaison sans que l'étanchéité en soit pour autant affectée. Une matière plastique à l'état liquide ou pâteux est alors introduite dans les trous 1, 2, sous une pression faible de l'ordre par exemple de quelques dizaines ou quelques centaines de cN/cm2. Dans une phase initiale (Fig. 3), les trous 1, 2 se remplissent en 6, déterminant ainsi aisément la fin de l'injection. Très rapidement se produit le phénomène suivant dont la conséquence est représentée à la Fig. 4 : la faible pression sous laquelle la matière 6 est injectée suffit pour la faire pénétrer dans le matériau poreux constituant les deux éléments A, B et également en 8 le long du plan de joint entre ces deux éléments. Cet effet surprenant qui se traduit par la formation d'un puits 9 a pour résultat de réaliser entre les deux éléments un assemblage qui ne ressemble en rien aux assemblages connus car les forces de liaison résultent pour une part très importante de la formation d'une structure nouvelle obtenue par l'interpénétration intime des matériaux constituant les éléments à assembler et du matériau d'apport devant réaliser l'assemblage. On conçoit alors aisément que les forces de liaison soient incomparablement supérieures à celles qui peuvent être obtenues par la simple coulée d'une cheville pleine, par collage ou par des moyens mécaniques. Quant au temps de prise et de durcissement il est réduit à quelques secondes, selon les caractéristiques du matériau utilisé et sans passage à l'étuve. A titre d'indication, les trous 1 et 2 peuvent avoir un diamètre de l'ordre de quelques millimètres, par exemple 3 > 5 mm, la profondeur de pénétration de la matière liquide ou pâteuse dans le matériau poreux étant de l'ordre de un à quelques millimètres, tandis que la distance de pénétration au niveau du plan de joint peut aller de quelques millimètres jusqu'à 10 à 15 mm, ceci pour une pression d'injection très faible, comprise entre quelques dizaines et quelques centaines de cN/cm2. Bien entendu ces valeurs ne sont absolument pas limitatives. Les matériaux utilisés peuvent être choisis, notamment parmi les résines thermoplastiques ou thermodurcissables chargées ou non, et en particulier parmi les matières fondant à la chaleur désignées par l'expression "hot-melt", ayant une température de fusion comprise entre 80 et 250 C. De telles matières peuvent être à base de polyéthylène, de copolymères d'éthylène, de polyamides, polyesters ou autres. Le matériel utilisé pour l'introduction du matériau de scellement peut être constitué par un pistolet, connu en soi, tel que commercialisé par la Société "Adhesive Machinery Corporation" ou bien par un ensemble plus élaboré susceptible d'effectuer automatiquement et simultanément le remplissage de plusieurs trous de scellement judicieusement répartis. Afin d'améliorer encore à la fois la résistance de la liaison réalisée suivant ce procédé et l'accélération de la prise, on peut mettre en place dans les trous de scellement une armature métallique ou autre, introduite avant ou immédiatement après le matériau. Cette armature peut être constituée par une simple tige métallique ou par un ou plusieurs fils, rectilignes ou enroulés en hélice ou en spirale. Sur la Fig. 5, l'invention est appliquée à un moule en carapace en deux parties A 1, B 1 destiné par exemple à la fabrication d'arbres à cames. Habituellement un tel moulage est effectué à plat et le moule comporte deux empreintes permettant la coulée simultanée de deux pièces. En utilisant le procédé d'assemblage selon l'invention, on peut augmenter la résistance à un point tel qu'un moule présentant les mêmes dimensions extérieures peut comporter trois empreintes E et que la coulée peut être effectuée, le moule étant en position verticale. I1 en résulte une augmentation importante du rendement et une diminution notable de l'encombrement au sol, ce qui constitue deux avantages essentiels s'ajoutant au gain de temps et à la fiabilité accrue. En bref, les avantages très importants qu'offre le procédé selon l'invention sont les suivants - résistance améliorée de la liaison entre des éléments de noyau ou de moule et facilité de manutention et de stockage accrue - réduction du temps nécessaire à l'assemblage produisant une augmentation du rendement et un abaissement des prix de revient. 1REVENDICATIONS 1 - Procédé d'assemblage d'éléments de noyaux ou de moules de fonderie, rigides et présentant une certaine porosité, l'un de ces éléments comportant au moins un trou de scellement débouchant sur une face libre de l'élément dans lequel il est ménagé et sur une face de cet élément adjacente au deuxième élément, caractérisé en ce qu'on introduit sous pression à partir de ladite face libre dans chaque trou de scelle ment une matière plastique à l'état liquide ou pâteux et l'on fait pénètrer cette matière à l'intérieur du maté. riau poreux constituant les éléments. 2 - Procédé d'assemblage suivant la revendication 1, caracté. risé en ce qu'on utilise comme matière de scellement une matière thermoplas, tique fondant à chaud choisie dans le groupe désigné par l'expression "hotmelr' et ayant un point de fusion compris entre 80 et 250 C environ. 3 - Procédé d'assemblage suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la matière de scelle ment est introduite sous une pression faible comprise entre quelques dizaines et quelques centaines de cN/cm2 . 4 - Procédé d'assemblage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on réalise l'étanchéité au moment de l'injection de la matière de scellement en appliquant la buse d'injection (P) contre le bord du trou de scellement (2) et en déformant le matériau constituant l'élément (B). 5 - Procédé d'assemblage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, comme connu en soi, on place une armature dans les trous de scellement avant ou immédiatement après l'introduction de la matière de scelle ment. 6 - Ensemble de noyaux ou de moules de fonderie, comportant au moins deux éléments rigides et présentant une certaine porosité et des moyens d'assemblage agissant au niveau d'au moins un trou de scellement, caractérisé en ce que lesdits moyens d'assemblage comprennent une matière de scellement (6) qui pénètre sur une certaine profondeur dans les matériaux qui constituent lesdits éléments, dans la zone (7) qui entoure le ou chaque trou de scellement (1, 2) et dans la zone adjacente (8) du plan de joint entre ces deux éléments. 7 - Noyau ou moule suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la matière de scellement revêt les parois du ou de chaque trou de scel lement et pénètre dans le matériau constituant ces parois, en délimitant un puits (9) à l'intérieur du ou de chaque trou. 8 - Noyau ou moule suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'une armature est noyée dans la matière de scelle ment. 9 - Noyau ou moule suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la matière de scelle ment est une matière plastique fondant à chaud, choisie dans le groupe désigné par l'expression "hot-melt" et ayant un point de fusion compris entre 80 et 250"C. 10 - Noyau ou moule suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que deux éléments adjacents comportent chacun un trou de scellement (1, 2) ces deux trous de scellement étant au moins partielle ment en regard et communicant entre eux.