Brevet FR2596691A1 — publié le 19871009

-1-- La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce moulée en matière synthétique, lequel consiste à réaliser d'abord le frittage de granulés ramollis en surface au sein d'une chambre de préformage, de manière à réaliser une ébauche, et à presser ensuite ladite ébauche dans la cavité d'un moule. La présente invention concerne en outre un dispositif de fabrication. d'une pièce moulée en matière synthétique, à l'aide d'une presse comportant un piston de compression, une chambre de préformage dans laquelle des granulés ramollis en surface sont frittés au moyen du piston de compression, de manière 10 à réaliser une ébauche, et une cavité de moule dans laquelle l'ébauche est pressée lors d'une pression ultérieure exercée par le piston de compression. Un tel procédé et un tel dispositif sont connus suivant DE-PS 31 15 917. Dans ce cas, un côté de la chambre de:préformage est formé par le piston de compression et l'autre côté par un piston opposé. Les deux pistons se 15 déplacent, après obtention de l'ébauche, au sein d'un cylindre jusqu'à une entrée relativement importante d'une cavité de moule, dans laquelle l'ébauche est alors pressée par le piston de compression. Comme précisé, l'entrée de la cavité du moule possède intentionnellement des dimensions importantes afin de faciliter l'introduction de la matière substantiellement solide, mais 20 toutefois ramollie en surface, au sein de la cavité du moule, ainsi que le maintien de la pression au sein du moule, laquelle est exercée par le piston de compression. Lors de l'utilisation de ce procédé et de ce dispositif, les propriétés mécaniques de la pièce moulée en matière synthétique réalisée dans la cavité du moule correspondent, dans le meilleur des cas, aix propriétés 25 que présenterait déjà l'ébauche, sans pression additionnelle, lors de son refroidissement. L'objet de la présente invention est de développer un procédé et un dispositif du type précisé au début, de telle sorte que les propriétés mécaniques de la pièce finale en matière synthétique ainsi moulée soient 30 supérieures à celles que présente déjà la matière de départ. A cet effet, en ce qui concerne le procédé, 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 que les granulés 35 se déforment mécaniquement lors de leur passage dans la filière et que la cavité du moule soit successivement alimentée par au moins un fin filet de granulés déformés mécaniquement et ramollis en surface. Suivant la présente invention et à l'encontre de la technique exposée dans DE-PS 31 15 917, l'ébauche est pressée à travers une ou plusieurs 40 filières de section tranversale extrêmement étroite. Il en résulte que chaque 2 2596691 granulé solide, abstraction faite de sa surface, y est soumis à une déformation mécanique. Il s'est avéré de façon inattendue qu'à partir des fins filets remplissant successivement la cavité du moule, conformément au procédé de la présente invention, et constitué de granulés substantiellement 5 solides mais déformés mécaniquement, il était possible de former à nouveau un corps moulé cohérent en soi; cela malgré le passage sous pression apparemmentplus difficile à travers l'étroite section prévue entre la chambre de préformage et la cavité du moule. Il est tout aussi surprenant que la pièce moulée en matière synthétique réalisée au sein de la cavité du moule présente 10 des qualités mécaniques encore supérieures à celles exposées dans DE-PS 31 15 917. Apparemment, l'augmentation des qualités mécaniques provient d'un "compactage" des granulés, lequel est lié à leur déformation mécanique dans la/les filière(s) étroite(s). Dans un développement du procédé suivant l'invention, la/les 15 filière(s) reste(nt) fermée(s) jusqu'à l'obtention de l'ébauche. Il est ainsi possible de réaliser l'ébauche sous l'effet d'une pression déterminée, avant de presser la matière dans la cavité du moule ( le cas échéant, sous l'effet d'une pression supérieure). A cet effet, en ce qui concerne le dispositif,il est inséré entre la 20 chambre de préformage et la cavité du moule, au moins une filière étroite dont la section transversale effective est inférieure à celle des granulés. Ce dispositif permet ainsi l'obtention d'un produit final présentant les avantages décrits ci-dessus en rapport avec le procédé suivant l'invention. La section transversale effective de l'étroite filière est de 25 préférence variable. Il en résulte que le dispositif peut être réglé en fonction de différentes structures granulométriques des granulés mis en oeuvre, étant donné qu'en présence de granulés plus petits, la section transversale effective de la filière doit nécessairement être diminuée. A cet effet, suivant une structure avantageuse de l'invention, la 30 filière étroite comporte une broche tournante présentant un orifice de passage perpendiculaire à son axe de rotation, lequel peut être amené, par rotation de la broche, plus ou moins dans l'alignement d'un canal reliant la chambre de préformage à la cavité du moule. La filière peut en outre être avantageusement chauffée de manière à 35 éviter un refroidissement excessif de la matière lors de son passage critique entre la chambre de préformage et la cavité du moule. Pour cette même raison, il est également utile de procéder au chauffage du canal reliant la chambre de préformage à la cavité du moule. Une possibilité de réaliser ledit ramollissement en surface des 40 granulés au sein de la chambre de préformage consiste en la mise en oeuvre -3.' d'un chauffage ohmique. Dans les dispositifs connus de ce type, le fond de la chambre de préformage est formé par une électrode, laquelle permet d'envoyer le courant à travers l'ébauche. Dans ce cas, il est particulièrement avantageux que le canal traverse l'électrode. Au lieu d'utiliser une ou plusieurs filières présentant une section transversale effective modifiable en permanence, il peut également être prévu. de pouvoir remplacer la/les filière(s). Lorsque la/les filière(s) est/sont conçue(s) de manière à pouvoir être fermée(s), il est possible, conformément à la méthode déjà décrite 10 ciavant, d'obtenir une pression déterminée au sein de la chambre de préformage lors de la réalisation de l'ébauche, avant de presser celle-ci à travers la filière étroite dans la cavité du moule. Un exemple de réalisation est exposé de façon plus détaillée par la suite, par référence au dessin. L'unique figure montre schématiquement un 15 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 schématique et partielle. Sur le coulisseau 3, il est fixé un piston de 20 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 évidement 8 ouvert sur le côté et vers le bas du bloc de maintien 7, il est 25 installé un moule 9 chauffé, conçu en deux parties, lequel est bioqué 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 positionnement ll et peut être abaissé de manière à venir se positionner dans 30 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, 35 située au-dessus 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 par la suite. Le canal 15 traverse un revêtement isolant 18 en forme de coupe 40 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 pâle de la source de tension continue 5 réglable. L'électrode 20 forme le fond d'une chambre de préformage 21, 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 10 forme de cône à son extrémité située à l'intérieur du dispositif. Il est possible de faire tourner la broche 25 au moyen d'ue manivelle 26 insérée dans une cavité 27 prévue à cet effet. La partie rétrécie en forme de cône de la broche 25 est traversée par un orifice 28 dont l'axe est perpendiculaire à 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. Il est ainsi obtenu, entre le canal 15 et l'orifice de passage 28, une zone de chevauchement variable, laquelle définit la section transversale la plus étroite du passage entre la chambre de 20 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 d'un exemple concret, la fabrication d'une pièce moulée en matière 25 synthétique. I1 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 conductrice"). 20 gr de ce mélange sont ensuite mélangés intensivement avec 80 30 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 appropriéede ce dernier mélange composé de granulés et de poudres est introduite dans la chambre de préformage 21 du dispositif 35 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 préformage 21 et la cavité 16 du moule 9. Au sein du dispositif utilisé, le 40 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. Il en résulte que le mélange contenant les granulés et introduit dans la 5 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 tension correspondante est d'environ 24 V. Lors de l'augmentation de 10 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 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 suite à la fonte de la matière.synthétique dans laquelle la poudre de graphite 20 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 fonction de la grosseur des granulés, lesquels étaient d'environ 3 mm, de 25 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 constitué de granulés solides déformés mécaniquement et présentant une surface 30 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 exempt d'inclusions et cohérent en.soi, présentant une résistance mécanique 35 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 partie droite du moule 9,. comme le montre le dessin, la pièce peut être 40 directement démoulée sans subir le moindre dommage thermique. Dans le procédé 6 2596691 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 d'une pièce moulée en matière synthétique, lequel consiste à réaliser d'abord le frittage de granulés ramollis en surface au sein d'une chambre de préformage, de manière à réaliser une ébauche, et à presser ensuite ladite ébauche dans la cavité d'un moule, caractérisé en ce que, lors de son passage entre la chambre de préformage (21) et la cavité (16) du moule (9), la matière de l'ébauche est pressée dans au moins une filière étroite (17) dont la section transversale effective est inférieure à celle des granulés, de telle sorte que les granulés se déforment mécaniquement lors de 10 leur passage dans la filière (17) et que la cavité (16) du moule (9) soit successivement remplie par au moins un fin filet de granulés déformés mécaniquement et ramollis en surface. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la/les filière(s) (17) reste(nt) fermée(s) jusqu'à l'obtention de l'ébauche. 3. Dispositif de fabrication d'une pièce moulée en matière synthétique, à l'aide d'une presse comportant un piston de compression, une chambre de préformage dans laquelle des granulés ramollis en surface sont frittés au moyen du piston de compression, de manière à réaliser une ébauche, et une cavité de moule dans laquelle l'ébauche est pressée lors d'une pression 20 ultérieure exercée par le piston de compression, caractérisé en ce qu'il est disposé, entre la chambre de préformage (21) et la cavité (16) du moule (9),.au moins une filière étroite (17) dont la section transversale effective est inférieure à celle des granulés. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce.que la 25 section transversale effective de l'étroite filière (17) peut être modifiée. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la filière étroite (17) comporte une broche (25) tournante présentant un orifice de passage (28) perpendiculaire à son axe de rotation, lequel peut être amené, par rotation de la broche (25), plus ou moins dans l'alignement d'un canal 30 (15) reliant la chambre de préformage (21) à la cavité (16) du moule (9). 6. Dispositif suivant une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la filière (17) peut être chauffée. 7. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le canal (15) reliant la chambre de préformage (21) à la cavité (16) du moule (9) 35 peut être chauffé. 8. Dispositif suivant une des revendications 3 à 7, au sein duquel le ramollissement en surface des granulés au sein de la chambre de préformage est réalisé au moyen d'un chauffage ohmique et au sein duquel le fond de la chambre de préformage est formé par une électrode, caractérisé en ce que le 40 canal (15) traverse l'électrode (20). 8. 9. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la/les filière(s) (17) peut/peuvent être remplacée(s). 10. Dispositif suivant une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que la/les filière(s) (17) peut/peuvent être fermée(s).