Brevet FR2530183A1 — publié le 19840120

La présente invention concerne d'une manière générale le moulage de quelconques matières, et elle vise plus parti- culièrement celui des matières synthétiques dites plastiques, que celles-ci comportent ou non une quelconque charge. Ainsi qu'on le sait, dans les installations de moulage mises en oeuvre à cet effet, qui, globalement, comportent une tête d'alimentation et au moins un moule à desservir, il est procédé, successivement, à une élévation plus ou moins accentuée de la température de la matière à mouler, pour en provoquer le ramollissement, voire même la liquéfaction, puis à une introduction, en pratique sous pression, de la matière ainsi réchauffée dans le moule à desservir, en te- nant compte de son retrait éventuel à la prise, et, enfin, à un refroidissement de la matière ainsi moulée jusqu'à ce qu'elle retrouve un état suffisamment proche de l'état soli- de pour conserver ensuite sans déformation la forme qui lui a été imprimées. En pratique, température et pression sont mises en oeuvre pour conférer à la matière moulée une fluidité suf- fisante pour lui permettre de passer dans des conditions satisfaisantes à travers le seuil d'alimentation du moule à desservir et d'épouser ensuite également dans des conditions encore satisfaisantes la cavité de moulage de celui-ci. Pour augmenter cette fluidité, il faut donc, normale- ment, soit augmenter la température, soit augmenter la pres- sion. Une augmentation de la température est toujours inévi- tablement dispendieuse, alors même qu'il faut ensuite re- froidir. Quant à une augmentation de la pression, elle est fré- quemment difficile à obtenir, sans complication notable, et donc également dispendieuse, de l'ensemble de l'installa- tion. En outre, dans l'un et l'autre cas, l'énergie consom- mée est importante. -Dans ces conditions, il n'est pas rare, au refroidis- sement de la matière moulée, notamment lorsque celle-ci est plus ou moins chargée, en fibres de verre ou de carbone par exemple, de constater, localement, dans les pièces obtenues, des zones de moindre robustesse dues à une mauvaise répar- tition de la matière et/ou à un refroidissement prématuré de celle-ci, voire même des retassures, c'est-à-dire des lacunes de matière, ces zones de moindre robustesse ou ces retassures affectant en pratique préférentiellement les parois minces, les voiles, ou les portions de configura- tion complexe que peuvent comporter de telles pièces. Il en résulte fréquemment un taux de rebut non négli- geable pour celles-ci Pour pallier ces inconvénients, il a été proposé, dans la demande de brevet français déposée le 24 Septembre 1980 sous le NO 80 20869 et publiée sous le N O 2 490 548, de procéder à une sollicitation vibratoire de la matière en cours de moulage, en insérant, entre la tête d'alimentation de l'installation de moulage concernée et le ou les moules à desservir par celle-ci, un dispositif d'assistance vibra- toire comportant un corps, dit ici par commodité corps de connexion, qui, formant entretoise, comporte intérieurement au moins un canal de distribution propre à permettre la communication nécessaire entre ladite tête d'alimentation et le ou lesdits moules, Mais, en pratique, dans cette demande de brevet fran- çais NI 80 20869, le corps de connexion ainsi mis en oeu- vre forme par lui-même un élément d'excitation, et, pour ce faire, il comporte un circuit magnétique massif, qui, réalisé en un matériau à très fort coefficient d'hystérésis et à fortes pertes par courants de Foucault, est soumis à l'action d'un circuit électrique inducteur alternatif. Il en résulte divers inconvénients. Tout d'abord, un tel corps de connexion ne peut man- quer de présenter un volume important, qui en rend diffici- le l'insertion entre la tête d'alimentation et le ou les moules d'une installation de moulage traditionnelle, et qui en interdit donc pratiquement l'utilisation pour du matériel déjà existant. En outre, la fréquence d'excitation, liée à la fré- quence du réseau d'alimentation de l'ensemble, est néces- sairement relativement faible, inférieure en tout cas à 1 k Hz. Conjointement, l'amplitude des vibrations obtenues est relativement importante. La conjonction d'une fréquence ainsi relativement bas- se et d'une amplitude ainsi relativement élevée conduit inévitablement a soumettre le matériel en cause à des con- traintes mécaniques très importantes, préjudiciables à sa longévité. Enfin, la puissance nécessaire est également nécessai- rement très importante, supérieure en tout cas à 10 k W-dans le cas du moulage de pièces de dimensions moyennes. La présente invention a d'une manière générale pour objet un dispositif d'assistance vibratoire pour installa- tion de moulage exempt de ces inconvénients. Ce dispositif d'assistance vibratoire, qui convient notamment au moulage de matière synthétique, est du genre comportant un corps de connexion, qui, formant entretoise, est apte à être inséré entre la tête d'alimentation d'une installation de moulage et au moins un moule à desservir par celle-ci, et qui comporte intérieurement au moins un canal de distribution propre à permettre une communication entre cette tête d'alimentation et ce moule, est d'une ma- nière générale caractérisé en ce qu'il comporte latérale- ment, en liaison avec ledit corps de connexion, un bras d'excitation soumis à un générateur de vibrations. Les moyens d'excitation étant ainsi déportés latérale- ment, le corps de connexion ne présente par lui-même qu'un encombrement réduit, cet encombrement se trouvant en prati- que d'autant plus réduit que ledit corps de connexion est accordé à la fréquence des vibrations qui lui sont transmi- ses par le bras d'excitation et que celle-ci est elle-même plus élevée. La mise en place d'un tel corps de connexion entre la tête d'alimentation d'une installation de moulage et le ou les moules à desservir par celle-ci s'en trouve facilitée. De manière avantageuse, une telle mise en place peut même ainsi aisément se faire sur du matériel déjà existant. ** 2530183 En pratique, le générateur-de vibrations mis en oeuvre est un transducteur apte à délivrer des vibrations mécani- ques en réponse à des impulsions électriques, et, de préfé- rence, ce transducteur est un transducteur ultrasonique. L'amplitude des vibrations auxquelles est ainsi soumi- se la matière à mouler tout au long de la veine fluide qu'elle forme est de ce fait avantageusement très faible, tout en étant suffisante, d'une part pour réduire les points de contact, et donc les forces de frottement, entre cette matière et les parois qui la confinent, et, d'autre part, pour en élever localement la température dans les zones de rétreint. Le remplissage du moule s'en trouve amélioré. Les conditions, et notamment les conditions de tempéra- ture et de pression, étant égales par ailleurs, les pièces moulées obtenues présentent donc avantageusement, grâce au dispositif d'assistance vibratoire suivant l'invention, un aspect plus régulier et une meilleure homogénéité, le ris- que qu'elles présentent des-zones de moindre robustesse et/ou des retassures étant largement minimisé, voire même annulé, et ceci d'autant plus que, corollairement, si dési- ré, la température initiale de la matière moulée peut être abaissée. Le taux de rebut s'en trouve avantageusement réduit. Conjointement, les contraintes mécaniques auxquelles est soumis le matériel sont très faibles, voire inexistan- tes, et la puissance à mettre en oeuvre, y compris celle nécessaire à d'éventuels moyens de chauffage complémentai- res, est relativement réduite, en étant toujours inférieu- re par exemple à 10 k W. En bref, le dispositif d'assistance vibratoire suivant l'invention permet d'améliorer au moindre co t les condi- tions de moulage de la matière traitée. Les caractéristiques et avantages de l'invention res- sortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques anne- xés sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation d'un dispositif d'assistance vibratoire suivant l'invention; la figure 2 reprend, à échelle supérieure, et avec des arrachements locaux, la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe transversale, suivant la ligne III-III de la figure 2; la figure 4 est, à échelle différente, une vue analo- gue à celle de la figure 2, et concerne une variante de réalisation. Tel qu'illustré sur ces figures, le dispositif d'assis- tance vibratoire 10 suivant l'invention comporte un corps 11, dit ici par commodité corps de connexion, qui, formant entretoise, est apte à être inséré entre, d'une part, la - tête d'alimentation 12 d'une quelconque installation de moulage, et, d'autre part, au moins un moule 13 à desservir par celle-ci. Une telle tète d'alimentation 12 et un tel moule 13- étant bien connus-par eux-mêmes et ne faisant pas partie de la présente invention, ils ne seront pas décrits en détail ici. Il suffira de préciser que la tête d'alimentation 12 peut par exemple être une buse d'injection. Tel que représenté, cette buse d'injection peut gtre entourée par un collier chauffant 14. Dans la forme de réalisation représentée, l'extrémité de son nez 15, qui est bien entendu percé axialement d'un canal d'injection 16, est globalement convexe. Conjointement, le moule 13 présente, autour du débou- ché de son canal d'alimentation 18, une cuvette 19 de con- figuration concave complémentaire de celle convexe du nez 15 de la tête d'alimentation 12. De ce fait, dans la forme de réalisation représentée, les faces transversales d'extrémité 20, 21 par lesquelles le corps de connexion 11 est apte à gtre inséré entre la tête d'alimentation 12 et le moule 13, qui sont des faces globalement planes, parallèlement l'une à l'autre, ont, dans leur zone médiane, une configuration particulière, adaptée à celle correspondante de ladite tête d'alimenta- tion 12 et dudit moule 13: la face transversale d'extrémité forme, dans sa zone médiane, une cuvette 22, de configu- ration concave complémentaire de celle de-l'extrémité du- nez 15 de la tête d'alimentation 12, et la face transversa- le d'extrémité 21 porte, en saillie, dans sa zone médiane, un bossage 23 de configuration convexe complémentaire de celle de la cuvette 19 du moule 13. La configuration de ce bossage 23 est donc la réplique, en négatif, de celle de la cuvette 22. Quoi qu'il en soit, de cette cuvette 22 à ce bossage 23, le corps de connexion 11 présente, intérieurement, un canal de distribution 25, propre à permettre la communica- tion nécessaire entre la tête d'alimentation 12 et le moule 13. Suivant l'invention, le dispositif d'assistance vibra- toire 10 comporte, latéràlement, en liaison avec le corps de connexion 11, un bras d'excitation 27 soumis à un généra- teur de vibrations 28. Globalement, ce bras d'excitation 27 s'étend transver- salement par rapport au canal de distribution 25 du corps de connexion 11, et, plus précisément, par rapport à l'axe de ce canal de distribution 25, qui est rectiligne Dans la forme de réalisation illustrée par les figures -l à 3, il s'étend perpendiculairement à cet axe, et il se raccorde donc au corps de connexion 11 par une face latéra- le 30 de celui-ci perpendiculaire à ses faces transversales d'extrémité 20, 21. Dans la forme de réalisation représentée, le bras d'excitation 27 est rapporté sur le corps de connexion 11 par un goujon prisonnier 31, engagé à vissage tant dans un perçage borgne 32 ménagé à cet effet sur le corps de con- nexion 11, dans la zone médiane de sa face latérale 30, que dans un perçage borgne 33 également ménagé à cet effet sur le bras d'excitation 27, dans la zone médiane de sa tranche d'extrémité 34 correspondante. De même, dans la forme de réalisation représentée, le générateur de vibrations 28 est rapporté sur le bras d'exci- tation 27, à l'extrémité de celui-ci opposée au corps de connexion 11, par un goujon prisonnier 35, qui est engagé à 2530-183 vissage, tant dans un perçage borgne 36 ménagé à cet effet sur ce bras d'excitation 27, dans la zone médiane de sa tranche d'extrémité 38 correspondante, que dans un perçage borgne 39 également ménagé à cet effet sur le générateur de vibrations 28, dans la zone médiane de la tranche 40 qui en forme l'extrémité correspondante. De préférence, le générateur de vibrations 28 est un transducteur apte à délivrer des vibrations mécaniques en réponse à des impulsions électriques, et, de préférence égalements il s'agit d'un transducteur ultrasonique - Un tel générateur de vibrations étant bien connu par lui-même, et ne faisant pas partie de la présente invention, il ne sera pas décrit en détail ici. Il suffira de préciser qu-'il peut s'agir par exemple d'un générateur de vibrations du type de ceux commerciali- sés par la Firme BRANSON. Des générateurs de vibrations de fréquence égale à k Hz ou 40 k Hz ont notamment donné satisfaction, étant entendu que de telles valeurs de fréquence ne doivent en rien être considérées comme limitatives de la présente invention. Quoi qu'il en soit, un tel générateur de vibrations 28 doit être relié par-une filerie 42 à un quelconque généra- teur d'impulsions électriques, non représenté, susceptible d'en assurer l'excitation. De préférence, le corps de connexion lh et le bras d'excitation 27 doivent être accordés à sa fréquence. Pour ce faire, la longueur LI du bras d'excitation 27, mesurée entre le corps de connexion hi et le générateur de vibrations 28, au droit des interfaces 30-54 et 38-40 cor- respondants, est de préférence égale à N fois la demi- longueur d'onde du générateur de vibrations 28, N étant un entier supérieur ou égal à un- Conjointement, la demi-largeur 1 du corps de connexion 11, mesurée entre son canal de distribution 25 et le bras d'excitation 27, au droit de l'axe de ce canal de distribu- tion 25 et de l'interface 30-34 concerné, est de préférence égale au quart de la longueur d'onde du générateur de vis brations 28. Il est ainsi assuré que, par rapport au générateur de vibrations 28, la partie médiane au canal de distribution du corps de connexion 11 se trouve dans une zone nodale, c'est-à-dire à un noeud des vibrations délivrées par ce générateur de vibrations 28. Corollairement, la longueur L 2 du corps de connexion 11, mesurée parallèlement à-l'axe de son canal de distribu- tion 25, entre ses faces d'extrémité 20, 21, au droit des zones médianes de sa cuvette 22 et de son bossage 23 corres- pondants, est de préférence égale à N fois la demi-longueur d'onde du générateur de vibrations 28, N étant un entier supérieur ou égal à un, et, de préférence également, simple- ment égal à un pour limiter l'encombrement axial de 1 'ensem- ble Il est ainsi assuré que les zones de transfert de la matière de la tête d'alimentation 12 au corps de connexion 11, d'une part, et de ce corps de connexion 11 au moule 13, d'autre part, qui sont des zones critiques, sont avantageu- sement dans des zones antinodales par rapport au générateur de vibrations 28. Il est rappelé à cet égard que la propagation des ul- trasons est en pratique indifférente aux éventuels coudes ou changements d'orientation pour l'axe de propagation correspondant. Quoi qu'il en soit, du fait de la complémentarité des configurations de ses faces transversales d'extrémité 20, 21 concernées, le corps de connexion 11 présente avantageu- sement des masses identiques aux zones antinodales corres- pondantes, ce qui est favorable à son accord acoustique à l'égard des vibrations. En pratique, le bras d'excitation 27 est un simple barreau, de section transversale carrée par exemple, décou- pé à la longueur désirée. Son matériau constitutif est de préférence choisi pour présenter, d'une part, de bonnes qualités de transmission à l'égard des vibrations mécaniques, pour favoriser le rende- ment de l'ensemble, et d'autre part, au contraire, de bonnes qualités d'isolation à l'égard de la chaleur, pour épargner celle-ci au générateur de vibrations 28. Le titane, par exemple, donne satisfaction. Si désiré, pour réduire encore toute possibilité de transmission de la chaleur du corps de connexion 11 au géné- rateur de vibrations 28, il peut être associé au bras d'ex- citation 27 des moyens de refroidissement, tels que, par exemple, le collier 45, qui, entourant ce bras d'excitation 27, dans la forme de réalisation représentée sur les figures 1 à 4, est adapté à être parcouru par un quelconque fluide de refroidissement. Le bras d'excitation 27 peut également assurer le main- tien de l'ensemble. Par exemple, et tel que représenté, il peut être à cet effet relié à un bâti 47, qui est en pratique le bâti de l'installation de moulage concernée, ou qui est solidaire decelui-ci, par des moyens élastiques, et par exemple par des bras élastiques 48 établis transversalement en rayons autour de lui, chacun de ces bras 48 étant, à son extrémité opposée, ancré dans une noix en matière élastique 49 portée par le bâti 47. Conjointement, le corps de connexion 11 peut être cons- titué par une simple plaque métallique, en acier par exem- ple, convenablement découpée. Dans la forme de réalisation représentée sur les figu- res 1 à 3, ce corps de connexion 11 a globalement une con- figuration en T-inversée, dont le jambage est relié au bras d'excitation 27, et dont les ailes s'étendent entre la tête d'alimentation 12 et le moule 13. De sa face latérale 30 à ses faces transversales d'extrémité 20, 21, sa découpe est par exemple circulaire ou hyperbolique. Mais elle peut également être quelconque. Du c 8 té opposé à sa face latérale 30, sa découpe peut par exemple présenter deux points d'inflexion, pour recou- per sensiblement orthogonalement ses faces transversales d'extrémité 20, 21, de part et d'autre d'une portion média- ne globalement arrondie en saillie en direction opposée à sa face latérale 30. riais, bien entendu, d'autres découpes, et donc d'autres configurations, sont possibles pour le corps de connexion 11. Par exemple, et tel que schématisé en traits interrom- pus sur la figure 2, la configuration de celui-ci peut être globalement cruciforme. Quoi qu'il en soit, il y est de préférence associé des moyens de chauffage. Tel que schématisé à la figure 3, ceux-ci comportent par exemple deux rampes de chauffage par rayonnement infra- rouge 52, disposées latéralement, chacune respectivement de part et d'autre du corps de connexion ll, entre la tête d'alimentation 12 et le moule 13. De telles rampes de chauffage étant bien connues par elles-mêmes, elles ne seront pas décrites en détail ici. Leur puissance peut par exemple être de l'ordre de 500 W. Il résulte de ce qui précède que la puissance totale instantanée du dispositif d'assistance vibratoire 10 sui- vant l'invention peut être de l'ordre de 1 à 5 k W. Elle est en tout cas le plus souvent largement infé- rieure à 10 k W. Si désiré, et tel que représenté, un capteur de tempé- rature 53 peut être implanté dans le corps de connexion 11 * par exemple à l'opposé du bras d'excitation 27, pour assu- rer une régulation de son chauffage et/ou de celui de, la tête d'alimentation 12. Dans la variante de réalisation illustrée par la figu- re 4, le bras d'excitation 27 s'étend globalement en obli- que par rapport à l'axe du canal de distribution 25 du corps de connexion 11. Par exemple, et tel que représenté, il s'étend à 450 par rapport à cet axe. Pour son raccordement au bras d'excitation 27, le corps de connexion 11 présente lui-même en oblique un bras 27 '. Enfin, dans la variante de réalisation représentée sur cette figure 4, l'extrémité du corps de connexion 11 dispo- il sée du côté du moule 13 à desservir forme un embout 55,qui, distinct de la partie courante de ce corps de connexion 11, est convenablement rapporté sur celle-ci, par exemple par vissage, pour la prolonger, et, conjointement, une partie au moins des moyens de chauffage associés au corps de con- nexion 11 forme un collier 56, autour de l'embout 55 formant l'extrémité concernée de celui-ci. La présente invention ne se limite d'ailleurs pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais englo- be toute variante d'exécution et/ou de combinaison de leurs divers éléments. Elle ne se limite pas non plus aux valeurs numériques plus particulièrement indiquées, celles-ci n'ayant été don- nées qu'à titre illustratif. En particulier, le générateur de vibrations n'est pas nécessairement ultrasonique, des fréquences de 10 k Hz, ou inférieures, pouvant encore convenir, bien que pour le con- fort acoustique de l'environnement, au moins, des fréquen- ces ultrasoniques soient préférables ' Enfin, le domaine d'application de l'invention n'est pas nécessairement limité à celui du seul moulage de matiè- res synthétiques, mais peut aussi bien s'étendre au moulage de métaux par exemple -REVF:Im I)ICA T 10 NE; 1 Dispositif d'assistance vibratoire pour installation de moulage, notamment pour matière synthétique, du genre comportant un corps de connexion ( 11), qui, formant entre- toise, est apte à être inséré entre la tête d'alimentation ( 12) d'une telle installation et au moins un moule ( 13) de celle-ci, et qui comporte intérieurement au moins un canal de distribution-( 25) propre à permettre une communication entre cette tête d'alimentation ( 12) et ce moule ( 13), ca- ractérisé en ce qu'il comporte, latéralement, en liaison avec ledit corps de connexion ( 11), un bras d'excitation ( 24) soumis à un générateur de vibrations ( 28). 2 Dispositif d'assistance vibratoire suivant la reven- dication 1, caractérisé en ce que le générateur de vibra- tions ( 28) est un transducteur apte à délivrer des vibra- tions mécaniques en réponse à des impulsions électriques. 3 Dispositif d'assistance vibratoire suivant la reven- dication 2, caractérisé en ce que le transducteur est un transducteur ultrasonique. 4 Dispositif d'assistance vibratoire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, mesurée entre le corps de connexion ( 11) et le générateur de vibrations ( 28), la longueur (Ll) du bras d'excitation( 24) est égale à N fois la demi-longueur d'onde dudit générateur de vibrations ( 28), N étant un entier supérieur ou égal à 1. Dispositif d'assistance vibratoire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé-en ce que le bras d'excitation ( 27) est réalisé en un matériau choisi pour présenter de bonnes qualités de transmission à l'égard des vibrations mécaniques et de bonnes qualités d'isolation à l'égard de la chaleur. 6 Dispositif d'assistance vibratoire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, au bras d'excitation ( 27) sont associés des moyens de re- -35 froidissement ( 45). 7 Dispositif d'assistance vibratoire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le bras d'excitation ( 27) est relié à un bâti ( 47) par des moyens élastiques ( 48). 8 Dispositif d'assistance vibratoire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, mesurée entre ses faces transversales d'extrémité par les- quelles il est adapté à être inséré entre la tête d'alimen- tation ( 12) et le moule ( 13) à desservir, la longueur (L 2) du corps de connexion ( 11) est égale à N fois la demi- longueur d'onde du générateur de vibrations ( 28) n-étant un entier supérieur ou égal à 1. 9 Dispositif d'assistance vibratoire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, mesurée entre son canal de distribution ( 25) et le bras d'excitation ( 27), la demi-largeur ( 1) du corps de connexion ( 11) est égale au quart de la longueur d'onde de générateur de vibrations ( 28). Dispositif d'assistance vibratoire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, l'une quelconque des faces transversales d'extrémité ( 20, 21) par lesquelles le corps de connexion ( 11) est apte à être inséré entre la tête d'alimentation ( 12) et le moule ( 13) à desservir ayant une configuration particulière, con- cave ou convexe par exemple, adaptée à celle correspondante de ladite tête d'alimentation ( 12) et/ou dudit moule ( 13), l'autre desdites faces transversales d'extrémité ( 20,21) a une configuration, qui, convexe ou concave par exemple, est la réplique en négatif de celle de la précédente. 11 Dispositif d'assistance vibratoire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que, au corps de connexion ( 11) sont associés des moyens de chauffage ( 52,56). 12 Dispositif d'assistance vibratoire suivant la re- vendication 11, caractérisé en ce qu'une partie au moins desdits moyens de chauffage ( 52,56) entoure l'extrémité du corps de connexion ( 11) disposée du côté du moule ( 13) à desservir, ladite extrémité formant éventuellement un em- bout ( 55) qui distinct de la partie courante du corps de connexion ( 11), est convenablement rapporté sur celle-ci.