Brevet FR2477462A1 — publié le 19810911

La présente invention concerne un procédé spécial pour mouler par injection des pièces en matière plastique présentant des formes creuses ou gauches en contre-d#pouille. Ltinvention concerne également le noyau utilisé pour la mise en oeuvre du procédé. Différents procédés utilisent un noyau destructible pour réaliser par injection des pièces en matière plastique pro sentant des formes creuses ou en contre-depouille sont déjà connus. La difficulté du moulage par injection des pièces précitées réside essentiellement dans la précision du moulage : Itétat de surface des noyaux utilisés doit être excellent, et le noyau ne doit pas se déformer lors de ltinjection. Un procédé connu notamment par le brevet français NO 1366921 consiste à utiliser des noyaux faits en alliages à bas point de fusion. Les inconvénients généralement rencontres lors de la mise en oeuvre de ce procédé sont les suivants - Du fait que la température de fusion de la matière plastique injectée est supérieure à la température de fusion du métal ou de ltalliage du noyau, ltéquilibre des températures de la matière injectée et du noyau constitue un obstacle très important à ltutili sation dtun tel procédé - L'ope'ration de récupération du noyau par fusion est relativement lente, puisquton doit effectuer un réchauffage de ltensemble à une température toujours inférieure à la température de fusion de la matière plastique. L'invention a pour but de réaliser par injection des pièces en matière plastique sans rencontrer les inconvénients précités. Un procédé suivant l'invention, pour mouler par injection des pièces en matière plastique présentant des formes creuses ou gauches en contre-dépouille à l'aide d'un noyau métallique à bas point de fusion, est caractérisé en ce quton porte le noyau à basse température avant dteffectuer ltopération dtinjection de la matière plastique. Suivant une caractéristique supplémentaire de ltinvention, on porte le noyau à basse température en le faisant séjourner dans un congélateurs la température du noyau au moment de ltopération dt injection étant ainsi de l'ordre de -200C à -400C, tandis qu'une pellicule diapir formée autour du noyau au moment de ltinjection confère à la pièce en matière plastique obtenue un meilleur état de surface. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, on place à ltintérieur du noyau fusible une broche de grandes dimensions faite en un métal bon conducteur de la chaleur, cette broche étant elle-mtme en contact avec le moule métallique dtinjoction, et permettant une bonne évacuation des calories pendant ltinjection. Suivant une caractéristique supplémentaire de lrinvention, on récupère le noyau après ltopération dtinjection en immergeant la pièce moulée et son noyau dans un bain dteau bouillante ou dans un bain de liquide chaud, puis en agitant la pièce et son noyau jus qutà ltélimination de celui-ci. Suivant une caractéristique supplémentaire de 11 invention, on accélère ltévacuation du noyau grâce à une contrigugation, en particulier en ce qui concerne les pièces à symétrie axiale, par exemple pour les turbines. Un noyau utilisé pour la mise en oeuvre du procédé suivant ltinvention est caractérisé en ce qu'il est constitué par une pièce métallique de faible épaisseur, correspondant à la contre-dépouille des pièces à mouler, faite en un alliage à bas point de fusion, et disposée autour d'une broche massive de grandes dimensions faite en un métal bon conducteur de la chaleur, et à point de fusion relativement élevé. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, des résistances électriques sont incorporées dans le noyau, si bien que, pour faire fondre ce noyau, il suffit de relier ces résistances à une source de courant électrique. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif permettra de mieux comprendre les caractéristiques de ltinvention. - Figures 1 à 3 sont des vues montrant une pièce et son noyau en section axiale, et illustrant les phases successives du procédé suivant ltinvontion. - Figures 4 et 5 sont des vues de la pièce et de son noyau, suivant des variantes de l'invention. Suivant une disposition connue et illustrée sur la figure 1 pour mouler par injection une pièce en matière plastique présentant des formes creuses ou gauches en contre-dépouille, on utilise un noyau 1 à bas point de fusion que l'on dispose à ltintérieur de la cavité d'injection 2 du moule 3, puis on injecte de la matière plastique en fusion dans l'espace qui reste libre autour du noyau pour obtenir une pièce moulée 4 (fig 2). Pour récupérer le noyau, on le fait fondre en-immergeant la pièce 4 surmoulée sur son noyau (fig 3) dans un bain d'eau bouillante, ou dans un bain d'un liquide chaud de nature appropriée. La température du bain est choisie en fonction des températures de fusion respectives du noyau 1 et de la matière plastique formant la pièce 4. Suivant l'invention, on porte le noyau à basse température avant dteffectuer ltopération dtinjection. On peut par exemple faire séjourner le noyau dans un congélateur de façon à abaisser sa température jusqutà environ -200C à -400C, ce qui conduit aux avantages suivants : - Les frigories emmagasinées dans le noyau dvitent tout ra mollissement du noyau au contact de la matière plastique en fusion, et garantit le respect de la géométrie exacte de la piece moulée. On note que la matière plastique en fusion est inåectée à des pressions pouvant atteindre 500 1000bars, ou plus dans le cylindre dtinjec- tion. - - Ltexpérience montre qutune pellicule d'air se forme autour du noyau froid au moment de ltinjection. Cette pellicule dtair oonfère à la pièce 4 un bon état de surface au voisinage du noyau 1. En jouant sur les composants de ltalliage utilisé pour la fabrication du noyau à bas point de fusion, on peut bien entendu faire varier ce point de fusion : un point de fusion éleva risquerait dtendommager la pièce en matière plastique surmoulée, tandis qu'un point de fusion trop bas permettrait une déformation du noyau pendant ltopération d'injection, cette déformation étant bien entendu préjudiciable aux qualités géométriques de la pièce surmoulée. Le choix de l'alliage est donc effectué en fonction de la matière plastique utilisée. Suivant l'invention, on peut aussi utiliser un noyau 5 constitué par une pièce métallique de faible épaisseur dispose autour dtune broche massive de grandes dimensions C (fig 4). La broche 6 est faite en un alliage bon conducteur de la chaleur, tel qutun alliage dtaluminium, et est elle-mtme en contact avec le moule 3 par des zones à forte section assurant un bon écoulement des calories en direction du moule. Dans ce cas, la broche 6 constitue le support mécanique du noyau. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on utilise un moule 3 en alliage ni ferreux, ni cuivreux, et de préférence à base dtaluminium, par exemple du type "AU4G" ce qui procure les avantages suivants : - Le moule possède ainsi une bonne résistance mécanique la solidité du moule étant une qualité appréciable compte tenu des pressions dtinjection élevées. - Un tel alliage est facile à usiner. - - Un tel alliage possède un bon coefficient de transmission thermique. - Un tel alliage ne se soude pas sur le métal fondu du noyau, alors que les métaux fusibles se soudent sur les métaux fer relut ou cuivreux. Pour diminuer le temps nécessaire à la récupération du noyau par fusion, on peut agiter la pièce et son noyau dans le bain de liquide chaud ou d'eau bouillante, suivant des mouvements alternatifs, ou par tous autres mouvements composés. On peut aussi utiliser des résistances électriques 7 incor porées au noyau (fig 5) s dans ce cas, pour faire fondre le noyau, il suffit de relier ces résistances à une source de courant électri- que. On ne sortirait pas du cadre de la présente invention en utilisant diverses variantes évidentes pour l'homme do l'art - - On peut utiliser des procédés de fusion plus rapide du noyau, en répartissant des résistances électriques dans le noyau, ou en utilisant des systèmes à induction, à micro-ondes, à courants de Foucault, ou simplement en construisant l'ensemble de façon à permettre un meilleur écoulement des calories en direction du noyau, par conduction. Cela permet notamment d'utiliser des alliages à point de fusion plus élevé, soit lorsque cola est imposé par le type de matière plastique utilisé, soit simplement en vue de réduire le temps de ltopération de récupération du noyau. - Toujours pour obtenir une fusion plus rapide du noyau, on peut réaliser un système du type échangeur de chaleur" , en insérant dans le noyau une broche creuse, un tube à ailettes, un serpentin, ou tout autre corps creux à ltintérieur duquel on peut faire circuler un fluide chaud. - Pour économiser ltalliage fusible, on peut mettre dans le noyau des inserts en matériau non fusible, de faible inertie thermique, et susceptibles autre extraits de la pièce en matière plastique par les orifices de celle-ci. Ces inserts peuvent par exemple autre constitués par des billes, ou par des plaques métalliques. - Pour améliorer la cadence de fabrication, on peut porter le noyau à basse température en 1'immergeant dans une enceinte contenant un gaz liquéfié. - Lorsque la température de fusion de l'alliage utilisé pour réaliser la partie fusible du noyau est supérieure à 1000C, on récupère avantageusement le noyau en ltimmergeant dans un bain d'huile chaude. REVENDICBTIONS 1. Procédé pour mouler par injection des pièces en matière plastique présentant des formes creuses ou gauches en contre-dépouille à l'aide d'un noyau métallique à bas point de fusion, caractérisé en ce qu'on porte le noyau à basse température avant d'effectuer ltopération d'injection de la matière plastique. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qut on porte le noyau à basse température en le faisant séjourner dans un congélateur, la température du noyau au moment de l'injection étant ainsi de l'ordre de -200C à -400C, tandis qu'une pellicule d' air formée autour du noyau au moment de l'inaection de la matière plastique confère à la pièce moulée obtenue un meilleur état de surface au voisinage du noyau. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on place à l'intérieur du noyau fusible une broche métallique de grandes dimensions en un métal bon conducteur de la chaleur, cette broche étant elle-même en contact avec le moule d'injection, et constituant le support mécanique du noyau tout en permettant une bonne évacuation des calories pendant l'injection de la matière plastique. 4. Procédé suivant lune quelconque des revendications précédantes, caractérisé en ce qu'on récupère le noyau après l'opération d'injection en immergeant la pièce moulée et son noyau dans un bain d'eau bouillante ou d'un liquide chaud approprié, puis en agitant la pièce et son noyau. 5. Noyau utilisé pour la mise en oeuvre du procédé suivant ltune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des résistances électriques sont incorporées sans ce noyau, si bien que, pour faire fondre ce noyau, il suffit de relier les résistances à une source de courant électrique. 6. Noyau utilisé pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est constitué par une pièce métallique de faible épaisseur faite en un alliage à bas point de fusion et disposée autour d'une broche massive de grandes dimensions faite en un métal bon conducteur de la chaleur, et å point de fusion relativement élevé. 7. Noyau suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la broche, qui est faite en un alliage d'aluminium, est en contact avec le moule par des zones à forte section assurant un bon écoule ment des calories en direction du moule. 8. Moule utilisé pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est fait en un alliage ni ferreux ni cuivreux, et de préférence à base d'aluminium. 9. Noyau utilisé pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un corps creux à l'intérieur duquel on peut faire passer un fluide chaud est inséré dans le noyau métallique d bas point de fusion0 10. Noyau utilisé pour la mise en oeuvre du procédé suivant ltune quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il renferme des inserts en matériau non fusible et de faible inertie thermique susceptibles d'autre extraits de la pièce en matière plastique par les orifices de celle-ci après fusion du noyau.