Brevet FR2600006A1 — publié le 19871218

i La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de pièces en matière thermoplastique en forme de barres présentant une surface structurée ou profilée, notamment de lances à profil denté pour métiers à tisser sans navette. Une lance de ce genre est décrite par exemple dans le brevet DE-C-1 710 293. Conformément à ce brevet, une lance est composée d'une pièce intérieure à profil denté, en matière plastique, fabriquée par exemple par moulage 10 par compression, et d'une pièce de sou-tien à profil en U qui entoure cette pièce intérieure sur trois côtés et y est collée. La liaison de la pièce de soutien creuse et de la pièce intérieure, d'une part, et le façonnage par moulage sous compression de cette pièce intérieure sans enlèvement de copeaux, donnent une grande résistance à la flexion. Cette résistance est encore augmentée grâce à des rebords continus formés sur les deux flancs de la pièce intérieure, ayant sensiblement laohauteur des dents et appliqués contre les côtés intérieurs du profilé en U. Avec une lance de ce genre, il est donc très important, non seulement que la pièce intérieure et la pièce de soutien soient parfaitement collées, mais encore que cette pièce intérieure, qui présente le profil denté et qui doit absorber tous les efforts qui se manifestent dans le sens 25 du déplacement de la lance, ait une grande résistance longitudinale. Un défaut de ces lances à crémaillère réside dans le fait qu'elles sont compliquées à fabriquer. Il faut les composer de deux pièces, qui sont ensuite solidarisées, 30 par exemple collées. En général, la pièce intérieure, c'està-dire la crémaillère, est en matière plastique,- tandis que la pièce de soutien qui la renforce sur les trois côtés est réalisée sous la forme d'un profilé métallique en U. Une autre forme de réalisation d'une lance pour 35 métier à tisser sans navette est connue par la demande demande de brevet français n 86 09 198, déposée le 25 juin 1986 au nom de la Demanderesse. Dans cette demande, afin de mieux absorber les contraintes qui se manifestent pendant que la lance est en service, la crémaillère est composée de bandes de matière thermoplastique renforcée par des fibres, qui sont superposées et solidarisées par compression et traitement thermique, les fibres étant orientées dans le sens de la longueur des bandes. On obtient le profil dentelé voulu en découpant les diverses bandes de manières différentes, correspondant à leur position en hauteur. Cela évite aussi un usinage avec enlèvement de matière par l'outil coupant, dans la fabrication de cette crémaillère. Il est vrai que cette lance récente a des propriétés meilleures que celle qui est décrite dans le brevet DE-C1 710 293 précité, car il n'y a pas besoin de la réaliser 15 en deux parties et elle est aussi beaucoup plus légère, mais la résistance longitudinale qu'il et possible d'obtenir de cette manière ne suffit plus pour satisfaire à des exigences toujours plus grandes. Par ailleurs, le processus de fabrication de ces lances est relativement compliqué. L'invention a pour objet un procédé de fabrication de lances à profil denté, ayant une grande résistance pour un poids que l'on maintient faible, et pouvant être fabriquées de manière aussi simple et peu onéreuse que possible. Le procédé selon l'invention est caractérisé par 25 les étapes suivantes: on moule par injection une matière thermoplastique portée à une température à peine supérieure à sa température de cristallisation, ou voisine de cette température, dans un moule de base lisse, fermé de tous côtés, composé d'une matrice et d'un poinçon; on continue 30 à la façonner sous compression, après avoir reculé et séparé le groupe d'injection, dans la même matrice, au moyen d'un poinçon de matriçage présentant le profil de structure désiré; et on la refroidit en maintenant la compression. Pendant l'injection, la filière et l'entrée assurent un écoulement, accéléré en continu, de l'écoulement de la massefondue et cette entrée est disposée de façon que la matière de l'ébauche soit orientée sensiblement dans le sens de la contrainte qui sera appliquée à la pièce une fois terminée et mise en service. La partie fondamentale du procédé selon l'invention est le moulage par injection, connu en soi, qui, en coopération avec le matriçage ulté5 rieur, a pour effet d'augmenter la résistance propre de la matière. Les chaînes de molécules qui, pendant l'injection, sont orientées dans le sens de la longueur de l'ébauche, commencent relativement vite à cristalliser dans le même sens, puisque la température de la masse n'est 10 qu'à peine supérieure à la température de cristallisation de la matière thermoplastique. Le matriçage qui suit superpose à cette structure fondamentale une structure créée par le poinçon de matriçage et produite par des fluages locaux, et la masse cristallise sous la forme d'une struc15 ture dite de"Chiche-Kebab" qui, du fait de son propre renforcement, se caractérise par une grande rigidité et une grande résistance. L'invention couvre également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Le dispositif comprend un poinçon lisse, qui ferme la matrice pendant l'injection, et un autre poinçon, de matriçage, correspondant au profil désiré, qui sont formés sur un corps de poinçon commun, celui-ci pouvant être déplacé par rapport à cette matrice de façon que ce soient alternativement le poinçon lisse ou le poinçon de matriçage qui se trouve en face de la matrice. L'invention va être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif, sur lesquels la figure 1 est une vue en perspective d'une matrice et d'un poinçon; les figures 2a à c montrent des coupes de cette matrice et de ce poinçon dans les différentes étapes du procédé; et les figures 3a et b montrent, respectivement, une élévation latérale simplifiée et une coupe d'une crémaillère. La figure 1 représente en perspective une matrice 1 et un corps de poinçon 2. Pour simplifier le dessin, la filière d'injection et l'entrée, ainsi que le groupe d'injection ou la machine de moulage par injection, n'ont pas été représentés. Le corps de poinçon 2 sert de support à un poinçon 2a, qui ferme en haut la matrice 1 pendant l'injection de la masse fondue 3 de matière thermoplastique, et à un poinçon de matriçage 2b, à surface profilée, nécessaire dans les étapes suivantes du procédé. Le procédé proprement dit va être décrit en regard de la figure 2. Dans une première étape, représentée sur la figure 2a, le moulage par injection a lieu de manière connue. Une matière thermoplastique 3 chaude, dont la température est à peine supérieure à sa température de 15 cristallisation, est injectée dans un moule de base, composé d'une matrice 1 en forme de U et d'un poinçon lisse 2a porté par le porte- poinçon et fermant le côté ouvert de cette matrice 1. La buse ou filière d'injection et l'entrée sont choisies de façon à accélérer continuel20 lement l'écoulement de la masse fondue 3, ce qui favorise l'orientation des molécules. Grâce au fluage se produisant pendant l'injection, les macromolécules sont orientées dans le sens de la longueur du moule, ce qui améliore les caractéristiques de résistance mécanique de la matière. Les fortes pressions nécessaires pour l'injection doivent être absorbées et contenues par la matrice 1 fixe, d'une part, et par une poussée F exercée sur le poinçon 2a s mobile, d'autre part. La figure 2b montre comment, dans une seconde étape 30 du procédé, le corps de poinçon 2 est écarté dans son ensemble de la matrice 1 et est décalé de la distance s séparant le poinçon 2a lisse du poinçon de matriçage 2b, afin de prendre la position nécessaire pour le matriçage et représentée sur la figure 2c. Pendant le façonnage, exécuté par application du poinçon de matriçage 2b contre la masse fondue 3 sous une poussée Fp, les macromolécules, qui ont été déjà orientées 26OO006 dans un sens avantageux au cours de l'injection, sont amenées dans le sens du profil de la surface, lequel dépend de la forme du poinçon 2b utilisé. Dans une troisième étape, immédiatement suivante, 5 du procédé, la masse 3 refroidit en restant soumise à la compression exercée par le poinçon de matriçage 2b. Le maintien de cette compression aide la matière & cristalliser, et il en résulte une structure stratifiée 3' ayant une action positive sur les propriétés mécaniques de cette 10 matière dans le sens de son orientation. Suivant le profil choisi pour la surface du poinçon de matriçage 2b, il est aussi possible d'envisager une variante du procédé, dans laquelle il n'est utilisé, dès le début et dans toutes les étapes, qu'un seul et même poinçon, le poinçon de matriçage 2b. Il devient alors inutile de changer de poinçon, et il n'y a donc plus à écarter le corps de poinçon 2 de la matrice 1, ce qui permet d'éviter que les chaînes de molécules orientées tendent à se désorienter pendant que la compression est supprimée en 20 raison du changement de poinçon. La figure 3a est une coupe longitudinale simplifiée d'une crémaillère 4 fabriquée par mise en oeuvre du procédé selon l'invention. L'orientation 5 des chaînes de molécules, qui suit le profil de la surface, a été repré25 sentée schématiquement. Cette orientation 5 suit ainsi la forme des dents 6 de la crémaillère 4, ce qui renforce la partie de cette dernière soumise à de fortes contraintes en service. Pour augmenter la résistance mécanique d'ensemble 30 de la crémaillère 4, il est possible de prévoir en plus des rebords latéraux 7, et il suffit pour cela de modifier légèrement la forme du poinçon de matriçage 2b. Bien que ce procédé ait été décrit à titre d'exemple à propos d'une lance pour métier à tisser sans navette, 35 il est facile de voir que ce procédé est utilisable de diverses manières dans d'autres domaines, quand il s'agit de fabriquer des barres ou des pièces en forme de barres, à surface profilée. Les avantages du procédé résident non seulement dans sa simplicité et dans la facilité qui en résulte de fabriquer simplement ces pièces, mais aussi dans la possi5 bilité de fabriquer par ce procédé des pièces légères présentant cependant un renforcement mécanique élevé. Il va de soi qu'il est possible, sans s'écarter du domaine de l'invention, d'apporter diverses variantes au procédé décrit et représenté, de-fabrication de pièces 10 à surface structurée. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de pièces en matière thermoplastique ayant la forme de barres à surface structurée, notamment de lances à profil denté pour métiers 5 à tisser sans navette, caractérisé par les étapes suivantes: a) moulage par injection d'une matière thermoplastique portée à une température à peine supérieure à sa température de cristallisation, dans un moule de base lisse 10 et fermé de tous côtés, composé d'une matrice (1) et d'un poinçon (2, 2al); b) façonnage complémentaire de la matière sous compression, après avoir séparé le groupe d'injection, dans la même matrice (13, au moyen d'un poinçon de matri15 çage (2b) ayant le profil de structure désiré; et c) refroidissement avec maintien de la compression. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la filière d'injection et l'entrée assurent un écoulement, accéléré en continu, de la masse fondue (3) 20 pendant l'injection. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'entrée est disposée de façon que la matière de l'ébauche soit orientée dans le sens de la contrainte à laquelle la pièce en forme de barre sera 25 soumise ultérieurement. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, au moment de l'injection, la température de la masse fondue est voisine de la température de cristallisation de la matière thermoplastique à façonner. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un poinçon lisse (2a3, qui ferme la matrice (1) pendant l'injection, et un autre poinçon, de matriçage (2b'), correspondant au profil désiré, qui sont formés sur un corps 35 de poinçon (21) commun, celui-ci pouvant être déplacé par rapport à cette matrice (13 de façon que ce soient alternativement ce poinçon lisse (2a) ou ce poinçon de matriçage (2b) qui se trouve en face de la matrice (1).