Brevet FR2571651A1 — publié le 19860418

L'invention concerne un procédé pour former un corps par compression d'une matière en particules, et plus particulièrement un procédé pour former un corps présentant un alésage et une encoche dans sa surface extérieure, par compression isostatique d'une composition de céramique. Dans la fabrication d'articles à partir de matières en particules, la composition brute est souvent placée dans un moule formé d'une matière élastique, telle qu'un élastomère. Une fois le moule rempli, il est obturé hermétiquement et une pression isostatique est appliquée à l'extérieur du moule pour former, par compression de la composition, un corps vert. Ce dernier est retiré du moule, encore façonné si cela est nécessaire, et cuit pour former un article fini. Ce procédé est utilisé pour former des articles en céramique tels que des isolateurs de bougies d'allumage et des isolateurs de capteurs d'oxygène. Le procédé est connu dans l'art antérieur comme décrit, par exemple, dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N 4 097 977 et N 2 152 738. Le procédé de l'art antérieur convenait à la fabrication d'articles de nombreuses formes. Cependant, des problèmes sont apparus lorsque l'on a essayé de former une encochedans' la surface extérieure d'un corps vert tubulaire, à proximité immédiate d'une extrémité du corps. Cette encoche peut être souhaitable en tant que détrompeur pour un connecteur à bornes multiples qui est relié à un capteur d'oxygène dans l'échappement d'un véhicule. Pour former un corps tubulaire, un noyau rigide doit être passé dans le centre de la cavité du moule. Si un organe rapporté rigide est placé dans la cavité du moule pour former l'encoche dans la surface extérieure du corps, la matière en particules n'est pas passée entre l'organe rapporté et le noyau et on obtient un corps défectueux. Pour résoudre ce problème, on a formé un corps tubulaire sans encoche et cette dernière a été usinée dans le corps vert avant la cuisson. Cependant, ce procédé ajoute au coût de fabrication de l'article fini. L'invention concerne un procédé et un appareil pour former un corps tubulaire comprimé présentant une encoche dans sa surface extérieure. Le corps est formé par compression isostatique d'une matière en particules dans un moule élastique qui est fermé à une extrémité par un élément de maintien du noyau et de fermeture du moule. Un noyau rigide et une barre élastique, définissant une encoche, qui est adjacente au moule élastique lorsque l'élément de fermeture et de maintien est positionné de façon à fermer l'extrémité du moule, sont fixés à l'élément de fermeture et de maintien. Lorsque la cavité du moule est remplie et fermée hermétiquement et qu'une pression isostatique est appliquée, le moule élastique est sollicité vers l'inté- rieur de façon à comprimer la matière en particules. Le moule tend également à déplacer la barre vers l'intérieur en direction du noyau afin de comprimer la matière entre la barre et le noyau tout en formant une encoche dans la surface extérieure du corps résultant. L'invention a pour objet principal un procédé et un appareil perfectionné pour former un corps tubulaire présentant un alésage et une encoche dans sa surface extérieure, par compression isostatique d'une matière en particules dans un moule élastique. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: - les figures 1 à 5 sont des coupes longitu- dinales montrant diverses étapes du procédé de l'invention; - la figure 6 est une vue en perspective d'un corps vert retiré de l'ensemble de moulage; - la figure 7 montre le corps vert de la figure 6 après qu'il a été amené par tournage à sa forme finie; - la figure 8 est une vue en perspective d'un ensemble formé d'un élément de maintien de noyau et de fermeture du moule, d'un noyau rigide et d'une barre élas- tique définissant une encoche; et - la figure 9 est une vue en perspective éclatée de l'ensemble montré sur la figure 8. Sur les dessins, la référence numérique 10 désigne un ensemble de moulage pour la fabrication d'un isolateur en céramique destiné à un capteur d'oxygène dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. L'ensemble de moulage 10 comprend un bâti rigide 12 résis- tant à la pression qui est de forme globalement tubulaire, et un moule élastique tubulaire 14 dispose à l'intérieur du bâti 12 et maintenu entre des éléments supérieur et inférieur 16 et 18 de guidage et de retenue du moule. Le moule élastique 14 présente une cavité 20 de moulage ayant des ouvertures supérieure et inférieure 22 et 24. Un collecteur 26 de fluide, qui est essentiel- lement une chemise présentant plusieurs canaux 28-s'étendant radialement, entoure le moule élastique 14 et est disposé entre ce dernier et le bâti 12. Un fluide sous pression, tel qu'une huile hydraulique, peut être introduit à l'inté- rieur du bâti 12 par un conduit 30, le fluide sous pression étant distribué par le collecteur 26 afin qu'une force égale soit appliquée en tous points du moule élastique 14 pour provoquer un déplacement de ce dernier vers l'inté- rieur. Un élément 32 de maintien de noyau et de ferme- ture du moule, que l'on voit mieux sur les figures 8 et 9, est utilisé avec l'ensemble de moulage 10. L'élément 32 de fermeture et de maintien comprend un axe central 33 qui présente un évidement fileté 34 recevant une extrémité filetée 35 d'une embase 36. Un manchon tubulaire 38 entoure l'embase 36 et est maintenu en place par une vis 40 de retenue. Un noyau rigide 42 est fixé à l'embase 36. Un barreau élastique 44 définissant une encoche est également fixé à l'embase 36 et comporte une partie inférieure 45 conçue pour être disposée dans une rainure 46 de l'embase 36 et maintenue en position par une vis 48 de retenue. Il convient de noter que la partie inférieure 45 du barreau 44 s'étend radialement et vers l'extérieur pour pénétrer dans une entaille 50 du manchon 38. Le noyau 42 peut être réalisé d'une seule pièce avec l'embase 36 ou peut en être séparé, comme souhaité. Le barreau 44 comporte une partie supérieure 49 qui est davantage espacée du noyau 42 que ne l'est la partie inférieure 45 du barreau 44. En conséquence, lorsque la partie supérieure 49 du barreau est poussée par le moule 14 vers le noyau 42, cette partie 49 est libre de se déplacer de façon uniforme vers le noyau 42 au lieu de tourner sur son extrémité vers le noyau 42. Le procédé de l'invention peut être utilisé pour former, à partir d'une matière 52 en particules, telle qu'une composition de céramique, un corps façonné 54 présentant un alésage 56 et une encoche 58 dans sa surface extérieure, à proximité immédiate d'une extrémité 59, par compression isostatique de la matière en particules 52 pour qu'elle forme une masse autoportante et cohérente. Dans la mise en oeuvre des étapes de l'inven- tion, on utilise l'ensemble 10 de moulage tel que montré sur la figure 1. L'ouverture inférieure 24 du moule élastique 14 est fermée par l'élément 32 de fermeture et de maintien, puis la cavité 20 est remplie de la matière 52 en particules par l'ouverture 22, comme montré sur la figure 2. A ce stade, il convient de noter que le noyau 42 pénètre dans la cavité 20 sensiblement sur la longueur de l'axe longitudinal 60 du moule élastique 14 et que le barreau élastique 44 est disposé dans le moule élastique 14 et comporte un bord 61 qui est en butée contre ce moule 14. Autrement dit, le barreau 44 est en contact avec le moule élastique 14 ou essentiellement en contact avec ce dernier de façon à se déplacer vers l'intérieur avec le moule 14. Ensuite, on ferme l'ouverture supérieure 22 du moule élastique 14 à l'aide d'un élément supérieur 62 de fermeture du moule, puis on dirige par le conduit 30 un fluide sous pression, tel qu'une huile hydraulique, vers le collecteur 26 et on le répartit uniformément autour de la surface extérieure du moule élastique 14 afin que ce dernier soit déplacé vers l'intérieur, comme montré sur la figure 3. Le mouvement du moule élastique 14 vers l'intérieur a pour effet également de déplacer le barreau 44 vers l'intérieur car il est élastique. La partie infé- rieure prolongée 45 permet à la partie supérieure 49 du barreau 44 de se déplacer vers l'intérieur tout en restant sensiblement parallèle au noyau 42. En conséquence, la matière en particules 52 est comprimée en une masse auto- portante et cohérente définissant le corps 54. En outre, la présence du barreau élastique 44 sert à définir l'encoche 58 dans la surface extérieure du corps 54 et, étant donné que le barreau 44 est élastique et qu'il se déplace vers l'intérieur avec le moule élastique 14, la matière en particules 52 disposée entre le barreau 44 et le noyau 42 est comprimée en une masse autoportante et cohérente. Après que la matière en particules 52 a été comprimée ou compactée pour former le corps souhaité, l'alimentation en fluide sous pression de l'ensemble 10 de moulage par l'intermédiaire du conduit 30 est arrêtée et le moule élastique 14 revient dans sa position normale, en s'éloignant du corps 54, ainsi qu'on peut mieux le voir sur la figure 4. Ensuite, l'élément supérieur 62 de fermeture du moule est retiré et l'élément inférieur de maintien et de fermeture 32 est également retiré, ce qui a pour effet de faire sortir le corps 54 de la cavité 20 du moule. Puis le corps 54 est retiré de l'élément 32 afin que l'on obtienne un isolateur céramique vert présentant un alésage 56 et une encoche 58, comme montré sur la figure 6. Ce corps vert 54 ú57 1651 peut être tourné ou usiné à la forme souhaitée 64 et aux dimensions souhaitées, comme montré sur la figure 7, puis cuit pour fritter la composition céramique comprimée. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'appareil décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. Il convient de noter que le procédé, qui a été décrit pour la réalisation d'isolateurs ou de corps à partir d'une compo- sition de céramique, peut être appliqué à la production d'articles à partir d'autres matières en particules, telles que des métaux en poudre qui sont frittés après avoir été comprimés dans la cavité d'un moule. REVENDICATIONS 1. Procédé pour former un corps presentant un alésage et une encoche dans sa surface extérieure, le corps étant formé à partir d'une matière en particules, par compression isostatique de cette dernière dans une cavité de moule, le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un moule élastique allongé présentant une cavité et des première et seconde ouvertures, à utiliser un élément rigide de maintien de noyau et de fermeture du moule auquel un barreau élastique définissant une encoche et un noyau rigide sont fixes, à fermer la première ouver- ture du moule à l'aide de l'élément de fermeture et de maintien afin que le barreau soit adjacent au moule et s'étende latéralement et longitudinalement sur une partie de la circonférence de la cavité du moule, et que le noyau pénètre longitudinalement dans la cavité du moule, à dis- tance du barreau, à remplir de matière en particules la cavité du moule, à fermer la seconde ouverture du moule, à appliquer une force isostatique au moule élastique afin de le déplacer,ainsi que le barreau, vers l'intérieur et de comprimer ainsi la matière en particules pour former un corps présentant un alésage et une encoche dans sa surface extérieure, et à retirer le corps de la cavité du moule. 2. Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il consiste en outre à usiner le corps pour en façonner la surface extérieure, et à faire cuire le corps usiné pour fritter la matière en particules comprimée. 3. Procédé selon la revendication 1 appliqué à la formation d'un isolateur céramique vert présentant un alésage et une encoche dans sa surface extérieure, l'isolateur étant formé par compression isosta- tique d'une composition de céramique dans une cavité de moule, le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un moule élastique tubulaire présentant une cavité et une section extrême rigide à laquelle sont fixés un barreau élastique définissant une encoche et un noyau rigide, de manière que le barreau soit adjacent au moule, pénètre latéralement et longitudinalement dans la cavité du moule et s'étende. sur une partie de la circonférence de la cavité du moule, et que le noyau pénètre longitudi- nalement dans la cavité du moule, à distance du barreau, à remplir de composition de céramique la cavité du moule, à fermer cette cavité, à appliquer une force isostatique à l'extérieur du moule élastique pour le déplacer,ainsi que le barreau, vers l'intérieur et pour former ainsi, en comprimant la composition céramique, un isolateur pré- sentant un alésage et une encoche dans sa surface extérieure, et à retirer l'isolateur de la cavité du moule. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il consiste également à tourner l'isolateur pour en façonner la surface extérieure, et à faire cuire l'iso- lateur tourné afin de fritter la composition céramique comprimée. 5. Ensemble de moulage pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications 1-4, et destiné à former un corps (54), présen- tant un alésage (56) et une encoche (58) dans sa surface extérieure, par compression isostatique d'une matière en particules, l'ensemble de moulage étant caractérisé en ce qu'il comporte un bâti (12) résistant à la pression, conçu pour être raccordé à une source de fluide sous pression, un collecteur (26) de fluide disposé dans le bâti, un moule élastique (14) disposé dans le bâti et entouré par le collecteur de fluide, ce moule présentant un axe longitudinal, une cavité (20) et au moins une ouverture (24), un élément amovible (32) de maintien disposé dans ladite ouverture qu'il ferme, un noyau rigide (42) fixé à l'élément de maintien et s'étendant sensible- ment le long de l'axe longitudinal vers l'intérieur de la cavité, et un barreau élastique (44) définissant une encoche et possédant une première extrémité (45) fixée à l'élément de maintien et une seconde extrémité (49) pénétrant dans la cavité, le barreau étant disposé à proxi- mité immédiate du moule élastique et étant écarté latéra- lement vers l'extérieur et à distance du noyau. 6. Ensemble de moulage selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première extrémité du barreau est plus rapprochée du noyau que la seconde extrémité dudit barreau afin que ladite seconde extrémité soit libre de se déplacer vers le noyau tout en restant à peu près parallèle à ce noyau. -7. Ensemble destiné à être utilisé avec un moule élastique (14) selon la revendication 5 et présentant une cavité (20) possédant un axe lon- gitudinal et une ouverture (24), l'ensemble étant caractérisé en ce qu'il comporte un élément (32) de maintien qui peut être disposé de façon à fermer l'ouverture du moule, un noyau rigide (42) fixé à l'élément de maintien et disposé de façon à pénétrer dans la cavité du moule, sensiblement -le long de l'axe longitudinal de cette cavité lorsque l'élément de maintien est disposé de façon à fermer l'ouver- ture, et un barreau élastique (44) définissant une encoche et possédant une première extrémité (45) fixée à l'élément de maintien et une seconde extrémité (49) disposée de façon à pénétrer dans la cavité du moule, à proximité immédiate du moule lorsque l'élément de maintien est disposé de façon à fermer le moule, le barreau étant écarté du noyau. 8. Ensemble selon la revendication 7, caracté- risé en ce que la première extrémité du barreau se rapproche plus du noyau que la seconde extrémité du barreau.