Brevet FR2544250A1 — publié le 19841019

Procédé et dispositif de fabrication par moulage d'une botte à eau d'un échangeur de chaleur, en particulier pour véhicule automobile, et botte à eau ainsi obtenue. L'invention concerne un procédé et un dispositif de fabrication par moulage d'une botte à eau pour un échangeur de chaleur, du type destiné en particulier à équiper un véhicule automobile, soit comme radiateur dans un circuit de refroidissement du moteur du véhicule, soit comme radiateur dans une installation de chauffage de l'habitacle du véhicule, et elle concerne également les bottes à eau qui sont obtenues par exécution de ce procédé ou mise en oeuvre de ce dispositif. Une botte à eau d'un échangeur de chaleur à faisceau de tubes (d'un type classique dans l'industrie automobile) comprend en général une paroi incurvée ayant une forme sensiblement semi-tubulaire qui est raccordée à un rebord périphérique pour son montage, par exemple par sertissage, sur un collecteur ou plaque à trous formant une extrémité du faisceau de l'échangeur. Une telle botte à eau est obtenue de moulage par injection d'une matière thermoplastique, qui peut être chargée de fibres pour augmenter sa résistance mécanique et sa tenue aux déformations. Pour des raisons d'économie de matière et de gain de poids on a réduit l'épaisseur de la paroi incurvée de la botte à eau qui a ainsi une épaisseur plus faible que celle du rebord périphérique, celui-ci devant avoir une bonne résistance mécanique pour le sertissage1 ce qui pose un certain nombre de problèmes de moulage. Dans les procédés connus de moulage actuellement préférés, l'injection de la matière thermoplastique a lieu en un point unique du volume de moulage, qu#i correspond à une partie du rebord périphérique de la botte à eau (la partie médiane d'un des petits côtés de ce rebord lorsque celui-ci est à contour général sensiblement rectangulaire). Dans ce cas, la matière injectée dans le volume de moulage doit cheminer sur toute l'étendue de ce volume de moulage, à partir du point d'injection et jusqu'# l'extrémité opposée dudit volume.Il est important que la matière injectée chemine de façon uniforme d'une extrémité à l'autre du volume de moulage et que le recollement de la matière s'effectue à l'extrémité du volume de moulage opposée au point d'injection et dans une zone correspondant au rebord périphérique de la botte à eau. Lorsqu'il en est autrement et que le recollement de la matière s'effectue dans une zone qui correspond à une partie de la paroi incurvée de la botte à eau, cette partie présente une résistance moindre que le reste de la paroi incurvée, d'où des risques de perforation de la botte à eau à l'usage.On a constaté également qu'une telle zone de recollement de la matière, dans une partie de la paroi incurvée de la botte à eau,-formait piège d'une partie de l'air contenu dans le volume de moulage et que des bulles d'air étaient alors incluses dans cette partie de la paroi incurvée de la botte à eau, ce qui diminuait encore sa résistance. Ces divers inconvénients résultent de la différence entre les épaisseurs de la paroi incurvée et du rebord périphérique de la botte à eau (le rebord périphérique d'épaisseur plus importante constituant une voie préférentielle de cheminement de la matière injectée) et sont d'autant plus gê- nants que cette différence est importante. L'invention a précisément pour but d'éviter ces inconvénients. Elle a pour objet un procédé et un dispositif de fabrication de moulage d'une botte à eau, dans lesquels la matière thermoplastique est injectée à une extrémité du volume de moulage correspondant à une partie du rebord périphérique de la botte à eau, et le recollement de la matière s'effec- tue à l'extrémité opposée du volume de moulage, dans une partie du rebord périphérique de la botte à eau et non dans une partie de la paroi incurvée de cette botte à eau. L'invention a également pour objet une botte à eau, dont la paroi incurvée a une épaisseur plusieurs fois plus faible que celle du rebord périphérique et présente une résistance mécanique sensiblement constante et uniforme sur toute son étendue. Le procédé selon l'invention est caractérise en ce qu'il consiste à freiner, à partir du point d'injection, le cheminement de la matière thermoplastique dans la zone du volume de moulage correspondant au rebord périphérique et à rendre sensiblement égales les vitesses de cheminement de la matière dans les zones du volume de moulage correspondant respectivement à la paroi incurvée et au rebord périphérique de la botte à eau, de telle sorte que le recollement de la matière s'effectue uniquement dans la pàrtie du rebord périphérique qui est opposée au point d'injection. L'invention consiste donc, de façon générale, à empêcher la matière thermoplastique injectée de cheminer dans la zone du volume de moulage correspondant au rebord périphérique, plus vite que dans la zone de ce volume correspon dant à la paroi incurvée. La matière thermoplastique injec tée remplit donc ainsi, peu à peu, tout le volume de moulage jusqu'à l'extrémité de celui-ci opposée au point d'injec tion, et où s'effectue le recollement de la matière. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste à réduire localement et de façon répétée la section de passage de la matière injectée, dans la zone du volume de moulage correspondant au rebord périphérique de la boite à eau. On obtient ainsi l'action de freinage voulue sans réduire de façon gênante la résistance mécanique du rebord périphérique de la botte à eau. L'invention concerne également un dispositif pour l'exécution de ce procédé, comprenant un moule réalisé en au moins deux parties délimitant, quand elles sont appliquées l'une sur l'autre, un volume ayant la forme de la botte à eau, et présentant un canal d'injection débouchant dans une zone de ce volume correspondant à une partie du rebord périphérique de la botte à eau, caractérisé en ce qu'une partie du moule' présente des saillies locales orientées vers l'intérieur du volume de moulage et destinées à former des cavités borgnes sur l'une des faces extérieures du rebord périphérique de la botte à eau. Avantageusement, ces saillies sont réparties régulièrement sur toute la longueur du rebord périphérique, à partir de la zone d'injection de la matière et sont formées par des clavettes, éventuellement escamotables, logées dans des cavités de la partie de moule précitée. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moule présente un plan de joint s'étendant le long du rebord périphérique et permettant une évacuation de l'air au cours du moulage, ainsi qu'éventuellement des éjecteurs ou doigts d'extraction de la pièce moulée, qui sont destinés à prendre appui sur la face intérieure de la paroi incurvée de la botte à eau et qui permettent également une évacuation de l'air contenu dans le volume de moulage. La botte à eau qui est obtenue par exécution du procédé ou mise en oeuvre du dispositif selon l'invention, est caractérisée en ce qu'une des faces extérieures de son rebord périphérique présente des cavités réparties régulièrement le long de ce rebord. La face extérieure du rebord qui présente ces cavités peut être parallèle au plan de la face ouverte de la botte à eau, ou bien perpendiculaire à ce plan. Avantageusement, lorsque la botte à eau est fixée sur un collecteur ou une plaque à trous du faisceau d'un échangeur par sertissage au moyen de griffes ou pattes du collecteur ou de la plaque à trous qui sont rabattues sur le rebord périphérique de la botte à eau, les cavités présentées par ce rebord périphérique sont situées chacune entre deux griffes ou pattes de sertissage. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une botte à eau- obtenue de moulage par un procédé de la technique antérieure - la figure 2 est une vue en coupe transversale de cette botte à eau - la figure 3 représente schématiquement le cheminement de la matière thermoplastique injectée dans le cas de la botte à eau représentée en figure 1 - la figure 4 représente schématiquement ce cheminement, dans le cas du procédé de moulage selon l'invention - la figure 5 est une vue partielle en coupe transversale d'un moule selon l'invention - la figure 6 est une vue semblable à la figure 5, mais représente une variante de réalisation du moule selon l'invention. - la figure 7 est une vue schématique en perspective d'une botte à eau selon l'invention. On se réfère d'abord aux figures 1 et 2 représentant une botte à eau telle qu'elle peut être obtenue par un procédé connu de moulage. La botte à eau 10 des figures 1 et 2 est en une matière thermoplastique, par exemple un polyamide chargé de fibres de verre, et comprend essentiellement une paroi incurvée 12 de forme sensiblement semi-tubulaire, raccordée à un rebord périphérique 14 à contour sensiblement rectangulaire qui délimite une face ouverte 16 de la boite à eau. Dans l'exemple représenté, le rebord 14 peut avoir une épaisseur E ou E' de l'ordre de 4mm, tandis que la paroi incurvée 12 a, au voisinage de son sommet, une épaisseur e de l'ordre de 1,5 mm. Lorsqu'une telle botte à eau est obtenue de moulage par injection de la matière thermoplastique dans un volume de moulage délimité par une ou plusieurs parties de moule appliquées les unes sur les autres de la façon voulue, l'injection de la matière a lieu comme indiqué par la flèche 18 à une extrémité du volume de moulage et dans une zone correspondant à la partie médiane d'un petit côté 20 du rebord périphérique 14 de la botte à eau. La matière injectée progresse à l'intérieur du volume de moulage comme indiqué par les flèches en trait plein 22 dans la partie de ce volume correspondant au rebord périphérique 14 de la botte à eau, et comme indiqué par les flèches 24 en trait pointillé dans la partie correspondant à la paroi incurvée 12 sensiblement semi-tubulaire.Comme la section de passage de la matière injectée dans la zone correspondant au rebord périphérique 14 est beaucoup plus importante que dans la zone correspondant à la partie incurvée 12, la matière progresse plus vite sur les bords du volume de moulage, correspondant au rebord périphérique 14, que dans sa partie centrale correspondant à la paroi incurvée 12. Cette progression est schématisée en figure 3 par une ligne 26 incurvée sensiblement en demi-cercle, qui représente le front d'avance de la matière à l'intérieur du volume de moulage. La matière injectée garnit ainsi complètement la partie du volume de moulage correspondant au rebord périphérique 14, avant que la paroi incurvée 12 ne soit complètement formée, et tend ensuite à remonter, comme indiqué par les flèches 28, vers le sommet de la paroi incurvée 12. Le recollement de la matière progressant de la façon indiquée par les flè- ches 24 et de la matière progressant comme indiqué par les flèches 28 a lieu dans la zone hachurée 32. Dans cette zone, la paroi 12 de la botte à eau présente des défauts d'homogenéité, dus à la présence de bulles d'air et à des orientations très diverses des fibres-de verre dont est chargée la matière thermoplastique. Pour éviter cet inconvénient, il suffit que, comme représenté schématiquement en figure 4, le front 34 de progression de la matière thermoplastique injectée dans le volume de moulage soit sensiblement plan et orienté transversalement ou perpendiculairement à la direction de progression de la matière. Dans ces conditions, le recollement de la matière a lieu uniquement dans la partie du volume de moulage qui correspond au petit côté 30 du rebord périphérique 14, et la paroi incurvée 12 de la botte à eau ne présente aucune zone de faiblesse. Ce but est atteint, selon l'invention, en freinant la progression ou le cheminement de la matière thermoplastique injectée, dans la zone du volume de moulage correspondant au rebord périphérique 14, et en rendant égales ou sensiblement égales les vitesses de cheminement de la matière sur toute l'étendue transversale du volume de moulage, le freinage de la progression de la matière dans la zone du rebord périphérique 14 ayant lieu de préférence localement et de façon répétée sur toute la longueur du rebord périphérique à partir du point d'injection. Le freinage de la progression de la matière est obtenu par une diminution locale de la section de passage de la matière correspondant à la section du rebord périphérique 14. Le moule selon L'invention comprend; comme représenté en figure 5, au moins deux parties 36 et 38 appliquées l'une sur l'autre suivant un plan de joint 40 au niveau du rebord périphérique 14 de la botte à eau, et délimitant entre elles un volume de moulage à la forme de la botte à eau 10 La partie supérieure 36 du moule, qui correspond à la face extérieure de la botte à eau, comprend des clavettes 42 qui sont reçues dans des cavités de la paroi interne de cette partie du moule, et qui présentent des saillies 44 orientées vers le bas et s1 étendant sur une certaine distance à l'intérieur de la partie du volume de moulage correspondant au rebord périphérique 14.En raison de cette orientation des saillies 442 la partie supérieure du moule sera déplacée, pour le démoulage, verticalement dans le sens indiqué par la flèche 46. La botte à eau 50, obtenue par injection de matière#thermo- plastique dans le moule de la figure 5, est représentée en figure 7 et diffère de la boite à eau 10 représentée en figure 1 par des cavités 52, qui sont la trace des saillies 44 et qui sont réparties régulièrement sur toute la longueur du rebord périphérique 54, dans la zone de raccordement de ce rebord et de la paroi#incurvée 56 de la botte à eau. Les cavités 52 qui sont formées dans la face extérieure du rebord périphérique 54 parallèle au plan de la face ouverte de la botte à eau, pourraient être formées dans la face extérieure 58 du rebord qui est perpendiculaire au plan de cette face ouverte, au moyen du moule représenté partiellement en figure 6. Dans cette variante, la paroi interne de la partie supérieure 60 du moule présente, le long du rebord périphérique 14, des clavettes ou dents 62 orientées horizontalement vers l'intérieur du volume de moulage. Avantageusement, les cavités 52, qui sont formées dans le rebord périphérique, sont réparties le long de ce rebord de façon à se trouver chacune entre deux griffes ou pattes de sertissage présentées par le bord d'un collecteur ou d'une plaque à trous d'un faisceau d'échangeur de chaleur, ces griffes ou pattes pouvant ainsi être rabattues sur une partie pleine du rebord périphérique 54. En d'autres termes, les cavités 52 du rebord 54 sont formées dans des parties de ce rebord qui ne participent pas à la fixation de la botte à eau sur le faisceau de l'échangeur de chaleur. On notera par ailleurs que, selon l'invention, il n'est pas nécessaire de prévoir des trous d'évent ou de sortie d'air dans les parties du moule, car l'air qui est initialement contenu dans le volume de moulage et qui est progressivement chassé à l'extérieur par la matière injectée, peut s'échapper par le plan de joint 40 entre les parties de moule qui s'étend le long du rebord périphérique de la botte à eau et, notamment, le long de la partie de ce rebord dans laquelle s'effectue le recollement de la matière En outre, la partie inférieure du moule, correspondant à la face interne de la botte à eau, comprend en général des éjecteurs ou doigts d'extraction de la pièce moulée, qui traversent cette partie de moule pour venir en appui sur la face interne de la paroi incurvée de la botte -à eau.L'air contenu dans le volume de moulage peut également s'échapper, au fur et à mesure du remplissage du moule, par le jeu entre ces doigts d'extraction et leurs logements dans la partie inférieure du moule. Selon une variante de l'invention, les clavettes 42 ou dents 62 sont escamotables, c'est-à-dire déplaçable-s par exemple par translation vers l'extérieur du moule. Au cours du moulage, ces clavettes ou dents sont repoussées vers l'extérieur, par exemple à l'encontre de l'action de ressorts de rappel, par la matière injectée qui remplit le moule. La boite à eau ainsi obtenue ne présente plus sur son rebord périphérique de cavités correspondant aux empreintes des clavettes ou des dents, ou bien ne présente que des cavités ou traces très peu profondes, les clavestes ou dents ont néanmoins rempli leur rôle de freinage de la matière injectée, dont-le recollement s'effectue à l'endroit voulu, dans la partie du rebord périphérique opposée au point d'injection. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une boite à eau d'un échangeur de chaleur, en particulier pour véhicule automobile, la botte à eau comprenant une paroi incurvée sensiblement semi-tubulaire à rebord périphérique et étant obtenue de moulage par injection d'une matière thermoplastique dans un volume de moulage ayant la forme de la boite à eau, cette injection ayant lieu en un seul point de ce volume correspondant à une-partie du rebord périphérique de la boite à eau, caractérisé en ce que, le rebord périphérique (54) ayant une-épaisseur supérieure#à celle de la paroi incurvée (56), le procédé consiste à freiner, à partir du point d'injection, le cheminement de la matière dans la zone du volume de moulage correspondant au rebord périphérique (54) et à rendre sensiblement égales les vitesses de cheminement de la matière dans les zones du volume de moulage correspondant respectivement à la paroi incurvée (56) et au rebord périphérique (54), de sorte que le recollement de la matière s'effectue uniquement dans la partie du rebord périphérique qui est opposée au point d'injection. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à freiner localement et de façon répétée le cheminement de la matière dans la partie du volume de moulage correspondant au rebord périphérique 54. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à réduire localement la section de passage de la matière injectée, dans la zone du volume de moulage correspondant au rebord périphérique (54). 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, le rebord périphérique (54) étant de forme sensiblement rectangulaire, il consiste à injecter la matière dans la partie médiane d'un petit côté de ce rebord et à réaliser le recollement de la matière dans la partie médiane du côté opposé dudit rebord. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu il consiste à évacuer l'air du volume de moulage, au fur et à mesure du cheminement de la matière à injecter, par un plan de joint (40) entre deux parties de moule situé le long dudit rebord périphérique (54). 6. Dispositif pour l'exécution du procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant un moule réalisé en au moins deux parties délimitant, quand elles sont appliquées l'une sur l'autre, un volume à la forme de la botte à eau, et présentant un canal d'injection déboucliant dans une zone de ce volume correspondant à une partie du rebord périphérique de la botte à eau, caractérisé en ce qu'une partie (36, 60) du moule présente des saillies locales (44, 62) orientées vers l'intérieur du volume de moulage et destinées à former des cavités (52) sur l'une des faces extérieures du rebord périphérique (54). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites saillies (44, 62) sont réparties régulièrement sur toute la longueur du-rebord périphérique (54), à partir du point d'injection. 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que lesdites saillies sont formées par des clavettes (42, 62) logées dans des cavités de la partie (36) précitée du moule. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les clavettes (42, 62) sont fixes dans le moule. 10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdites clavettes sont escamotables au cours du moulage, par déplacement vers l'extérieur sous la poussée de -la matière injectée. 11. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu'il présente un plan de joint (40) le long du rebord périphérique (54), permettant au cours du moulage une évacuation de l'air contenu dans le volume de moulage, ainsi que des éjecteurs ou doigts d'extraction de la pièce moulée, destinés à prendre appui sur la face interne de la paroi incurvée (56) de la boite à eau, et permettant également une évacuation de l'air du volume de moulage. 12. Botte à eau, obtenue par exécution du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, ou par mise en oeuvre du dispositif selon l'une des revendications 6 à 11, comprenant une paroi incurvée de forme sensiblement semi-tubulaire à rebord périphérique de plus forte épaisseur pour sa fixation sur le faisceau d'un échangeur de chaleur, caractérisé en ce qu'une des faces externes du rebord périphérique (54) présente des cavités (52) ou des traces de cavités qui sont par exemple réparties régulièrement le long dudit rebord périphérique. 13. Botte à eau selon la revendication 12, caractérisée en ce que ladite face extérieure du rebord (54) présentant les cavités (52) est parallèle au plan de la face ouverte de la botte à eau (50). 14. Boite à eau selon la revendication 12, caractérisée en ce que ladite face extérieure (58) du rebord périphérique (54) présentant les cavités est perpendiculaire au plan de la face ouverte de la boite à eau. 15. Boite à eau selon l'une des revendications 12 à 14, destinée à être fixée sur un collecteur ou une plaque à tubes du faisceau d'un échangeur de chaleur par sertissage au moyen de griffes ou de pattes du collecteur ou de la plaque à trous, qui sont rabattues sur le rebord périphérique de la botte à eau, caractérisée en ce que les cavités (52) présentées par ce rebord périphérique (54) sont situées chacune entre deux griffes ou pattes de sertissage, 16. Boite à eau selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisée en ce qu'elle est en une matière thermoplastique, telle qu'un polyamide, chargée de fibres de verre.