Brevet FR2554040A1 — publié le 19850503

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE PIECE MOULEE COMPRIMEE A SEC A PARTIR D'UNE MATIERE A MOULER SECHE, FLUIDE, TELLE QU'UNE MATIERE A MOULER CERAMIQUE". L'invention se rapporte à un procédé de fabrica- tion d'une pièce moulée pressée à sec à partir d'une matiè- re à mouler sèche, fluide, et notamment à partir d'une ma- tière à mouler céramique, procédé dans lequel la matière à mouler est introduite dans une cavité de remplissage et pré-moulée au moyen de celleci et o la matière à mouler pré-moulée subit son moulage final et se transforme en piè- ce moulée sous l'action de demi-moules mobiles l'un par rap- port à l'autre, la surface d'empreinte de chaque demi-moule étant sensiblement rigide ou formée par une couche d'élasto- mère soutenue avec rigidité de forme au cours du pressage. Un tel procédé est déjà connu par une utilisation antérieure notoire. Dans le procédé connu, la cavité de remplissage est faite de deux demi-moules qui assurent éga- lement le pressage définitif de la pièce moulée. S'il s'a- git, par exemple, de la fabrication d'une assiette plate ronde, les demimoules sont disposés de manière que l'axe de l'assiette prenne une position sensiblementhorizontale. On fait couler la matière de charge verticalement par gra- vité à partir d'une région de bord supérieur dans la cavi- té de remplissage. Lorsque la cavité de remplissage a été remplie de cette façon, on rapproche les demi-moules l'un de l'autre en effectuant le moulage définitif de la pièce moulée. Ce procédé donne de bons résultats dans la fabri- cation de pièces moulées qui présentent de faibles fluctua- tions de l'épaisseur de paroi. S'il se présente de plus grandes fluctuations d'épaisseur de paroi sur la pièce mou- lée à réaliser, par exemple dans le cas de pièces de vais- selle qui comprennent un pied bien marqué ou un bord forte- ment relevé, on éprouve des difficultés à obtenir une com- pression même seulement approximativement uniforme à l'in- térieur de la pièce moulée. On doit tenir compte du fait 25540 40 que les demi-moules se rapprochent selon la même course sur toute l'étendue de surface perpendiculaire à la direc- tion de rapprochement au cours de l'opération de pressage. Si l'on suppose que cette course est de 1 cm, ceci signifie qu'en une zone o la hauteur de la cavité de moulage est de 2 cm avant le pressage, on obtient un rapport linéaire de compression de 2: 1. Au contraire, dans une zone o la hauteur de la cavité de moulage dans la direction du pressage est de 4 cm, le rapport linéaire de compression est de 4: 3. Même si, grâce à la capacité d'écoulement transversal de la matière à mouler, il se produit une certaine uniformisation du rap- port de compression entre les zones possédant des hauteurs différentes dans la cavité de moulage, la pièce moulée par pressage présente, terminée, des différences de compression. Ces différences de compression conduisent à des déforma- tions incontrôlables lors de la cuisson de la pièce moulée. Il est déjà connu de travailler avec des moules dits isostatiques pour obtenir des rapports de compression constants. Dans le cas des moules isostatiques, au moins l'un des demi-moules est revêtu d'un membrane de pressage élastique qui repose sur une surface d'appui rigide à l'état de repos. L'espace intercalaire entre la membrane et la sur- face d'appui rigide est raccordée à un capteur de pression de sorte que, au moment o l'on applique une pression, la membrane de pressage se décolle de la surface d'appui et il se produit une compression à peu près uniforme de la matiè- re à mouler, la membrane de pressage parcourant des courses différentes dans les zones de l'empreinte qui possèdent des hauteurs différentes. Les moules isostatiques, les presses correspondantes, ainsi que les installations hydrauliques sont d'une grande complexité technique et sont coûteux. Par ailleurs, il faut une très grande habileté pour donner aux surfaces d'appui et à la membrane de pressage une forme telle qu'après l'opération de pressage, la surface profilée produite par la membrane de pressage prenne la forme voulue. L'invention a pour but d'indiquer un procédé qui, tout en évitant la compression isostatique, permette de produire des pièces moulées possédant une compression à peu près uniforme même lorsque l'épaisseur de paroi de la pièce moulée obtenue et, par conséquent, la hauteur de la cavité de remplissage, sont irrégulières. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que: a) la cavité de remplissage est formée par un premier demi-moule et par une tête de soufflage à vide b) la matière à mouler est introduite dans la cavité de remplissage sous l'effet de la mise sous vide de cette cavité exécutée à travers des canaux de mise sous vi- de de la tête de soufflage à vide et, au cours de cette opération, elle est pré-comprimée de manière à donner nais- sance à un prêmoulage qui conserve sensiblement sa forme lorsque la tête de soufflage est éloignée du premier demi- moule; c) la tête de soufflage est ensuite écartée du premier demi-moule en laissant le prémoulage dans le premier demi-moule; d) un deuxième demi-moule est placé dans l'aligne- ment du premier demi-moule, ce deuxième demi-moule étant réalisé avec une surface d'empreinte différente de la sur- face de la tête de soufflage qui délimite la cavité de rem- plissage de telle manière que, au cours de l'opération de pressage consécutive, la surface d'empreinte du deuxième demi-moule rencontre le prémoulage dans des régions de plus grande épaisseur du prémoulage (mesurée dans la direction du pressage avant de rencontrer le prémoulage dans les ré- gions de plus faible épaisseur de ce dernier; e) le premier et le deuxième demi-moules sont ensuite rapprochas en comprimant le prémoulage pour le transformer en pièce moulée. Lorsque dans le préambule, on dit que la surface d'empreinte de chaque demi-moule, si elle n'est pas rigide, peut être formée par une couche d'élastomère-supportée avec rigidité de forme au moment du pressage, cette expression est destinée à exprimer la différence comparativement au pressage isostatique dans lequel la membrane de pressage, qui est également généralement faite d'une matière élasto- mère, par exemple de caoutchouc, se soulève de la surface d'appui pendant l'opération de pressage et, à ce moment, n'est plus soutenue que par le fluide injecté entre la sur- face d'appui et la membrane de pressage mais non plus par une surface de forme rigide. On a constaté que, sous l'effet du soufflage à vide selon les demandes de brevets de la R.F.A. publiées sous les n 31 01 236 et 31 28 348, il est possible d'obte- nir une pré-compression de la matière à mouler dans la ca- vité de remplissage, pré-compression qui conduit au moins à une compression du prémoulage qui est suffisante pour que la tête de soufflage puisse être retirée et remplacée par un deuxième demi-moule. Ce deuxième demi-moule peut alors être réalisé avec une surface d'empreinte différente de la surface de moulage de la tête de soufflage, de sorte que, conformément aux caractéristiques d), la compression com- mence après différentes courses d'avance du demi-moule mo- bile dans les différentes zones de la pièce moulée corres- pondante qui possède des épaisseurs de paroi différentes. Plus l'épaisseur de paroi de la pièce moulée formée est grande dans une zone, plus la compression commence tôt dans cette zone; plus l'épaisseur de paroi est faible, plus la compression commence tard. De cette façon, on peut théori- quement rendre constante la compression linéaire dans la direction du pressage. En pratique, dans ce procédé, il convient de tenir compte du fait que la matière à mouler possède une certaine capacité d'écoulement transversal qui assure déjà une uniformisation de la compression. On doit tenir compte de cette capacité d'écoulement transversal pour la construction de la surface d'empreinte du deuxième demi-moule. Si l'un des demi-moules ou chacun de ces demi- moules est revêtu d'un couche d'élastomère, on doit égale- ment en tenir compte dans la construction de la surface d'appui de la couche élastomère puisque la couche d'élasto- mère assure une uniformisation de la compression. En géné- ral, également dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on parvient à obtenir, en revêtant l'un ou chacun des deux demi-moules d'une couche d'élastomère, une uniformisation de la compression encore meilleure que dans le cas de l'utilisation de demi-moules possédant des surfa- ces d'empreintes rigides. L'épaisseur de paroi de la couche d'élastomère représente un paramètre additionnel que l'on peut faire varier sur la surface de l'empreinte dans le but d'obtenir l'uniformisation désirée de la compression. Tou- tefois, il convient de remarquer que les surfaces d'emprein- tes rigides présentent un avantage dans le fait que la con- figuration de la pièce moulée obtenue est définie de façon nette par les surfaces d'empreintes. Le procédé selon l'invention est particulièrement bien approprié pour la production de pièces moulées à par- tir d'une matière céramique, par exemple, à partir d'une matière de porcelaine. Ainsi que ceci est déjà indiqué dans le demande de brevet de la R.F.A. publiée sous le no 31 O1 236, une matière de porcelaine granulée séchée par pulvéri- sation est particulièrement bien appropriée pour le souffla- ge sous vide, pourvu que le risque d'obstruction des rac- cords de vide sur la cavité de remplissage soit supprimé par les dispositions décrites dans cette demande de brevet. Par ailleurs, le procédé selon l'invention est également applicable au travail de matières à mouler sèches, fluides, métalliquesou carbonées, par exemple pour le travail du sa- ble de moulage dans la fabrication des moules de fonderie. De toute façon l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé. Figure 1 représente un premier demi-moule qui par- ticipe à la formation du prémoulage et de la pièce moulée définitive, et la tête de soufflage ainsi que le deuxième demi-moule qui sont associés au premier demi-moule; Figure 2 représente le premier demi-moule destiné à former une assiette en coopération avec une tête de souf- flage lors du remplissage de la cavité de remplissage et, Figure 3 représente le premier demi-moule selon la figure 2 en coopération avec le deuxième demi-moule cor- respondant. Sur la figure 1, un premier demi-moule est dési- gné par (10). Ce demi-moule est fabriqué en un matériau rigide et il est de configuration telle qu'il corresponde à la face inférieure d'un plat à tarte (12) muni d'un pied annulaire. Ce premier demi-moule coopère avec une tête de soufflage (14) que l'on abaisse jusqu'à la surface de con- tact (16) du premier demi-moule (10) de sorte qu'il se for- me une cavité de remplissage (20) avec l'aide d'une garnitu- re d'étanchéité (18). Cette cavité de remplissage (20) pré- sente, dans la zone annulaire dans laquelle doit se former le pied annulaire (22), une hauteur de remplissage hi et une hauteur de remplissage h2 dans la zone restante. La hau- teur de remplissage hi est deux fois plus grande que la hauteur de remplissage h2. A cet effet, il est prévu dans la tête de soufflage (14), dans la zone annulaire de laquelle le pied annulaire (22) doit se former un évidement annulai- re (24) qui laissera se former une nervure dirigée vers le haut sur le prémoulage dont le contour supérieur correspond à la ligne en pointillés de la figure 1. La mise sous vide de la cavité de remplissage (20) se produit à travers une fente annulaire (26) et l'intro- troduction de la matière à mouler à travers un conduit de remplissage (28) . Au cours de l'opération de remplissage, il se produit une précompression telle que le prémoulage obtenu reste en forme avec la configuration indiquée sur la figure 1 par la ligne en pointillés. Ensuite, la tête de soufflage (14) est renmplacée par le deuxième demimoule (30), qui peut pénétrer dans le premier demi-moule (10). Lorsqu'on abaisse le deuxième demi-moule (30), sur la figure 1, il rencontre tout d'abord la nervure annulaire correspondant à la nervure annulaire (24) et qui est dessinée en trait pointillés; l'opération de pressage est terminée lorsque la surface d'empreinte (32) du deuxième demi-moule (30) a atteint la ligne (34), qui correspond à la face supérieure de la pièce moulée définitive. A ce moment, la matière à mouler a été comprimée de la hauteur hi à la hauteur gl dans la région du pied annulaire (22) et de la hauteur h2 à la hauteur g2 dans les autres zones. Etant donné que gl = 1/2 hl et que g2 = 1/2 h2, la pièce moulée (12) est comprimée uniformément dans toute son étendue avec un rap- port de compression linéaire de 2: 1. Ceci est évidemment une conséquence du fait que la surface d'empreinte (32) du deuxième demi-moule (30) est différente de la surface (36) de la tète de soufflage (14) qui délimite la cavité de rem- plissage (20) et du fait que la surface d'empreinte (32) du deuxième demi-moule (30) commence l'opération de compres- sion dans la région du pied annulaire (22) avant que le pressage ne commence dans les autres zones. Sur les figures 2 et 3, les éléments analogues sont munis des mêmes signes de référence que sur la figure 1 mais augmentés de (100). Le premier demi-moule (110) est monté sur un pla- teau de fixation (138) et est guidé dans un châssis (139) au moyen d'une fourrure de châssis (140). La fourrure de châssis (140) est reliée à une traverse (142) par des colon- nes de guidage (140). La traverse (142) peut se déplacer en hauteur, sous l'action d'un appareil générateur de force hydraulique (143), par rapport à une plaque de base infé- rieure (144) qui est reliée à une plaque de base supérieure (146) par l'intermédiaire de colonnes de pression (145). Les colonnes de guidage (141) sont guidées dans la plaque de base supérieure (146) au moyen de douilles de guidage (147). Le plateau de fixation (138) est guidé sur la plaque de base supérieure (146) au moyen de broches de guidage (148) qui plongent dans des douilles de guidage (149). Un ressort de compression (150) prend appui, d'une part, sur la plaque de base supérieure (146) et, agit d'autre part, sur le premier demi-moule (110). La distance entre le pre- mier demi-moule (110) et la plaque de base supérieure (146) est limitée vers le haut par une vis d'écartement (151). La tête de soufflage (114) est réunie à un corps de tête de soufflage (115) en formant la fente annulaire (126). La fente annulaire (126) est raccordée à une cham- bre annulaire (152) qui, à son tour, présente-un perçage de raccordement (153) servant à la raccorder à un circuit de vide (non représenté). La fente annulaire (126) suit appro- ximativement le périmètre maximum de la cavité de remplis- sage (120) formée entre le premier demi-moule (110) et la tête de soufflage (114). La tête de soufflage (114) présen- te une ouverture de remplissage centrale (128) à laquelle se raccorde une trémie de remplissage (154). Un tube (155) d'amenée d'air de fluidisation, qui est entouré d'un man- chon de fermeture (156) mobile en élévation et en descente, s'étend au centre à travers l'ouverture de chargement (128). La figure 2 montre l'opération de remplissage. Un vide est appliqué à la chambre annulaire (152), au ni- veau de la fente annulaire (126), de sorte que la cavité de remplissage (120) est sous vide. Le manchon de fermeture (156) est soulevé, de sor- te que la matière à mouler (157) peut pénétrer dans la ca- vité de remplissage (120) et y former un prémoulage dont la configuration correspond à celle de la cavité de remplissa- ge (120). Le vide en (152) est réglé de manière que les par- ticules de matière à mouler (grains séchés par pulvérisa- tion) ne soient pas détruites au débouché de la fente annu- laire (126) dans la cavité de remplissage (120). De cette façon, il se produit au débouché de la fente annulaire (126) dans la cavité de remplissage (120) un gâteau de filtration qui est suffisamment perméable à l'air pour que l'aspira- tion de l'air contenu dans la cavité de remplissage (120) puisse se poursuivre jusqu'à ce que la cavité de remplissa- ge (120) soit entièrement remplie. D'un autre côté, l'aspi- ration est suffisamment forte pour que, lors du remplissage de la cavité de remplissage (120), il se forme un prémoula- ge pré-comprimé qui conserve sa forme, même dans la zone marginale, même lorsque la tête de soufflage (114) est sou- levée ultérieurement. La tête de soufflage (114) est montée sur le cou- lisseau de la presse et la plaque de base inférieure (144) est montée sur la partie de fond d'une presse hydraulique. Par ailleurs, la tête de soufflage (114) peut se déplacer dans une direction horizontale par rapport au coulisseau de la pièce de manière à pouvoir être centrée sur le premier demi-moule (110) et pour pouvoir en être à nouveau écartée après l'achèvement de l'opération de remplissage, pour don- ner place au deuxième demi-moule (130) (figure 3). Sur la figure 3, le premier demi-moule (110) et les éléments qui lui correspondent sont représentés sur la moitié droite dans la position qu'ils prennent lorsque le deuxième demi-moule (130) est soulevé. Dans la moitié gau- che de la figure 3, le premier demi-moule (110) et les élé- ments qui lui correspondent sont au contraire représentés dans la position qu'ils prennent lorsque le deuxième demi- moule (130) s'appuie sur le premier demi-moule (110) en fermant l'empreinte du moule. Le deuxième demi-moule (130) est porté par une plaque de fixation supérieure (159). La plaque de fixation supérieure (159) est guidée au moyen de broches de guidage (160) dans des douilles de guidage (161) d'une plaque de base supérieure (162). La plaque de base supérieure (162) est fixée à une plaque de suspension (163) qui, de son côté, est fixée au coulisseau de la presse hydraulique. La plaque de fixation supérieure (159) est précontrainte par un res- sort de compression (164) qui tend àlamaintenir à distance de la plaque de base supérieure (162), la distance d'écarte- ment maximum étant déterminée par une vis d'écartement (165). Sur la plaque de fixation supérieure (159) sont montées des butées d'entraînement (166) qui agissent sur le châssis au cours de la descente du coulisseau de la presse et entral- nent alors ce châssis vers le bas à l'encontre de l'action de la presse hydraulique (153) de sorte que le châssis (140) conserve tout d'abord sa position relative par rapport au premier demi-moule (110). Lorsque le deuxième demi-moule (130) se dirige vers le prémoulage (120), selon la figure 3, les ressorts de compression (150) et (164) se compriment, les douilles de guidage (149) et (161) déterminant la compression maxi- mum au moyen de leurs rebords d'extrémité. Dans cette opé- ration de pressage, il se forme à partir du prémoulage (120) représenté dans la moitié droite de la figure 3 la pièce moulée (112) représentée dans la moitié gauche de la figure 3. Dès que l'opération de pressage est terminée, la plaque de suspension (163) remonte avec le coulisseau de la presse, les ressorts de compression (150) et (164) se détendant alors à nouveau. Le premier demi-moule (110) revient à la position correspondant au côté droit de la figure 3 mais le châssis (140), commandé par le générateur de force hy- draulique (143), reste dans la position qui correspond à la moitié gauche de la figure 3, de sorte que la pièce moulée (112)est éjectée du châssis (140) vers le haut et qu'elle peut être saisie par une outil de prise, par exemple, par une ventouse. Une comparaison entre les figures2 et 3 fait res- sortir la différence de configuration entre la surface (136) de la tête de soufflage (114) qui limite la cavité de rem- plissage et la surface d'empreinte (132) du deuxième demi- moule (130). La figure 3 permet également de reconnaître sur la face supérieure du prémoulage (120) l'impression de la surface (136) de la tête de soufflage (114). La distance entre la face supérieure du prémoulage (120) représenté dans la moitié droite de la figure 3 et la surface d'em- preinte (132) est variable et, plus précisément, ici égale- ment, de telle manière que la compression commence dans les régions de grande épaisseur de paroi du prémoulage (120) lorsque le deuxième demimoule (130) descend pour décrire sa course de pressage. Le procédé selon l'invention présente un intérêt particulier dans la fabrication de pièces moulées non cir- culaires, par exemple carrées, pour lesquelles il n'existe pas de possibilité de fabrication par tournage. Le procédé selon l'invention peut être combiné avec l'application simultanée d'un décor sur la pièce mou- lée obtenue. Par exemple, le décor peut être déposé sur le deuxième demimoule (30), sur la surface d'empreinte (32) de ce demi-moule, avant chaque coup de presse ou encore après un nimbre déterminé de coups de presse et être alors reporté du deuxième demi-moule (30) sur la pièce moulée formée, ainsi que ceci est représenté en détail dans la de- mande de brevet de la R.F.A. publiée sous le n 32 07 565. L'utilisation combinée d'un procédé de décoration et du pro- cédé selon l'invention présente un intérêt particulier, plus précisément en raison du fait que le procédé de décora- tion selon la demande de brevet 32 07 565 précitée peut être appliqué avec d'autant plus de succès que le déplacement transversal de la matière à mouler au cours du pressage fi- nal est plus faible et parce que, d'un autre côté, l'appli- cation du procédé selon l'invention permet de limiter le déplacement transversal de la matière à mouler. -REVENDICATIONS- 1- Procédé de fabrication d'une pièce moulée pres- sée à sec à partir d'une matière à mouler sèche, fluide, notamment d'une matière à mouler céramique, procédé dans lequel la matière à mouler est introduite dans une cavité de remplissage et est pré-moulée à l'aide de celle-ci et o-la matière à mouler pré-moulée subit son pressage final et se transforme en une pièce moulée sous l'action de demi-moules mobiles l'un par rapport à l'autre, la surface d'empreinte de chaque demi-moule étant sensiblement rigide ou formée par une couche d'élastomère soutenue avec rigidité de forme au cours du pressage caractérisé en ce que: a) la cavité de remplissage (20) est formée par un premier demi-moule (10) et par une tête de soufflage à vide (14); b) la matière à mouler est introduite dans la ca- vité de remplissage (20) sous l'effet de la mise sous vide de cette cavité exécutée à travers des canaux de mise sous vide (26) de la tête de soufflage à vide (14) et, est pré- comprimée au cours de cette opération de manière à donner naissance à un prémoulage qui conserve sensiblement sa forme lorsque la tête de soufflage (14) est éloignée du premier demi-moule (10); c) la tête de soufflage (14) est ensuite écartée du premier demi-moule (10) en laissant le pré-moulage dans le premier demi-moule (10); d) un deuxième demi-moule (30) est placé dans l'alignement du du premier demi-moule (10), ce deuxième demi-moule (30) étant réalisé avec une surface d'empreinte (32) différente de la surface (36) de la tête de soufflage (14) qui délimite la cavité de remplissage (20) de telle manière qu'au cours de l'opération de pressage consécutive, la surface d'empreinte (32) du deuxième demi-moule (30) ren- contre le prémoulage dans des régions de plus grande épais- seur (hi) du prémoulage (mesurée dans la direction du pres- sage) avant de rencontrer le prémoulage dans les régions de plus faible épaisseur (h2) de ce dernier e) le premier et le deuxième demi-moules (10, 30) sont ensuite rapprochés en comprimant le prémoulage pour le transformer en pièce moulée (12). 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface d'empreinte (32) du deuxième demi- moule (30) est adaptée à la surface du prémoulage formé par la tête de soufflage (14) en tenant compte de la répartition de l'épaisseur de paroi (hl, h2) du prémoulage sur un plan perpendiculaire à la direction du pressage, de manière à obtenir un rapport de compression à peu près constant dans la direction du pressage, éventuellement en tenant compte de la capacité d'écoulement transversal de la matière à mou- ler et éventuellement également en tenant compte de la dé- formabilité élastique de la couche d'élastomère sur toute l'étendue de la pièce moulée (12) dans le plan précité. 3- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la mise sous vide de la cavité de rem- plissage (20) se produit à peu près le long du périmètre maximum de cette cavité et en ce que l'introduction de la matière à mouler se produit à peu près au centre de ce péri- mètre maximum. 4- Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que la vitesse d'arrivée des particules de la matière à mouler sur les surfaces limites du débouché des canaux de mise sous vide (26) dans la cavité de remplissage (20) est limitée à une valeur suffisamment basse pour qu'une partie du prémoulage qui longe le débouché forme un gâteau de filtration qui permet de poursuivre l'as- piration, tout en évitant le colmatage de ce débouché par des particules de matière à mouler trop fortement tassées et éventuellement détruites au moment de l'arrièvée, comata- ge qui ferait obstacle à la poursuite de l'aspiration de l'air.