Brevet FR2530178A1 — publié le 19840120

Procédé de fabrication par injection de pièces creuses en céramique La présente invention a pour objet un procédé de fabrication par injection de pièces creuses en ceramique puis un frittage. Dans la fabrication de pièces creuses en céramique, le procédé habituellement utilisé est le coulage en moule de plâtre, surtout si la forme intérieure est suffisamment complexe pour ne pas permettre le démoulage d'un éventuel noyau. La poudre de céramique est mise en suspension dans l'eau que le plâtre absorbe. Ce procédé présente des inconvénients lors de son industrialisation. - Si la matière première céramique ne supporte pas le contact avec l'eau (hydrolyse ou oxydation) la réalisation de pièces creuses devient impossible. - La précision dimensionnelle obtenue à partir d'un moule de plâtre est insuffisante lorsque l'on veut fabriquer des pièces destinées à des applications mécaniques. Les pièces sont molles et se déforment au démoulage et d'autre part, une petite partie du plâtre est dissoute par liteau, notamment au niveau des arêtes du moule. - La perméabilité du plâtre évolue dans le temps ; on peut donc difficilement réaliser plus de cent pièces avec un même moule et une fabrication industrielle en grande série est impossible. - Enfin, les cadences de fabrication sont faibles et la cpmpacité des pièces obtenues après frittage est insuffisante. La présente invention permet de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé de fabrication réalisable industriellement à grande cadence et avec une grande précision dimensionnelle, de pièces céramiques creuses de forme intérieure complexe. La présente invention est earactérisée en ce que - on réalise deux demi-pièces dans deux moules différents comprenant chacun une partie mâle et une partie femelle - on démoule partiellement, en enlevant la partie mâle de chaque moule - on rapproche les deux parties femelles de chaque moule pour amener les deux demi-pièces en face l'une de l'autre - on colle les deux demi-pièces - on démoule totalement en enlevant la partie femelle de chaque moule. On fritte. De préférence, on injecte un mélange de matière première céramique et de matière thermoplastique. Avantageusement, on colle les deux demi-pièces entre elles par thermocollage. Selon un autre mode de collage, on colle les deux demi-pièces en matière céramique additionnée d'un liant organique, par badigeonnage des surfaces de contact avec un solvant de la matière organique, puis serrage l'une sur l'autre des deux surfaces à coller. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures du dessin annexé, un procédé de fabrication par injection de pièces creuses en céramique selon l'invention. La figure 1 représente l'opération de moulage de la première demi-pièce. La figure 2 représente l'opération de moulage de la deuxième demi-piece. La figure 3 montre les deux demi-pièces après la réalisation du collage et avant le démoulage final. La figure 4 représente une variante de fabrication d'une demipièce. La figure lIA représente l'opération de collage de la demi-pièce de la figure 4 avec la demi-pièce de la figure 2 Les figures 5 et 6 représentent deux autres modes de réalisation de la demi-pièce de la figure 4. Dans la figure 1, on voit le moule métallique 2 composé de deux parties, une partie mâle 21 et une partie femelle 22. La matière céramique est injectée suivant la flèche I dans l'orifice 24. On obtient donc une demi-pièce 12. Il subsistera après injection dans l'orifice 24, une carotte qui sera supprimée au démoulage. Dans la figure 2, on voit le moule métallique 3 composé de deux parties, une partie mâle 31 et une partie femelle 32. La matière céramique est injectée suivant la flèche I dans l'orifice 34. On obtient donc une demi-pièce 11. Il subsistera après injection dans l'orifice 34, une carotte qui sera supprimée au démou lage. La figure 3 montre les deux demi-pièces après collage mais avant démoulage final. La pièce 12 a été libérée de la partie mâle 21 du moule 2. La pièce 11 a été libérée de la partie mâle 31 du moule 3. Les deux demi-pièces sont donc toujours en place à l'intérieur des deux parties femelles 22, 32 des moules 2, 3, formant ainsi une pièce creuse 1. Les figures 4 et lIA montrent un autre exemple de réalisation de moule qui facilite le collage. Dans la figure 4, le moule 4 comporte une partie mâle 41 et une partie femelle 42, pour mouler la demi-pièce 12'. Les deux extrémités 13, 13' de la demi-pièce 12' dépassant légèrement le plan de joint. il subsistera après injection dans l'orifice 44, une carotte qui sera supprimée au démoulage. Dans la figure 4A, on réalise une pièce creuse 1' en collant la demi-pièce 12' insérée dans la partie femelle 42 du moule 4, avec la demi-pièce 11 insérée dans la partie femelle 32 du moule 3. Il subsistera un jeu 45 entre les deux parties femelles 32 et 42 pour permettre un léger serrage suivant les flèches A, favorisant ainsi un meilleur collage. Les figures 5 et 6 montrent deux autres modes de réalisation des plans de joint permettant la réduction du cordon de collage à une valeur négligeable. La figure 5 montre une pièce creuse 1A, composée d'une pièce Il sortant du moule 3 et d'une pièce 15 présentant deux chanfreins 5 et 5'. La figure 6 montre une pièce creuse 1B, composée d'une demipièce 16 présentant une surface brisée 6, et d'une demi-pièce 16' présentant une surface brisée 6'. La fabrication d'une pièce céramique creuse s'effectue comme suit - On réalise deux demi-pièces 11, 12 dans deux moules 2, 3. - On démoule partiellement en enlevant la partie mâle 21, 31 des deux moules 2, 3. - On réalise une dissolution des surfaces de contact de chaque demi pièce à l'aide d'un solvant, par exemple le trichloréthylène. - On chauffe ces surfaces sur une plaque chauffante,- ou bien on les solidarise à l'aide d'un autre procédé, par exemple par traitement aux ultra-sons. - On plaque les deux parties femelles 22, 32 des moules 2, 3 pour coller les deux demi-pièces, avec une pression suffisante, rendue possible grâce à la surépaisseur prévue sur les demi-pièces. - On démoule définitivement en enlevant les deux parties femelles. - On fait subir a la pièce creuse obtenue, une opération de frittage pour obtenir une pièce monolithique. La précision de l'assemblage est excellente puisqu'elle correspond à celle que l'on obtient pour l'assemblage de deux pièces métalliques. Sans sortir du Cadre de l'invention, la pièce creuse définitive peut comporter plusieurs plans de joints ou des surfaces de raccordement non planes. REVENDICATIONS 1/ Procédé de fabrication par injection de pièces creuses en céramique puis frittage, caractérisé en ce que - On réalise deux demi-pièces dans deux moules différents comprenant chacun une partie mâle et une partie femelle. - On démoule partiellement, en enlevant la partie mâle de chaque moule. - On rapproche les deux parties femelles de chaque moule pour amener les deux demi-pièces en face l'une de l'autre. --On colle les deux demi-pièces. - On démoule totalement en enlevant la partie femelle de chaque moule, avant frittage. 2/ Procédé de fabrication par injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on injecte un mélange de matière première céramique et de matière thermoplastique. 3/ Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on colle les deux demi-pièces entre elles par thermocollage. 4/ Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on colle les deux demi-pièces en matière céramique additionnée d'un liant organique par badigeonnage des surfaces de contact avec un solvant de la matière organique, puis serrage l'une sur l'autre des deux surfaces à coller. 5/ Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le collage est effectué avant le frittage pour obtenir après celuici une pièce monolithique.