Brevet FR2509659A2 — publié le 19830121

FR 2509659 A2 19830121 FR 8212690 A 19820715 DISPOSITIF DE FABRICATION DE PIECES MOULEES La présente invention concerne un dispositif de fabrication de pièces moulées à partir de composés aptes à s'écouler tels que des composés céramiques oxydés ou des porcelaines comprenant un outil de moulage par compression isostatique et une tête d'injection disposés de façon à former entre eux une chambre d'injection, au moins un orifice d'aspiration d'air et au moins un orifice de chargement dans la chambre d'injection ainsi qu'unie conduite d'amenée d'air de fluidisation dont la sortie est située dans la région de l'orifice de chargement. Un appareil de ce type est décrit dans la demande de Brevet Français 81 ol 653. Ce dispositif fonctionne de la façon suivante on applique à la chambre d'injection une dépression ou une aspiration et cette de pression attire dans la chambre le composé, sous forme fluidisée, par l'orifice de chargement. La fluidisation est effectue grâce à un courant d'air traversant le composé à l'endroit de l'ori- fice de chargement. Cette fluidisation garantit une distribution aussi uniforme que possible dans toute la chambre d'injection ce qui fait que, une fois cette chambre remplie, la répartition granulaire du composé apte à s'écouler est pratiquement constantedans toute ladite chambre. Le composé est ensuite moulé par compression. Seule une compression préliminaire est effectuée dans la chambre d'injection, le moulage final par compression étant effectué entre l'outil de compression isostatique et'un demi-moule supérieur utilisé aux lieu et place de la tête d'injection. Dans cet appareil, il n'est pas prévu de fermeture pour l'orifice de chargement et, de ce fait, cet orifice reste ouvert quand on soulève la tête d'injec- tion pour enlever la pièce moulée. Cette disposition pose des problèmes quand l'orifice de chargement est relié à un récipient contenant plus de composé que nécessaire pour chaque cycle d'injection. En outre , il n'est pas facile,dans cet appareil, de prévoir une fermeture pour l'orifice de chargement puisque cette fermeture doit être placée au même endroit que la conduite d'amenée de l'air de fluidisation. I1 n'y a donc pas de place pour une pièce de fermeture et son mécanisme de manoeuvre. L'invention s'est donné pour objet d'améliorer le dispositif décrit ci-avant de sorte que, malgré la proximité de l'orifice de chargement et de l'orifice de sortie de la conduite d'air de fluidisation, il soit possible de fermer ledit orifice de chargement. I1 devient alors possible de stocker, dans un réservoir situé en amont de l'orifice de chargement, une quantité de composé permettant d'effectuer plusieurs cycles successifs d'injection. Cette amélioration permet d'éviter toute sortie du composé en dehors de l'orifice de chargement quand la tête d'injection a été mise dans une position permettant d'enlever la pièce moulée. Selon l'invention, une partie de la conduite d'amenée d'air de fluidisation est agencée pour constituer une fermeture pour l'orifice de chargement réglable entre une position ouverte et une position fermée. Une fermeture spécialement simple est obtenue quand l'orifice de chargement est forme par l'extrômitô d'un canal annulaire limité d'une part par une paroi annulaire extérieure et d'autre part par la partie réglable de la conduite d'amenée de l'air de fluidisation. I1 suffit pour cela de rétrécir la paroi annulaire extérieure vers l'orifice de chargement et de rendre réglable, en direction axiale, la partie réglable de la conduite d'amenée d'air de fluidisation, entre une position ouverte et une position fermée, de telle sorte que, en position fermée, la partie réglable de la conduite d'amenée d'air aoit au contact de 1'extrémité rétrécie de la paroi annulaire. Dans un mode de réalisation de l'invention, la partie réglable de la conduite d'arrivée d'air de fluidisation est formée par une canalisation d'amenée d'air. Dans un autre mode de réalisation, cette partie réglable est formée par un tuyau ou un anneau gainé entourant latéralement la conduite d'amenée d'air. La partie réglable de la conduite d'arrivée d'air peut être commandée par un moteur en liaison avec le cycle de travail du dispositif. Comme indiqué dans la demande de brevet français mentionnéeci-avant, la tête d'injection est prévue pour l'obtention d'une pièce préformée soumise ensuite à un moulage par compression entre un outil de compression isostatique et un demi-moule supérieur utilisé à la place de la tête d'injection. L'intérêt de cette disposition est que, quand on réalise la tête d'injection, il ntest pas nécessaire de prêter attention à l'aptitude de cette tête à supporter des charges élevées pendant l'ôtape de compression isostatique ; il n'est pas non plus nécessaire d'éviter les marques dans les pièces moulées ; ceci veut dire que ces marques peuvent se produire à l'orifice de chargement, à l'entrée de l'air de fluidisation et à l'aspiration puisqu'elles seront éliminées dans le processus final de compression entre l'outil de compression isostatique et le demi-moule supérieur utilisé à la place de la tête d'injection. Dans le cas des pièces moulées ayant des parois relativement hautes et sensiblement pa rallèles à la direction d'ouverture du moule le problème est que, quand on lève la tête d'injection, la pièce préformée restant dans l'outil de moulage par compression isostatique n'est pas supportée sur un côté, au moment où l'on enlève la tête d'injection et ce jusqu'à ce que le demi-moule supérieur ait remplacé ladite tête d'injection. Dans ce cas, la paroi de la pièce préformée peut s'effondrer. Pour éviter cet inconvénient, l'invention propose des mesures à prendre lors de la précompression de la pièce moulée formée par remplissage de la chambre d'injection avec le composé ; la tête d'injection comporte des moyens permettant d'effectuer cette précompression. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la tête d'inJection est équipée d'un élément de base susceptible de se déplacer entre une position fermée et une position d'enlèvement. Cet élément comporte un bord obturateur permettant d'effectuer une obturation par contact avec un bord opposé de l'outil de moulage par compression isostatique. Une pièce de précompression, ou un poinçon est placé dans cet élément et cette pièce de précompression dans la position fermée de l'élément peut être réglée entre une position de remplissage du moule et une position de précompression.Dans un dispositif de ce type, il devient pourtant d'autant plus difficile d'exercer une précompression sur les côtés des pièces moulées à former et s'étendant dans la direction de l'ouverture du moule que la pente des côtés devient plus raide, c'est à-dire qu'ils tendent à devenir parallèles à la direction d'ouverture du moule. -Afin de faciliter la précompression, même en pré- sence de côtés avec une pente très accentuée, cette pré compression garantissant que la pièce précomprimée ne s'effondrera pas au moment du levage de la tête d'injection, l'invention propose, dans un mode'de réalisa- tion particulièrement intéressant, de recouvrir une surface de moulage de la tête d'injection par une membrane de précompression, la surface de moulage définissant une partie de la chambre d'injection. Un raccordement à un milieu de pression est situé dans l'espace prévu entre la membrane de précompression et la surface de moulage. I1 est nécessaire d'en expliquer ci-après la raison on a pu envisager, initialement, qu'il était possible d'effectuer la précompression en utilisant la membrane de compression faisant partie du moule de compression isostatique, en appliquant une pression à cette membrane et en pressant le composé contre la surface de moulage de la tête d'injection au moyen de la membrane de compression. On ne peut mener à bien une telle opération puisque la pièce préformée reste dans le moule de compression isosta tique quand la tête d'injection est levée c'est-à-dire qu'il faut supprimer la pression derrière la membrane de compression de l'outil de compression isostatique et qu'il sera créé un espace entre la pièce préformée et la membrane de compression. Cet espace pourrait conduire à un effondrement de la pièce préformée et, en outre, à une destruction de cette pièce quand le demi-moule est déplacé contre l'outil de compression isostatique. La présente invention sera mieux comprise d'ailleurs et ses avantages ressortiront bien de la description qui suit, en référence au dessin schématique anne- xé dans lequel - figure 1 est une vue en coupe d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, la tête d'injection étant en position levée - figure 2 est une vue similaire à figure 1, mais la tête d'injection est en position d'injection - figure 3 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention, la tête d'injection étant en position d'injection. Sur les figures, (10) désigne de façon générale un outil de moulage par compression isostatique, qui comprend une cuvette (12) formant une chambre de compression (14). Un plateau-support (16) est placé dans la chambre (14) et une membrane de compression (18) s'étend sur la surface supérieure dudit plateau. Un bord (20) de la membrane de compression (18) assure une étanchéité avec la tête d'injection qui sera décrite plus loin ainsi qu'avec la chambre de compression (14). Un anneau de fixation (22) en fixe le bord (20) au bord de la cuvette (12). La tête d'injection (24) est présentée placée audessus de l'outil de moulage (10).La tête d'injection (24) comporte un cadre (28) formé par les plateaux (28a),(28b) fixés par boulonnage et supportés par les supports (26). Un élément de base (30) est situé en dessous de la tête d'injection et est guidé dans le cadre d'injection (28) par un axe-guide (31). L'élément de base (30) est composé de deux plateaux (30a, 30b),fixés entre eux par le boulon (32). La course de l'élément de base (30) est limi tée vers le haut par un écrou (32a) vissé sur l'extrômi- té supérieure du boulon (32) et, vers le bas, par les boulons d'assemblage (34) fixes au cadre (28). Des moteurs (36), munis-chacun d'une tige de piston (38) sont montés sur le cadre (28) et sont reliés à l'élément de base (30). Un poinçon de précompression (40), déplaça~ ble en direction verticale,est placé au centre à la partie inférieure de ltélément de base (30). Une chambre de pression (42) est située entre le plateau (30a) de l'élément de base (30) et le poinçon (40).La chambre (42) est fermée par les anneaux d'obturation (44), (46). Une conduite de fluide sous pression (48) est reliée à la chambre (42). Des boulons de rappel et de limite de course (50) sont fixés à leur extrémité inférieure dans le poinçon (40), traversent le plateau (30a) dans lequel ils sont fixés par l'anneau d'obturation (52)et sont mis sous tension vers le haut par des ressorts à compression héli cotidale (54). La course vers le bas des boulons (50) est limitée par les douilles annulaires (56), entourant lesdits boulons (50) dans la zone du plateau (28b). La position supérieure du poinçon de précompression (40), sous l'action des ressorts a compression hélicoldale (54) est limitée par les entretoises (58). Un tube de remplissage (60) est formé dans la partie supérieure du poinçon de précompression (40) et se prolonge vers le haut à partir de cette surface supérieure . Le tube (60) est placé au centre du poinçon (40). Un réservoir (62) pour le composé à mouler est supporté par l'extrômitô supérieure du tube (60). Le tube (60) définit un canal (64) de chargement du produit. A l'intérieur et au centre du canal d'amenée (64) se trouve une conduite (66) d'arrivée d'air de fluidisation, supportée à son extrémité supérieure par le couvercle (68) du réservoir (62). Le tube d'arrivée d'air (66) est relié, à son extrémité supérieure, à une conduite (70) d'alimentation en air. Depuis son extrémité inférieure et jusqu'a son extrémité supérieure, le tube d'arrivée d'air (66) est entouré d'un tube de gainage (72) déplaçable axialement par rapport au tube d'amenée d'air (66).Un moteur (74) est monté sur le couvercle (68) et est muni d'une tige de piston (76) dirigée vers le bas et reliée à une flasque formée sur l'extrémité supérieure du tube de gainage (72). Le moteur (74) permet le déplacement en direction axiale du tube de gainage le long du tube (66) d'arrivée d'air de fluidisation. Le récipient (62) d'alimentation du composé est équipé d'un couvercle intermédiaire (80) en dessous du couvercle (68) et une conduite de chargement (82) est reliée au couvercle inférieur (80). Une chambre annulaire d'aspiration (84) s'ôtent tout autour du poinçon(40) et est limitée radialement vers l'extérieur par le plateau (30b). Une conduite d'aspira tion (86) peut être fermée par une valve (92) telle elle est aussi reliée à une conduite d'air secondaire (94) comprenant une valve (96). Sur la figure 1, ltélément de base (30) est situé àsaposition la plus élevée et le poinçon (40) se trouve dans sa position la plus élevée par rapport à l'élément de base (30). Dans cette position, on peut enlever une pièce moulée préalablement formée quand la tête d'injection (24) est déplacée relativement à l'outil de compression isostatique (10). Pour amorcer un nouveau cycle de travail, l'élément de base (30) est abaissé à l'aide du moteur (36) jusqu'a ce que le plateau (30b), comme représenté à la figure 2, repose sur le bord (20) de la membrane de compression (18). Le poinçon(40) est encore dans sa position la plus élevée par rapport à l'élément de base (30). Au départ le tube de gainage (72) se trouve, par rapport au poinçon (40), dans la position représentée à la figure 1, l'extrémité inférieure du tube de gainage fermant l'orifice (98) de la conduite de chargement (64) du composé de moulage. On crée une dépression dans la chambre d'aspiration (84) par réglage de la valve (92) puis, par l'intervalle ménagé en (88) la dépression agit dans la chambre d'injection (90). La chambre d'injection étant sous vide, le tube gainé (72) est élevé, à l'aide du moteur (74), par rapport à la canalisation d'entrée d'air fluidisant (66), le tube gainé étant amené dans la position, par rapport au poinçon (40), illustrée à la figure 2.Du fait de la montée du tube gainé (72) au dessus de la canalisation d'entrée d'air (66), l'orifice de chargement (98) du composé est ouvert. Le composé de moulage peut être aspiré du récipient d'alimentation (72) dans la chambre d'injection (90). On fait venir simultanément de l'air de fluidisation par la canalisation (66) en ouvrant la valve(70a). Le composé apte à s'écouler est fluidisé quand il passe dans la chambre d'injection (90) > et est uniformément réparti dans cette chambre. A la sortie, le taux d'aspiration agissant par l'intervalle (88) peut être limité si l'on fait arriver de l'air par la canalisation secondaire (94) et sa valve (96). Au début-de l'opération de remplissage, les particules de composé sont propulsées à une vitesse d'impact relativement faible vers l'intervalle (88) et il ne se produit pas, à cet endroit, d?engorgements qui seraient susceptibles de nuire à l'effet d'aspiration et à l'opération de remplissage. Pendant la partie initiale de l'opération de remplissage, il faut spécialement veiller à ce que les particules les plus importantes, par exemple les granules de porcelaine séchées par pulvérisation, ne soient pas détruites quand elles se heurtent à l'air de l'intervalle (88), puisque cette destruction pourrait conduire à une interruption de l'effet d'aspiration. La demande de brevet français citée ci-avant peut être consultée à cet egard pnur plus de détails. Dès que la chambre d'injection (90) est complètement remplie du composé à mouler, on fait arriver dans la chambre (42) du fluide sous pression en ouvrant la valve (48a), tout en maintenant la dépression dans la chambre d'injection (90) ; le poinçon (40) est pressé vers le bas, sous l'action des ressorts à compression hélicoldale (54). Du fait de la descente du poinçon de précompression (40), la taille de la chambre d'injection est réduite et la pièce préformée est précomprimée. On peut alors interrompre l'action d'aspiration en fermant la valve (92). Le tube de gainage (72) revient à la position inférieure repré sentée à la figure 1 et ferme l'ouverture de chargement (98) du composé. Toute arrivée ultérieure de composé venant du récipient (62) à la chambre d'injection (92) est arrêtée.On élève l'élément de base (30) à l'aide du mo teur (36) et l'unité revient à la position représentée à la figure 1. En supposant que l'outil de compression isostatique (10) soit prévu pour pouvoir subir un mouvement latéral par rapport à la tête d'injection (24), par exemple qu'il soit placé sur une plaque tournante, on place l'outil de compression isostatique, avec la pièce préformée, sous un demi-moule supérieur soumis à un autre dispositif de pression et on effectue le moulage final par compression de l'article préformé, sous pression élevée, en utilisant la membrane de compression (nô). Dans le mode d'exécution représenté à la figure 3, les pièces similaires sont affectées des mêmes références que celles des figures 1 et 2, mais affectées du coefficient 100. Dans le mode d'exécution de la figure 3, contrairement à celui représenté aux figures 1 et 2, le poinçon (140) est fixé à l'élément de base (130). La tête d'injection (124) peut, dans son intégralité, être déplacée dans la position indiquée en pointillés. Le mouvement vertical est effectué à l'aide des consoles (126). Sur la figure 3, la tête d'injection (124) se trouve en position d'injection, une levre d'étanchéité (111) reposant sur le bord (120) de la membrane de compression (118). L'élément de base (130) est en position la plus élevée par rapport au cadre de la tête d'injection (128). Il s'établit une dépression par l'intermédiaire d'une conduite d'aspiration (113), d'une chambre (184) et de perforations(115) fermées par des buses (117). La canalisation d'air de fluidisation (166) est un tube simple, sans tube de gainage.Le tube (166) est déplaçable axialement entre les positions ouverte et fermée de l'ouverture de chargement du composé (198). Dans la position représentée à la figure 3, on commence à exercer une dépression par la valve (192) de telle sorte qu'elle agisse sur la chambre d'injection (190). Le tube d'arrivée d'air de fluidisation (166) est ensuite déplacé de la position fermée à la position ouverte représentée à la figure 3, de telle sorte que la dépression à l'intérieur de la chambre d'injection (190) soit capable d'aspirer le composé de moulage à travers l'orifice de chargement (198). Les conditions de dépression sont similaires à celles décrites pour le mode d'exécution représenté aux figures 1 et 2.Dès que la chambre d'injection (190) est remplie du composé de moulage, l'élément de base (130),avec le poinçon (140), est abaissé par l'intermédiaire du moiteur (136), ce qui fait se déformer la levre d'étanchéité pendant que la dépression est maintenue. I1 en résulte une certaine précom- pression de la pièce moulée créée par le remplissage de la chambre d'injection (190) ; on a en particulier une précompression dans la zone de l'extrémité supérieure de la pièce. Simultanément -ou postérieurement - on fait passer un fluide sous pression au dos d'une membrane de précompression (121) par une canalisation (123) et une valve (119). La membrane de précompression recouvre une partie de la surface de monlage du poinçon de précompression (140). La pièce préformée est ainsi précomprimée et plus spécialement dans la zone latérale pratiquement pa rallèle à l'axe du dispositif- de moulage. Dès que l'étape de précompression est terminée, on peut soulever l'élément de base à l'aide du moteur (136) après avoir déplacé vers le bas le tube d'arrivée de l'air de fluidisation, ce qui ferme la conduite de chargement du composé (164). Toute la tête d'injection (124) peut ensuite être élevée, dans la position représentée en pointillés; l'outil de moulage par compression isostatique (110) peut être déplacé en alignement au-dessous d'un demi-moule supérieur. Une fois ce demi-moule abaissé, on applique une pression à l'organe de compression isostatique (118) pour compléter l'opération de moulage par compression. - REVENDICATIONS 1.- Dispositif de fabrication de pièces moulées à partir d'un composé apte à s'écouler tel qu'une céramique oxydée ou porcelaine, comportant un outil de moulage par compression isostatique et une tête d'injection, définissant entre eux une chambre d'injection, au moins une ouverture d'aspiration de l'air et au moins une ouverture de chargement communiquant avec ladite chambre d'injection, une conduite d'alimentation en air de fluidisation communiquant avec ladite chambre d'injection et dont l'ouverture est située dans la zone de l'orifice de chargement du composé,selon la revendication 13 du brevet principal, caractérisé en ce que ladite ouverture de ladite conduite d'alimentation en air est réglable de façon déplaçable par rapport à l'orifice de chargement du produit (98) de telle sorte que ce dernier puisse être mis en position ouverte pour admettre le composé apte à s'écouler dans ladite chambre d'injection et en position fermée pour bloquer l'arrivée dudit composé dans ladite chambre d'injection. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice de chargement (98) est constitué par l'extrémité d'un canal annulaire (64) limité par une paroi annulaire extérieure (60) et par la partie réglable (72) de la conduite d'amenée de l'air de fluidisation (66, 72). 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi annulaire extérieure (60) se rétrécit vers le bas en direction de l'orifice d'amenée (98) et que la partie réglable (72) de la conduite d'amenée de l'air de fluidisation (66, 72) est réglable en direction axiale entre une position ouverte et une position fermée se trouvant dans la partie rétrécie de la paroi annulaire (60). 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie réglable de la conduite d'amenée d'air de fluidisation est constituée par un tube d'amenée d'air (160). 5 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie réglable de la conduite d'amenée d'air de fluidisation (66, 72) est constituée par un tube de gainage (72) qui entoure la canalisation (66) d'amenée d'air. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la partie réglable (72) de la conduite d'amenée de l'air de fluidisation (66, 72) est réglable par un moteur (74) relié au cycle de travail de l'installation. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la tête d'injection (24) et l'outil de moulage par compression isostatique(10) sont prévus pour la formation d'une pièce moulée préformée, l'outil de moulage (10) étant déplaçable latéralement relativement à la tête d'injection pour effectuer, en combinaison avec un demi-moule supérieur, le moulage final par compression. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la tête d'injection (24) est équipée de moyens de précompression (40) pour effectuer la précompression de la pièce moulée. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tête d'injection (24) est équipée d'un élément de base (30) déplaçable entre une position d'injection et une position d'enlèvement, cet élément de base comportant un plateau (30b) muni d'un bord assurant l'obturation par coopération avec un bord (20) de l'outil de moulage par compression (10), le moyen de précompression étant constitué par un poinçon (40) qui, dans la position d'injection de l'élément de base (30) est réglable entre une position de chargement du moule et une position de précompression. 10 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tête d'injection (124) comporte une surface de moulage (140) recouverte d'une membrane de précompression tendue (121) qui limite une partie de la chambre d'injection et qu'il est prévu un raccordement (123, 119) du moyen de pression entre la membrane de pré compression (121) et la surface de moulage (140).