Brevet FR2596690A1 — publié le 19871009

La présente invention concerne un procédé de fabrication de pièces moulées en matière synthétique, lequel consiste à: a) mélanger et à recouvrir des granulés en matière synthétique avec une poudre conductrice; b) faire passer un courant électrique dans le mélange de granulés et de poudre conductrice, de manière à ramollir en surface lesdits granulés; c) fritter sous l'effet d'une pression le mélange de granulés et de poudre conductrice, de manière à réaliser une ébauche; d) presser l'ébauche dans la cavité d'un moule, de façon à former la pièce en 10 matière synthétique. La fabrication de pièces moulées en matière synthétique à partir de granulés de matière synthétique, lequels sont d'abord ramollis en surface puis agglomérés sous l'effet d'une pression de manière à réaliser une ébauche, laquelleest à son tour pressée dans la cavité d'un moule, est connue sous le 15 nom de "frittage par choc". Ce procédé est intéressant étant donné que, d'une part, le déploiement d'énergie est relativement faible (la masse de matière synthétique n'est pas fondue dans ce procédé) et que, d'autre part, des pièces moulées en matière synthétique, à parois épaisses, peuvent être fabriquées sans le moindre retrait ou contraction, alors que les méthodes 20 normales de coulée ne le permettent pas. Le ramollissement en surface des granulés de matière synthétique, condition sine qua non du procédé de "frittage par choc", peut être réalisé de plusieurs manières. A cet effet, les granulés de matière synthétique peuvent être ramollis en surface à l'aide d'un solvant. Il est également possible de 25 chauffer de façon sélective la surface (noircie) des granulés de matière synthétique au sein d'un résonateur, au moyen de micro-ondes. Une autre possibilité connue de ramollissement en surface, laquelle est utilisée par la présente invention, consiste à préparer un mélange de granules en matière synthétique et de poudre conductrice et de faire passer ensuite un courant 30 électrique dans ce mélange. Ce courant parcourt la poudre conductrice se trouvant à la surface des granulés et provoque la fonte de la surface des granulés, de la façon désirée, au cours dudit procédé. Dans le procédé connu, les granulés de matière synthétique sont mélangés avec de la poudre conductrice pure sous forme de particules de graphite ("suie conductrice"). Il n'y est toutefois pas exclu que, lors du passage du courant, les particules de graphique s'échauffent à un point tel que la matière synthétique se désagrège et qu'aucun frittage n'ait lieu. La poudre conductrice forme alors une couche continue entre les différents granulés de matière synthétique et empêche ainsi leur liaison intime. L'objet de la présente invention est de déveiopper un procédé du type précisé au début, de telle sorte qu'une liaison intime sore des granulés ait lieu au cours de l'opération de frittage. A cet effet, la présente invention prévoit l'addition d'une poudre synthétique à la poudre conductrice. La poudre synthétique ajoutée, suivant l'invention, à la poudre conductrice est d'abord chauffée par le courant la traversant jusqu'à ce que sa température de fusion soit dépassée. Lors de la fusion de la poudre, les particules conductrices se trouvent noyées dans la masse fondue et dès lors isolées les unes des autres. La matière synthétique ne peut ainsi être détruite 10 davantage, suite à une élévation de la température. Les particules conductrices ne se présentent plus comme une couche continue entre les différents granulés de matière synthétique, mais sont noyées dans la masse fondue, de manière à former un agglomérat à grains serrés. En général, il est avantageusement préféré une poudre synthétique 15 de même nature que celle des granulés. Dans ce cas, il n'est pas rencontré la moindre difficulté au niveau compatibilité chimique et/ou tensions thermiques. Il est également avantageux que la poudre conductrice et la poudre synthétique soient d'abord mélangées ensemble et que ce mélange soit ensuite mélangé aux granulés. I1 est ainsi largement évité l'apparition de trajets 20 préférentiels de courant au sein de l'ébauche en cours de formation. A cet effet, il s'est avéré utile de mélanger environ 10 à 40 % en poids de poudre conductrice à environ 60 à 90 % en poids de poudre synthétique. Jusqu'à présent, les meilleurs résultats furent obtenus en mélangeant environ 20 % en poids de poudre conductrice à environ 80 % en poids de poudre 25 synthétique. Il convient en outre de mélanger environ 3 à 40 % en poids du mélange composé de poudre conductrice et de poudre synthétique à environ 60 à 97 % en poids.de granulés. De nouveau, les meilleurs résultats actuels furent obtenus en 30 mélangeant environ 20 % en poids du mélange de poudre conductrice et de poudre synthétique à environ 80 % en poids de granulés. La fin du frittage est particulièrement aisée à déterminer du fait qu'au cours du frittage, il est réalisé la mesure du courant circulant au sein de l'ébauche en cours de formation et que le processus de frittage est terminé 35 lorsque le courant est descendu à une valeur déterminée. Il est probable que, conformément aux mélanges préparatoires ci-dessus, la baisse du courant soit due au fait que les particules conductrices individuelles de la poudre conductrice se trouvent noyées dans la poudre synthétique en cours de fusion ainsi que dans la matière de surface des granulés, laquelle est également en 40 cours de fusion. -5 3 2596690 La poudre conductrice est avantageusement une poudre de graphite ("suie conductrice") tandis que la matière synthétique est avantageusement un polythène de poids moléculaire très élevé. Suivant un développement particulier de l'invention, lors de son passage entre la chambre de préformage et la cavité du moule, la matière de l'ébauche est pressée dans au moins une filière étroite dont la section transversale effective est inférieure à celle des granulés, de telle sorte queles granulés se déforment lors de leur passage dans la filière et que la cavité du moule soit successivement alimentée par au moins un fin filet 10 ("coulée continue") de granulés déformés mécaniquement et ramollis en surface. Suivant la présente invention, la déformation mécanique des granulés substantiellement à l'état solide lors de leur passage dans la filière étroite, permet également d'améliorer les propriétés mécaniques de la pièce en matière synthétique ainsi fabriquée. Ce procédé est facilité en particulier 15 par l'addition, suivant la présente invention, de poudre synthétique à la poudre conductrice, étant donné que la constitution de la pièce finale au sein de la cavité du moule, à partir d'un ou de plusieurs fins filets de matière, se trouve alors facilitée. Lorsqu'il est procédé suivant la méthode décrite, il convient de 20 conserver la/les filière(s) fermée(s) jusqu'à ce que l'ébauche soit terminée. Il est ainsi possible de former l'ébauche suivant une pression très précise, sans que de la matière s'échappe par la filière étroite et soit déjà pressée dans la cavité du moule. Un exemple de réalisation est exposé de façon plus détaillée par la 25 suite, par référence au dessin. L'unique figure montre schématiquement un dispositif de fabrication de pièces moulées en matière synthétique, vu en coupe verticale. Le dispositif représenté se sert d'une presse traditionnelle dont le bâti 1, la table 2 et le coulisseau 3 sont représentés uniquement de façon 30 schématique et partielle. Sur le coulisseau 3, il est fixé un piston de compression métallique 4 isolé électriquement, lequel se trouve relié à un pôle d'une source de tension continue 5 réglable. Sur la table 2, il est vissé un support 6, lequel supporte à son tour un bloc de maintien 7 disposé entre des jumelles latérales 29. Dans un 35 évidement 8 ouvert sur le côté et vers le bas du bloc de maintien 7, il est installé un moule 9 chauffant, conçu en deux parties, lequel est bloqué contre la partie supérieure de l'évidement 8, au moyen d'un coulisseau auxiliaire 10. Le moule 9 se trouve ainsi en même temps verrouillé en position fermée. Le coulisseau auxiliaire 10 est mis en mouvement au moyen d'un moteur de 40 positionnement 11 et peut être abaissé de manière à venir se positionner dans 4 2596690 un évidement 12 du support 6, en vue de réaliser le démoulage. Dans cette position du coulisseau auxiliaire 10, la partie droite du moule 9, comme le montre le dessin, peut alors être déplacée au moyen d'un autre moteur de positionnement 13. Une partie 14 chauffante en forme de col du bloc de maintien 7, située audessus du moule 9, est traversée par un canal vertical 15 débouchant dans la cavité 16 du moule 9. Le canal 15 comporte une filière réglable, laquelle est définie dans l'ensemble au moyen de la référence 17 et dont la structure plus détaillée ainsi que la fonction sont décrites de façon précise 10 par la suite. Le canal 15 traverse un revêtement isolant 18 en forme de coupe prévu sur la partie 14 en forme de col du bloc de maintien 7 ainsi qu'une douille trempée 19 prévue au sein d'une autre électrode 20, laquelle est reliée au deuxième pôle de la source de tension continue 5 réglable. L'électrode 20 forme le fond d'une chambre de préformage 21, 15 laquelle est limitée radialement par une pièce trempée 22. Celle-ci est insérée dans une pièce chauffante 23, laquelle est vissée sur une plaque transversale 30 reliant le sommet des jumelles 29. Une plaque annulaire 24 fixée sur la pièce chauffante 23 maintient la pièce trempée 22 dans le sens axial. La filière réglable comporte une broche 25, laquelle se rétrécit en forme de cône à son extrémité située à l'intérieur du dispositif. I1 est possible de faire tourner la broche 25 au moyen d'uemanivelle 26 insérée dans une cavité 27 prévue à cet effet. La partie rétrécie en forme de cône de la broche 25 est traversée par une orifice 28 dont l'axe est perpendiculaire à 25 l'axe de rotation de la broche 25. L'ensemble est conçu de manière à pouvoir amener l'orifice de passage 28 de la broche 25 plus ou moins dans l'alignement du canal 15, en faisant tourner la broche 25. I1 est. ainsi obtenu, entre le canal 15 et l'orifice de passage 28, une zone de chevauchement variable, laquelle 30 définit la section transversale la plus étroite du passage entre la chambre de préformage 21 et la cavité 16 du moule 9. Cette section est appelée ici "section transversale effective de la filière". Le mode de fonctionnement du dispositif décrit ci-avant deviendra plus évident par la suite, après avoir décrit de manière détaillée, à l'aide 35 d'un exemple concret, la fabrication d'une pièce moulée en matière synthétique. Il est d'abord préparé un mélange de 80 % en poids de poudre de polythène de poids moléculaire très élevé et de 20 % en poids de poudre de graphite (une poudre conductrice d'électricité également appelée "suie 40 conductrice"). 20 gr de ce mélange sont ensuite mélangés intensivement avec 80 2 2596690 gr de granulés, o la matière des granulés correspond à la matière de la poudre de polythène de poids moléculaire très élevé dont il est fait mention ci-dessus Une quantité appropriée de ce dernier mélange composé de granulés et 5 de poudres est introduite dans la chambre de préformage 21 du dispositif décrit. La filière 17, par le biais de la broche 25, est d'abord tournée de manière à ce que son orifice de passage 28 se trouve en position horizontale. A ce moment, il n'existe dès lors aucune section transversale effective de la filière susceptible de permettre le passage de la matière entre la chambre de 10 préformage 21 et la cavité 16 du moule 9. Au sein du dispositif utilisé, le diamètre de la chambre de préformage était d'environ 45 mm; la longueur de l'ébauche est d'environ 70 mm. Le piston de compression 4 est ensuite descendu dans la chambre de préformage 21 jusqu'à ce qu'une pression de 196 N/mm2 environ soit atteinte. 15 Il en résulte que le mélange contenant les granulés et introduit dans la chambre de préformage 21 se trouve comprimé et "compacté". A présent, la source de tension continue 5 est activée. La tension est réglée de manière à ce qu'un courant d'environ 6 A soit envoyé dans la chambre de préformage présentant les dimensions précisées ci-avant. Dans le dispositif utilisé, la 20 tension correspondante est d'environ 24 V. Lors de l'augmentation de température par effet Joule, la surface des divers granulés subit un ramollissement; en même temps, la poudre synthétique mélangée, comme précisé ci-avant, à de la poudre de graphite conductrice, fond. Il est ainsi réalisé le frittage proprement dit du contenu de la chambre de préformage 21, de 25 manière à obtenir une ébauche. La fin du processus de frittage peut être déterminée grâce à une baisse du courant parcourant l'ébauche. Les raisons de cette baisse de courant ne sont pas encore entièrement expliquées; cette baisse de courant serait vraisemblablement due à une "raréfaction" de la poudre de graphite conductrice 30 suite à la fonte de la matière synthétique dans laquelle la poudre de graphite se trouve de plus en plus noyée. La pression agissant sur l'ébauche se trouvant dans la chambre de préformage 21 est alors augmentée jusqu'à environ 588 N/mm2. La broche 25 de la filière 17 est ensuite amenée dans une position déterminée au préalable en 35 fonction de la grosseur des granulés, lesquels étaient d'environ 3 mm, de telle sorte que lesdits granulés doivent nécessairement subir une déformation mécanique pour passer à travers la filière. Sous l'effet de la pression additionnelle exercée par le piston de compression 4, l'ébauche de départ pénètre alors dans la cavité 16 du moule 9 sous la forme d'un fin filet 40 constitué de granulés solides déformés' mécaniquement et présentant une surface 6 2596690 ramollie. Ce filet remplit la cavité 16 du moule 9, de sorte que les surfaces des différents tronçons du filet se rencontrent et s'unissent. Sous l'effet de la pression du piston de compression 4 exercée à travers le canal 15 et la filière 17, il se forme dès lors, au sein de la cavité 16 du moule 9, un corps 5 exempt d'inclusions et cohérent en soi, présentant une résistance mécanique nettement supérieure à celle de la matière de départ. Après constitution de la pièce moulée en matière synthétique suivant la méthode décrite, le moule 9 est directement abaissé en position de démoulage, au moyen du coulisseau auxiliaire 10. Après déplacement de la 10 partie droite du moule 9, comme le montre le dessin, la pièce peut être directement démoulée sans subir le moindre dommage thermique. Dans le procédé de fabrication décrit, la matière synthétique est surtout maintenue à une température homogène de manière à éviter l'apparition de tensions internes au sein du corps ainsi moulé. Revendications 1. Procédé de fabrication de pièces moulées en matière synthétique, lequel consiste à: a) mélanger et à recouvrir des granulés en matière synthétique avec une poudre conductrice; b) faire passer un courant électrique dans le mélange de granulés et de poudre conductrice, de manière à ramollir en surface lesdits granulés; c) fritter sous l'effet d'une pression le mélange de granulés et de poudre conductrice, de manière à réaliser une ébauche; d) presser l'ébauche dans la cavité d'un moule, de façon à former la pièce en matière synthétique, caractérisé en ce qu'il est ajouté une poudre synthétique à la poudre conductrice. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la poudre 15 synthétique est de même nature que celle des granulés. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la poudre conductrice et la poudre synthétique sont d'abord mélangées ensemble et en ce que ce mélange est ensuite mélangé aux granulés. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est 20 mélangé environ 10 à 40 % en poids de poudre conductrice à environ 60 à 90 % en poids de poudre synthétique. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est mélangé environ 20 % en poids de poudre conductrice à environ 80 % en poids de poudre synthétique. 6. Procédé suivant une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il est mélangé environ 3 à 40 % en poids du mélange de poudre conductrice et de poudre synthétique à environ 60 à 97 % en poids de granulés. 7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est mélangé environ 20 % en poids du mélange de poudre conductrice et de poudre 30 synthétique à environ 80 % en poids de granulés. 8. Procédé suivant une des revendications qui précèdent, caractérisé en ce qu'au cours du frittage, il est réalisé la mesure du courant au sein de l'ébauche en cours de formation et en ce que le processus de frittage est terminé lorsque le courant est descendu à une valeur déterminée. 9. Procédé suivant une des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que la poudre conductrice est une poudre de graphite ("suie conductrice"). 10. Procédé suivant une des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que la matière synthétique est un polythène de poids moléculaire très 40 élevé. 8 2596690 Il. Procédé suivant une des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que lors de son passage entre la chambre de préformage (21) et la cavité du moule (16), la matière de l'ébauche est pressée dans au moins une filière étroite (17), dont la section transversale effective est inférieure à celle des 5 granulés, de telle sorte que les granulés se déforment mécaniquement lors de leur passage dans la filière (17) et que la cavité du moule (16) soit successivement alimentée par au moins un fin filet ("coulée continue")constitué de granulés déformés mécaniquement et ramollis en surface, de poudre synthétique fondue et de poudre conductrice. 12. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la/les filière(s) (17) demeure(nt) fermée(s) jusqu'à ce que l'ébauche soit terminée.