Brevet FR2500771A1 — publié le 19820903

La présente invention se rapporte 1 un procédé pour produire des pièces de forme renforcées de fibres. On a déjà proposé antérieurement un procédé pour produire des pièces composites renforcées de fibres qui consiste à fixer un faisceau de fibres dans la cavité d'un moule, à couler un alliage léger dans la cavité du moulé afin de former une matrice et à appliquer une pression hydraulique élevée au métal en fusion afin de remplir les interstices du faisceau de fibres avec le métal liquide pour former une pièce composite et à solidifier rapidement la pièce composite ainsi produite. Toutefois, ce procédé a l'inconvénient suivant: pendant qu'on verse l'alliage léger en fusion dans la cavité du moule, cet alliage vient entourer le faisceau de fibres qui y est contenu, de sorte que l'air présent entre les fibres y est emprisonné. Ensuite, quand on applique la pression sur l'alliage en fusion afin de le k faire pénétrer et se combiner aux fibres du faisceau, cet alliage expulse l'air présent entre les fibres et cet air se disperse dans le métal. Or, on constate souvent que, selon la cadence de la pressurisation, l'air n'est pas toujours expulsé du faisceau de fibres mais reste au contraire dans celui-ci en y formant des vides qui ne sont pas remplis avec le métal. Pour remédier à cette difficulté, on considère qu'il convient de régler le déroulement dans le temps de la pressurisation de façon à obtenir une bonne expulsion de l'air en assurant ainsi une bonne dispersion de celui- ci dans l'alliage en fusion. Toutefois, ce réglage du déroulement de la pressurisation a le défaut de limiter ou de compliquer de façon indésirable l'opération de moulage. En conséquence, la présente invention a pour objet un procédé pour produire une pièce renforcée de fibres qui permet d'expulser l'air emprisonné dans les fibres, permettant ainsi d'obtenir un produit de haute qualité qui renferme un minimum de vides ou de cavités. Selon la présente invention,-un procédé pour produire une pièce composite renforcée de fibres est caractérisé en ce que.: a) on place un faisceau de fibres sur les surfaces de montage de la cavité d'un moule, lesdites surfaces communiquant avec l'extérieur dudit moule par des moyens de ventilation; b) on verse un métal en fusion dans ladite cavité de moule pour former une matrice; c) on remplit avec ce métal en fusion ledit faisceau de fibres en appliquant une pression hydraulique élevée, en expulsant en même temps l'air présent dans ledit faisceau de fibres vers l'extérieur dudit moule par-lesdits moyens de ventilation; d) on remplit' lesdits moyens de ventilation avec ledit métal en fusion; e) on laisse ledit métal en fusion se solidifier dans lesdits moyens de ventilation afin d'isoler ladite cavité du moule de l'atmosphère ambiante; et f) on solidifie sous une pression élevée ledit métal en fusion dans ladite cavité de moule. Le procédé décrit ci-dessus offre les avantages suivants - les moyens de ventilation ne risquent pas d'être remplis ou-bouchés par le métal en fusion avant que le faisceau de fibres ait été rempli avec ce métal car quand on coule le métal en fusion dans la cavité du moule, les moyens de ventilation sont bouchés par le faisceau de fibres et empêchent l'entrée du métal en fusion. Dans ces conditions, il est possible d'expulser et d'évacuer l'air présent dans le faisceau de fibres facilement et de ma- el OO?71 nière sûre par les moyens de ventilation au cours de l'étape suivante d'application de la pression élevée sur le métal en vue de remplir les intervalles du faisceau de fibres avec ce métal. En conséquence, on obtient une pièce composite possédant une partie renforcée de fibres ayant une structure fine et qui est exempte de vide ou de cavité. De plus, le métal en fusion se solidifie dans les moyens de ventilation plus vite que celui de la cavi- té, isolant ainsi cette dernière de l'atmosphère ambian- te. Ceci a non seulement pour effet d'éviter la nécessité d'augmenter la pression appliquée sur le métal en fusion pour assurer une solidification rapide de celui-ci, mais évite également les réglages laborieux de la chronologie de l'application de la pression, comme l'exige la techni- que antérieure pour assurer l'expulsion et la dispersion de l'air du faisceau de fibres, simplifiant ainsi les conditions de coulées et permettant de produire plus fa- cilement et de manière plus efficace les pièces composi- tes renforcées de fibres. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnés uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel: - les figures 1 à 4 illustrent les différentes étapes du procédé selon l'invention; - la figure 5 est une coupe longitudinale à travers une biellette d'accouplement fabriquée par le procédé de l'invention; et - la figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 5. On se propose de décrire ci-après en détail un mode de réalisation préféré de l'invention dans son application à la production d'une biellette d'accouple- ment pour un moteur à combustion interne, biellette comportant une tige renforcée de fibres, en se référant au dessin annexé. En considérant les figures 1 à 4, on voit un moule 1, divisé horizontalement, qui comprend une partie supérieure la et une partie inférieure lb qui sont adap- tées à être reliées l'une à l'autre de façon à ménager entre elles des cavités 2a, 2b dont le contour correspond à celui de la biellette d'accouplement C représentée sur les figures 5 et 6. Des surfaces de montage arquées 3a, 3b sont formées l'une en face de l'autre le long des deux bords longitudinaux des parties des cavités 2a, 2b qui correspondent à la tige C1 de la biellette-d'accou- plement C. Dans-la surface de jonction ou d'assemblage de la partie inférieure lb du moule sont formées des rainures 4 dont les extrémités opposées débouchent aux surfaces de montage 3a, 3b, d'une part, et à l'extérieur du moule 1, d'autre part ces rainures s'étendant sur une longueur prédéterminée dans la direction de l'axe de la biellette d'accouplement C en formant ainsi des sortes de canaux de ventilation S en forme de fente. Les positions des canaux de ventilation S ont été déterminées en tenant compte de la trajectoire de pénétration du-métal liquide dans la masse de fibres et du déroulement de la solidification. Plus précisément, les canaux de ventilation S sont disposés de façon à communiquer avec la partie o la solidification a lieu plus tard que les autres parties. Pour produire une biellette d'accouplement renforcée, on dispose un faisceau de fibres F produit en liant un certain nombre de fibres inorganiques unidirec- tionnelles, sur les surfaces de montage 3b de la partie inférieure lb du moule, comme représenté sur la figure 1. Ensuite, on descend la partie supérieure la du moule sur la partie inférieure lb de façon que le faisceau de fibres F soit serré entre les surfaces de montage 3a, 3b comme représenté sur la figure 2. Après cela, comme le montre la figure 3, on coule un métal liquide M, par exemple un alliage d'aluminium en fusion, dans les cavi- tés 2a, 2b du moule afin de former une matrice. A ce stade les extrémités des canaux de ventilation S, débou- chant aux surfaces de montage 3a, 3b, sont fermées par le faisceau de fibres F, empêchant ainsi le métal en fusion M de pénétrer dans ces canaux. Maintenant, on applique une pression sur le métal en fusion M afin de le faire pénétrer dans le faisceau de fibres en se combinant avec ces dernières tandis que l'air remplissant les étroits intervalles entre les fibres adjacentes du faisceau F est expulse par les canaux de ventilation S dans l'espace entourant le moule. Ensuite, le-métal en fusion remplit les canaux de ventilation S et ne tarde pas à s'y solidifier interrompant ainsi la communication entre les cavités 2a, 2b du moule et l'air ambiant. Finallement, le métal en fusion des cavités 2a, 2b se solidifie lui aussi rapidement pendant l'application d'une pression élevée. L'alliage d'aluminium qui se solidifie dans les canaux de ventilation S forme des ailettes. En supprimant ces ailettes, on obtient une biellette d'accouplement C ayant une partie C1 renforcée de fibres de verre, comme on le voit sur les figures 5 et 6. REVENDICATION Procédé pour produire une pièce composite renforcée de fibres caractérisé en ce que: a) on place un faisceau de fibres (F) sur les surfaces de montage (3a,3b) de la cavité d'un moule (1), lesdites surfaces communiquant avec l'extérieur dudit moule (1) par des moyens de ventilation (S); b) on verse un métal en fusion dans-ladite cavité de moule pour-former une matrice; c) on remplit avec ce métal en fusion (M) ledit faisceau de fibres e) on laisse ledit métal en fusion (M) se solidi- - fier dans lesdits moyens de ventilation (S) afin d'isoler ladite cavité du moule (1) de l'atmosphère ambiante; et f) on solidifie sous une pression élevée ledit métal en fusion dans ladite cavité de moule.