Brevet FR2314802A1 — publié le 19770114

Les outils pour ltemboutissage, le moulage, l'extrusion et les opérations de formage analogues sont en général fabriqués en acier qui est travaillé de diverses manières, par exemple par rabotage, perçage, fraisage, meulage et polissage. Mais ces procédés de fabrication sont coûteux et longs, notamment pour des outils de grandes dimensions. En vue d'assurer une fabrication d'outils moins coûteuse, par exemple pour des essais, des centrales et des opérations de fabrication relativement courtes, on sait utiliser des coquilles munies d'un revêtement métallique appliqué par projection thermique, qui sont rigidifiées à l'aide de divers matériaux, par exemple de ciments ou de matières plastiques non rétractiles mélangés à un matériau de remplissage. On a maintenant projeté thermiquement du métal sur un modèle, de manière à obtenir une coquille de métal, rigidifée à l'aide de ciment, de plâtre ou de matière plastique, qui est ensuite enlevée du modèle. Les métaux le plus souvent utilisés ont été le zinc, l'étain, le bronze et leurs alliages. On a aussi utilisé l'acier. Les outils de la technique antérieure présentent toutefois un certain nombre#d'inconvénients, dus au fait que, dans le cas de l'acier, on ne pouvait pas projeter une couche d'épaisseur supérieure à 0,2 mm, la couche de métal projetée se détachant de son support, ou que la fidélité de forme, par rapport au modèle, est affectée de toute autre manière lorsqu'on tente d'augmenter l'épaisseur de la couche de métal. On se rend compte facilement de l'importance que revêt la couche de métal pour la longévité de l'outil et, si le matériau à l'aide duquel la coquille est rigidifiée ne présente pas de stabilité dimensionnelle convenable, on n'obtient pas de résultats satisfaisants, ni en ce qui concerne la précision, ni en ce qui concerne la longévité de l'outil. Les matériaux difficiles à projeter, tels que les carbures, les oxydes et certains alliages métalliques n'ont pu etre appliqués d'une manière satisfaisante, sous forme de surfaces d'usure lisses, de forme fidèle au modèle, d'une épaisseur suffisante, dans des outils du genre précité. Les minces surfaces d'usure ainsi obtenues jusqu'à présent ont souvent nécessité des traitements ultérieurs, de meulage ou de polissage, par exemple. On obvie a ces difficultés, au contraire, grâce à l'invention due à Hans Bore$ Eugen JANSSON, qui permet de fabriquer un outil qui peut être revêtu. par. projection thermique, d'une cou che d'usure. de forme fidèle au modèle. d'un métal, d'un alliage métallique, en particulier d'acier. d'un carbure ou d'un oxyde. d'une épaisseur de 2 à 5 mm et appliqué intimement au point de vue mécanique sur une matière plastique réfractaire moulée, stable dimensionnellement, contenant éventuellement un matériau de remplissage et de renforcement. servant à rigidifier cette couche d'usure. Pour fabriquer un outil conformément à l'invention. on commence par partir d'un modèle de travail, positif ou négatif, par exemple de matière plastique. de bois, de cire ou de matière analogue, ce modèle étant muni d'un agent séparateur. puis revêtu par projection thermique d'une mince couche d'un métal ou d'un alliage métallique à bas point de fusion, sur laquelle couche de forme fidèle au modèle est déposé par projection thermique un revêtement d'usure d'un autre métal ou d'un autre alliage métallique ou d'un autre matériau, le procédé conforme à l'invention étant caractérisé en ce qu'un matériau rigidifiant, constitué par une matière plastique réfractaire. est plaqué sur le métal à bas point de fusion projeté thermiquement sur le modèle de travail, en ce que le modèle de travail est détaché de la couche de métal à bas point de fusion (modèle obtenu par projection) qui est rigidifiée à l'aide d'une matière plastique de manière à obtenir une reproduction brillante et lisse du modèle de travail, en ce que la matière plastique contenue dans le modèle obtenu par projection est durcie ou est constituée de telle manière qu'elle résiste à une température d'au moins 200C supérieure à celle nécessaire pour fondre la couche de métal à bas point de fusion, en ce que la reproduction en métal à bas point de fusion (modèle, obtenu par projection) est revêtue par projection thermiquer. sur sa surface brillante et lisse, du revêtement d'usure désiré pour l'outil, en ce que la couche dorsale de l'outil est formée sur le revêtement d'usure ainsi projeté thermiquement. laquelle couche dorsale est constituée par une matière plastique réfractaire résistant à une température suffisamment élevée pour fondre la couche de métal à bas point de fusion du modèle obtenu par proje#tion, en ce que la matière plastique qui constitue la couche dorsale de l'outil est chauffée à la température à laquelle fond le métal à bas point de fusion, après quoi l'outil ou l'élément d'outil ainsi obtenu et muni du revêtement d'usure est séparé du modèle obtenu par projection thermique. Conformément à l'invention, le revêtement d'usure déposé par projection thermique peut être constitué par un métal, un alliage métallique. en particulier un acier, un carbure ou un oxyde. Selon un mode de réalisation de l'invention, la matière plastique de la couche la plus voisine du revêtement d'usure de l'outil est renforcée à l'aide de carbure de silicium, de brins d'acier, de fibres de carbone, ou d'un matériau analogue et est constituée. pour le reste. d'un matériau de remplissage meilleur marché, par exemple de quartz. La matière plastique qui est avantageusement utilisée pour la couche dorsale de l'outil, doit être choisie de telle manière qu'elle résiste à une température dépassant d'au moins 200C le point de fusion du métal ou de l'alliage métallique à bas point de fusion. La matière plastique qui est utilisée comme agent rigidifiant du revêtement d'usure est une matiere--plastique thermodurcissable à la température ambiante et est soumise à une polymérisation finale à une température supérieure et/ou présente la propriété de résister à la température nécessaire à la fusion du métal ou de l'alliage métallique à bas point de fusion du modèle obtenu par projection. L'invention est expliquée plus en détail ci-après à l'aide d'un de ses modes de mise en oeuvre. pris à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels les figures lA, lB, îC, SA, 2B et 3 représentent les diverses phases de fabrication d'un outil, représenté sur la figure 3, qui est la copie exacte du modèle de travail représenté sur la figure 1A. Le modèle de travail 10, représenté sur la figure lA, est revêtu d'une couche séparatrice 11. Ce modèle de travail est revêtu ensuite (figure 1B) d'une couche 12 déposée par projection thermique d'un métal ou d'un alliage métallique à bas point de fusion. La surface supérieure. sur la figure, de cette couche obtenue par projection devient légèrement inégale, tandis que sa surface inférieure, en contact avec le modèle de travail 10, est lisse et constitue une copie de la surface de ce modèle de travail. La couche de métal déposée par projection thermique 12 est doublée ensuite à l'aide d'une matière plastique thermodurcissable 13 (figure 1C), de telle manière que l'adhérence entre cette matière plastique 13 et la couche de métal à bas point de fusion 12 soit exceptionnellement forte, en raison de l'irrégularité de la couche de métal.On peut dire ainsi que la matière plastique coopère avec les irrégularités de la couche de métal. Sur la figure 2A, le modèle de travail 10 a été séparé du modèle obtenu par projection 13, constitué de matière plastique plaquée sur la couche de métal à bas point de fusion. Cette séparation a été possible grâce à la présence de la couche d'agent séparateur 11 (figure lA). Le modèle obtenu par projection. se Ion la figure 2A est constitué ainsi de matière plastique durcie 13 et d'une couche de métal obtenue par projection thermique 12 en contact intime avec la matière plastique 13 et présentant une surface lisse et unie correspondant à la surface originale du modèle de travail 10. Sur cette surface lisse de métal à bas point de fusion, on dépose alors par projection thermique un revêtement d'usure 14 de métal, d'alliage de métal, en particulier d'acier, d'un carbure ou d'un oxyde. d'une épaisseur de 2 à 5 mm (figure 2B). Lorsqu'il est ainsi,déposé par projection thermique, le revêtement d'usure adhère d'une manière excellente aux micropores de la couche d'alliage à bas point de fusion 12 (figure 2B) et prend ainsi la forme exacte du modèle de travail initial. Lorsque le revêtement d'usure 14 a atteint une épaisseur suffisante. on arrête la projection thermique et une matière plastique ther- modurcissable 15 est plaquée sur le revêtement d'usure obtenu par projection thermique, du côté de projection. On obtient-ici encore une adhérence intime entre le revêtement d'usure et la matière plastique 15 appliquée sur ce revdtement. Une fois la matière plastique polymérisée, l'ensemble du modèle obtenu par projection 13 et de la matière plastique 15 est chauffé à une température qui dépasse d'au moins 200C le point de fusion de l'alliage à bas point de fusion 12. La couche 12 fond et le modèle obtenu par projection peut être séparé de l'outil ou de l'élément d'outil fini 15 représenté sur la figure 3.On obtient ainsi un outil qui est une copie exacte du modèle de travail représenté sur la figure lA. L'outil ou l'élément d'outil de la figure 3 peut évidemment autre monté par des moyens classiques sur des supports ou des montures appropriés en vue de son utilisation. Les épaisseurs de couches représentées sur les figures ont été, dans certains cas, exagérées pour rendre le dessin plus li sible. Comme matière plastique réfractaire. stable dimensionnel liement. on peut citer la résine LW 561, associée au durcisseur HY 561, de la société CIBA. Comme agent séparateur, on peut citer le DORCO et comme revêtement d'usure les matériaux additifs, au nombre d'environ 90, se présentant sous forme de filaments ou de poudres, commercialisés par la société METCO SCANDINAVIA. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasses au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé pour fabriquer des outils destinés à l'emboutissage, au moulage, à ltextrusion et à des opérations de formage analogues, constitués par une matière et un poinçon ou par d'autres éléments d'outils de moulage, à partir d'un modèle de travail positif ou négatif (10), par exemple en matière plastique en bois, en cire ou en matière analogue, dans lequel procédé le modèle est muni d'un agent séparateur (11), est revêtu par projection thermique d'un mince revêtement d'un métal ou d'un alliage métallique à bas point de fusion (12) sur lequel revêtement de conformation est déposé par projection thermique un re#vêtement d'usure (14) d'un autre métal ou alliage métallique, lequel procédé est caractérisé en ce qu'un agent rigidifiant de matière plastique réfractaire (13) est plaqué sur le métal à bas point de fusion (12) qui a été projeté à chaud sur le modèle de travail (10), en ce que le modèle de travail est détaché de la couche de métal (12) (modèle obtenu par projection) rigidifiée par la matière plastique (13) de manière à obtenir une reproduction brillante et lisse du modèle de travail, en ce que la matière plastique (modèle obtenu par projection) est durcie ou est constituée de telle manière qu'elle résiste à une température supérieure d'au moins 200C à celle nécessaire pour fondre la couche de métal à bas point de fusion,(12) en ce que la reproduction en métal à bas point de fusion (12) (modèle obtenu par projection) est revêtue par projection thermique, sur sa surface brillante et lisse. du revêtement d'usure (14) désiré pour l'outil, en ce que le revêtement dorsal (15) de l'outil est formé sur le revêtement d'usure obtenu par projection thermique (14), lequel revêtement dorsal est constitué par une matière plastique résistant à une température suffisamment élevée pour fondre la couche de métal à bas point de fusion (12) du modèle obtenu par projection. et en ce que la matière plastique (15) qui constitue le revêtement dorsal de l'outil est chauffée jusqu'à la température à laquelle fond le métal à bas point de fusion (12) et l'outil ou l'élément d'outil ainsi obtenu et munie de son revêtement d'usure (14) est séparé du modèle obtenu par projection thermique (12, 13). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement d'usure déposé par projection thermique (14) est constitué par un métal, un alliage métallique, notamment un acier, un carbure ou un oxyde. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière plastique constituant le revêtement dorsal (15) de l'outil est renforcée, dans la couche la plus voisine du revêtement d'usure (14) de l'outil, avec du carbure de silicium. des brins d'acier, des fibres de carbone, ou des matériaux analogues et, dans les parties restantes, avec un matériau de remplissage meilleur marché, par exemple du quartz. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la matière plastique (13, 15) résiste à une température qui dépasse d'au moins 200C la température de fusion du métal ou de l'alliage métallique à bas point de fusion (12). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications i à 4, caractérisé en ce qu'une matière plastique thermodurcissable à la température ambiante est utilisée comme agent rigidifiant (15) du revêtement d'usure (14), laquelle matière plastique est soumise à une polymérisation finale à température élevée et/ou présente la propriété de résister à la température de fusion du mé- tal ou de l'alliage métallique à bas point de fusion du modèle obtenu par projection.