Brevet FR2390518A1 — publié le 19781208

La présente invention se rapporte i un procédé pour recouvrir une surface, munie de creux disposés en forme de canaux, d'une plaque, en particulier d'une moitié de moule pour la fabrication de pièces moulées de type et de forme quelconque en un matériau plastiquement déformable, notamment pour la fabrication de disques. Pour la fabrication de pièces moulées, en particulier de disques, on s'efforce, avant tout pour des questions de prix, de les fabriquer en un temps unitaire aussi bref que possible et dans le plus grand nombre possible, avec un seul et même moule. La difficulté notoire en pareil cas réside dans le fait que le moule ou les moitiés de moule, pendant la fabrication d'une piè- ce moulée, par exemple d'un disque, doivent tout d'abord être chauffées à une température déterminée pour amener le matériau du disque å un état plastiquement déformable. Après achèvement du fa çonnage, il faut, pour accélérer le refroidissement, par exemple du disque qui vient d'être fabriqué, que les deux moitiés de moules soient refroidies. Cette difficulté est actuellement résolue par le fait que l'on utilise deux moitiés de moule dont chacune est constituée par une surface munie, d'un coté, de creux disposés en forme de canaux que l'on recouvre au moyen d'une plaque de base brasée ou vissée sur la surface de façon qu'en dessous de la plaque de recouvrement il se forme des canaux praticables fermés tout autour. Ces canaux sont alors, pendant une phase de ltopération, ctest-à- dire pendant la fabrication d'un disque par exemple, parcourus tout d'abord par un fluide de chauffage, de préférence de la vapeur, puis, après le processus de pressage, par un fluide de refroidissement, de préférence de l'eau froide ou analogue. Sous l'effet de ces variations de température se succédant rapidement et de la pression du fluide de chauffage ou de refroidissement, il se produit toutefois, non seulement dans le matériau de la plaque, mais également aux points de raccordement entre la surface et la plaque de base, des efforts de tension considérables pouvant éventuellement entrainer la rupture des différents points de brasage.Il s'ensuit que le système de chauffage et/ou de refroidissement, présente des défauts d'étanchéité qui peuvent avoir pour conséquence un chauffage ou un refroidissement unilatéral de la moitié de moule et, par conséquent, un gauchissement de celle-ci ainsi qu'une déformation correspondante des disques fabriqués dans ledit moule. Egalement, en cas de raccordement par vis avec joints statiques disposés entre la surface et la plaque de base, il peut se produire des fuites subites avec les conséquences précitées. Le manque de fiabilité technique des moyens ou des procédés connus pour recouvrir les creux aménagés dans une moitié de moule et disposés en forme de canaux, provoque obligatoirement des perturbations de service et, par conséquent, des arrêts de la production qui peuvent, à leur tour, contribuer à augmenter les prix unitaires. Pour recouvrir une plaque munie de creux disposés en forme de canaux, la présente invention a par conséquent pour objet de réaliser un procédé qui permette d'éliminer les inconvénients précités et grâce auquel la plaque puisse être recouverte de fa çon sûre et durable, de manière que non seulement les canaux ainsi créés le long des creux soient constamment étanches et restent étanches, mais également que la surface du moule puisse être chauffée ou refroidie plus rapidement et plus régulièrement, permettant ainsi de réduire le temps de fabrication dtun disque et d'augmenter les durées de vie de la moitié de moule. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que l'on remplit les creux d'une masse de remplissage fusible et électriquement conductrice, au moins au niveau de sa surface, que l'on plonge la surface de la plaque ainsi que celle de la masse de remplissage dans un liquide électrolytique, de préférence dans un bain de Ni- et/ou de Cu- jusqu'à ce qu'il se forme par électrolyse une couche de recouvrement suffisamment épaisse, de préférence en Ni et/ou en Cu, après quoi on extrait la masse de remplissage des creux en chauffant la plaque au-dessus du point de fusion de cette masse de remplissage en vue d'obtenir des canaux de circulation pour les fluides de chauffage et/ou de refroidissement. Ce recouvrement, réalisé purement par voie électrolytique, de la plaque, garantit une étanchéité absolue des canaux, attendu que la couche en Ni et/ou en Cu se combine intimement avec les parties médianes, se trouvant entre les canaux, de la plaque. Par ailleurs, le recouvrement de la plaque avec du Cu et/ou du Ni, de bonne conductibilité thermique permet d'atteindre de façon particulièrement avantageuse l'objectif visant à rendre la surface du moule rapidement chauffable ou refroidissable au moyen dtun fluide de chauffage ou de refroidissement circulant à travers les canaux disposés en dessous de cette surface. En raison de sa plus grande résistance, on donne toutefois souvent la préférence à un recouvrement en Ni.Bien entendu, il est également possible d'appliquer, par électrolyse, des couches de Cu et de Ni superposées dans un ordre quelconque. Pour obtenir une surface particulièrement résistante à l'usure, on peut améliorer la surface de la couche appliquée par électrolyse au moyen d'une couche chimique de Ni ou de Cr. Comme matériau pour la plaque, on peut utiliser n'importe quel type d'acier non-allié et allié. Si nécessaire, on peut, par nickelage ou cuivrage chimique, rendre ultérieurement résistant à la corrosion des aciers non-alliés et/ou des aciers alliés primitivement non résistants à la corrosion. Selon une autre particularité de l'invention, on utilise comme masse de remplissage un matériau fondant en dessous d'une température dangereuse pour la liaison obtenue par électrolyse, une cire enrichie de graphite ou analogue s'étant montrée particulièrement avantageuse à cet égard. L'objet visé par l'invention peut également être atteint au moyen d'un procédé dans lequel, par soudage par diffusion, on applique sous pression et à une température correspondant à cette pression, une plaque ou une couche de recouvrement sur la plaque munie de creux disposés en forme de canaux. Comme matériau pour la plaque et la plaque ou couche de recouvrement à appliquer dessus, on peut utiliser n'importe quel appariement de métaux identiques ou non. Cela offre l'avantage, par exemple vis-à-vis d'un brasage, que les traitements thermiques souhaités peuvent autre également effectués ou répétés après le raccordement. Les surfaces de la plaque et de la plaque de recouvrement à souder ensemble sont avantageusement > avant le soudage par diffusion, soumises à un travail de finition poussée et nettoyées, en particulier nettoyées par voie chimique, débarrassées des oxydes et dégraissées. Pour produire la pression, on utilise selon l'invention, une presse chauffante ou un four de recuit avec dispositif de pressage,respectivement muni d'un dispositif pour la mise sous vide ou la formation d'un gaz protecteur. Dans un mode de réalisation selon l'invention, on introduit la plaque et la plaque de recouvrement à souder sur cette dernière dans une enceinte en métal à parois minces pouvant être mise sous vide et, dans cette enceinte, après mise sous vide de cette dernière, on les comprime dans une presse pendant un temps déterminé et à une température déterminée. Selon une autre particularité de l'invention, on introduit la plaque et la plaque de recouvrement à souder sur cette dernière dans une enceinte en métal à parois minces pouvant être mise sous vide et, après sa mise sous vide, on l'amène dans une chambre pouvant être mise sous pression et chauffable, la plaque et la pla que de recouvrement étant, par suite de la dl!ference entre la pres la sion de la chambre et/pression interne de Itenceinte, comprimées pendant un temps déterminé et à une température déterminée. Selon l'appariement des métaux on choisit une température pouvant atteindre 1 OOO'C environ; le temps déterminé pouvant être d'environ 5 à 30 minutes. Le raccordement métallique de la plaque et de la plaque de recouvrement est obtenu par diffusion des grains sur la surface de séparation dans deux directions. Les pièces raccordées par soudage par diffusion peuvent ensuite être traitées de préférence par un procédé de recuit de diffusion effectué sans pression afin d'augmenter encore la solidité du raccordement soudé. Suivant l'appariement des matériaux ce recuit de diffusion s'effectue avantageusement à la température indiquée à chaque fois pour chaque traitement. Pour un acier au chrome comme le 1.4021, un recuit de diffusion entre 1030'C et 6000C s'est révélé avantageux. Le procédé de soudage par diffusion présente, en outre, l'avantage qu'il permet de former, -en une seule opération, un moule constitué de plus de deux parties. L'aménagement des creux disposés en forme de canaux et les perçages d'amenée et d'évacuation nécessaires à cet effet se trouvent simplifiés par le fait que, par exemple dans une plaque médiane, on place sur le dessus le système des canaux, sur le dessous le système d'amenée et d'évacuation avec raccordement au système de canaux et que, sur les deux côtés de cette plaque médiane, on dispose des plaques métalliques appropriées. Cela permet en même temps d'utiliser pour la plaque ou la couche de recouvrement un matériau thermiquement bon conducteur, tandis que, pour les autres parties, on peut recourir à un matériau ayant de moins bons coefficient de conductibilité thermique. Comme, pendant la totalité du processus de soudage par diffusion, il ne se produit aucune phase liquide, on peut également réunir des appariements de matériaux non soudables, par exemple l'acier et l'or. Un autre avantage réside dans le fait qu'au niveau du point de raccordement entre la plaque et la plaque de recouvrement, il n'existe aucun cordon de soudure. Une retouche est par conséquent inutile. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 est une vue en plan d'une plaque connue sur laquelle on peut voir les creux qui y sont aménagés - la figure 2 est une coupe transversale de la plaque suivant 2-2 de la figure 1 - la figure 3 est une vue de la plaque correspondant à la figure 2, mais dans laquelle, dans une première phase du procédé, les creux sont remplis d'une masse de remplissage fusible et électriquement conductrice, par exemple une masse de cire enrichie de graphite ;; - la figure 4repiFente une deuxième phase du procédé pendant laquelle la plaque,y compris la masse de remplissage, préparée selon la figure 3, est plongée dans un bain électrolytique de Ni et/ou Cu ; - la figure 5 est une vue de la plaque après formation par électrolyse d'une couche de Ni et/ou de Cu. - la figure 6représente la plaque munie d'une couche de Ni et/ou de Cu, la masse de remplissage ayant été enlevée par un court chauffage de la plaque - la figure 7 est une vue en plan d'une moitié de moule réalisée selon un autre procédé de l'invention dans lequel les différentes parties constituant la moitié de moule sont raccordées par soudage par diffusion ; - la figure 8 est une coupe transversale de la moitié du moule suivant 8-8 de la figure 7. La figure 1 est une vue en plan d'une plaque 1 constituant une moitié de moule et dont la surface supérieure, sur cette figure, comporte des creux 2 disposés en forme de canaux, de préférence spiraloides. Dans ce mode de réalisation de la plaque 1 à usiner suivant le procédé de l'invention, les creux 2 couvrent, de préférence, un cercle correspondant à peu près à la grandeur d'un disque. Les extrémités radialement extérieures de ces creux 2 en forme de canaux sont raccordées par un canal annulaire 3, tandis que les extrémités radialement intérieures de ces creux sont réunies par un canal annulaire 4. Le canal annulaire 3 est, par des alésages 5 et 6 traversant la plaque 1 raccordé à une conduite 7, tandis que le canal annulaire 4 est, par des alésages 8 et 9 traversant la plaque 1, raccordé à une conduite 10. Selon que l'on veut chauffer ou refroidir la plaque 1, on amène par la conduite 7 ou 10 un fluide de chauffage, par exemple de la vapeur, ou un fluide de refroidissement, par exemple de l'eau, qui, après avoir parcouru les creux 2 en forme de canaux, s'échappe à nouveau par la conduite 10 ou 7 selon le sens d'écoulement que l'on a tout d'abord choisi. En principe, en effet, les deux sens d'écoulement radialement vers l'intérieur ou radialement vers l'extérieur, c'est-à-dire du canal annulaire 3 au canal annulaire 4, ou du canal annulaire 4 au canal annulaire 3, sont techniquement possibles.Les précédentes explications concernant 1'é- coulement à travers les creux 2 en forme de canaux de la vapeur de chauffage ou de l'eau de refroidissement ne sont, bien entendu, valables que si ces creux 2 sont recouverts d'une couche de recouvrement 11, selon les figures 5 ou 6, de façon à former des canaux de circulation fermés tout autour. Le procédé selon l'invention pour réaliser cette couche de recouvrement 11 est décrit en détail ci-après Comme on peut le voir sur la figure 3, après que la plaque 1 a été munie des creux 2, on remplit ces creux 2 d'une masse de remplissage 12 de préférence fondant en dessous d'une température dangereuse pour la liaison obtenue par électrolyse, électriquement conductrice et, de préférence, constituée par une cire enrichie de graphite, et ce jusqu'a ce que la surface de cette masse de remplissage 12 vienne à l'affleurement de la surface de la plaque 1. Comme masse de remplissage 12, on peut toutefois utiliser également n'im- porte quel autre matériau électriquement non conducteur présentant une température de fusion comparable. En pareil cas toutefois, il convient, avant le traitement ultérieur, d'injecter ou d'appliquer d'une façon quelconque une couche électriquement conductrice sur la surface de la masse de remplissage 12 venant à l'affleurement de la surface de la plaque 1. La plaque 1 et la surface de la masse de remplissage 12 sont ensuite, comme illustré sur la figure 4, plongées dans un bain électrolytique 13 de Ni et/ou de Cu. Sur la figure 5, on peut voir qu'au bout d'un certain temps la couche de recouvrement 11 se forme sur les surfaces de la plaque 1 et de la masse de remplissage 12 plongées dans le bain électrolytique de Ni et/ou de Cu. Pour finir, comme illustré sur la figure 6, on fond la masse de remplissage 12 contenue dans les creux 2 et maintenant incluse sous la couche de recouvrement 11, et ce par court chauffage de la plaque 1 et de la couche de recouvrement 11 à une température supérieure à la température de fusion de la masse de remplissage 12 que l'on évacue alors des canaux par les alésages 5, 6,8 et 9. Sur cette couche de recouvrement 11, on applique alors, de façon connue, les matrices servant à la gravure des disques. La figure 7 représente une vue en plan et la figure 8 une coupe transversale d'un autre mode de réalisation d'une moitié de moule 20 fabriquée selon le procédé de l'invention, et qui peut être constituée par plusieurs parties, à savoir une plaque inférieure 21, une plaque médiane 22 et une plaque supérieure 23, pouvant être mutuellement assemblées par un procédé de soudage par diffusion. Le soudage par diffusion est effectué sur les surfaces de contact 24 et 25, entre la plaque inférieure 21 et la plaque médiane 22, ainsi qu'entre la plaque médiane 22 et la plaque supérieure 23.Dans ce mode de réalisation, les creux 26, disposés en forme de canaux, sont aménagés dans la plaque médiane 22 entre lesquels, selon la figure 7, on a laissé subsister les parois de séparation 27 disposées radialement vers l'extérieur et dont l'extrémité supérieure vient à l'affleurement de la surface de contact 25. Dans la plaque médiane 22, on a aménagé des chambres collectrices 28 et 29 qui servent à répartir ou à recueillir un fluide de chauffage ou de refroidissement. Par les canaux d'amenée ou d'évacuation 30, ces chambres collectrices 28 et 29 peuvent être alimentées avec le fluide souhaité (de chauffage ou de re froidissement > . Le moule peut, toutefois, n'être constitué que de deux parties auquel cas les creux en forme de canaux par exemple, les chambres collectrices et les canaux d'amenée ou d'évacuation pour les fluides de chauffage oude refroidissement se trouvent dans la plaque inférieure. La plaque supérieure 23 constitue la couche de recouvrement proprement dite de la moitié de moule. Pour permettre le chauffage ou le refroidissement rapides de cette dernière, celle-ci devra être, de préférence, réalisée en Cu ou en Ni, attendu que ces matériaux ont un bon coefficient de conductibilité thermique. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour recouvrir une surface, munie de creux disposés en forme de canaux, d'une plaque, en particulier d'une moitié de moule pour la fabrication de pièces moulées de type et de forme quelconque en un matériau plastiquement déformable, notamment pour la fabrication de disques, caractérisé par le fait que l'on remplit les creux d'une masse de remplissage fusible et électriquement conductrice, que l'on plonge la surface de la plaque ainsi que celle de la masse de remplissage dans un liquide électrolytique jusqu'à ce qu'il se forme par électrolyse une couche de recouvrement suffisamment épaissessaprès quoi, on extrait la masse de remplissage des creux en chauffant la plaque au-dessus du point de fusion de cette masse de remplissage afin d'obtenir les canaux de circulation pour les fluides de chauffage et/ou de refroidissement. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, comme liquide électrolytique, on utilise un bain de nickel et/ou de cuivre. 3.- Procédé-selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la couche de recouvrement appliquée par électrolyse est améliorée par une couche chimique de nickel ou de chrome. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que, pour la plaque, on utilise un acier allié ou non allié. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la plaque en acier non allié et/ou en acier non résistant à la corrosion, est ultérieurement rendue chimiquement résistante à la corrosion. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que, comme masse de remplissage, on utilise un matériau fondant en dessous d'une température dangereuse pour la liaison obtenue par électrolyse. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que, comme masse de remplissage, on utilise une cire enrichie de graphite. 8.- Procédé pour recouvrir une surface, munie de creux disposés en forme de canaux, d'une plaque, en particulier d'une moitié de moule pour la fabrication de pièces moulées de type et de forme quelconques en un matériau plastiquement déformable, no tammentpour la fabrication de disques, caractérisé par le fait que par soudage dit par diffusion, on applique sous pression et à une température correspondant à cette pression, une plaque ou une couche de recouvrement sur la plaque. 9.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que, pour la plaque et la plaque de recouvrement, on peut utiliser n'importe quel appariement de métaux identiques ou non 10.- Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé par le fait que les surfaces de la plaque et de la plaque de recouvrement à souder ensemble sont, avant le soudage par diffusion, soumises à un travail de finition poussée et nettoyées, en particulier nettoyées par voie chimique, débarrassées des oxydes et dégraissées. 11.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé par le fait que pour produire la pression on utilise une presse chauffante ou un four de recuit avec dispositif de pressage respectivement muni d'un dispositif approprié pour la mise sous vide ou la formation d'un gaz protecteur. 12.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 a 10, caractérisé par le fait que l'on introduit la plaque et la plaque de recouvrement à souder sur cette dernière dans une enceinte en métal à parois minces susceptible d'être mise sous vide et que dans cette enceinte, et après mise sous vide de cette dernière, on les comprime dans une presse pendant un temps déterminé et à une température déterminée. 13.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé par le fait que l'on introduit la plaque et la plaque de recouvrement à souder sur cette dernière, dans une enceinte en métal à parois minces susceptible d'être mise sous vide, que cette enceinte, après mise sous vide, est amenée dans une chambre susceptible d'être mise sous pression et chauffable, et que la plaque et la plaque de recouvrement, par suite de la différence entre la pression régnant dans la chambre et la pression interne de l'enceinte, sont comprimées pendant un temps déterminé et à une température déterminée. 14.- Procédé selon l'une quelconque des revendications Il à 13, caractérisé par le fait que, selon l'appariement des métaux on choisit une température pouvant atteindre environ 1 0000C. 15.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé par le fait que le temps déterminé est d'environ 5 à 30 minutes. 16.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 15, caractérisé par le fait que pour augmenter la solidité du raccordement par soudure, on soumet ensuite la plaque soudée sur la plaque de recouvrement à un recuit de diffusion effectué sans pression dans le four et ce pendant environ 12 heures selon l'appariement des matériaux, de préférence dans une plage de température se situant dans les températures indiquées chaque fois.