Brevet FR2613659A1 — publié le 19881014

La présente invention concerne un procédé de fabrication de pieces rigides et creuses présentant ou non des contre dépouilles et réalisées en matière thermoplastique, ou élastomère thermoplastique ou matière thermodurcissable ou encore en materiau à base d'une composition moulable par injection et reaction. Elle peut s'appliquer par exemple, à la fabrication de pièces automobiles telles que des collecteurs d'admission, de pieces d'aspiration d'air, ou de pieces de structure en utilisant des resins renforcées de fibres de verre ou non. Jusqu'à present, les pieces creuses avec ou sans contre dépouilles sont généralement réalisées par moulage en employant soit des noyaux expansibles soit des noyaux démontables. Mais ces procédés s'avèrent cotteux en outillage, ou en fonctionnement et limits 4 des formes simples, notamment à cause de 1ùtilisation de mandrins démontables ou expansibles. Un autre provide consiste à utiliser des noyaux fusibles qui permettent de réaliser des pieces plus complexes, mais qui sont trews couteux en mise en oeuvre et en utilisation. L'invention a pour but de rtaliser un procédé de fabrication de pieces rigides et creuses prsentant ou non des contre dépouilles qui tvite les inconvtnients précités et qui soit d'un prix de revient faible. La presente invention a ainsi pour objet un procédé de fabrication de pieces rigides et creuses présentant ou non des contre dépouilles et réalisées en matière thermoplastique, thermodurcissable, élastomere thermoplastique, ou encore en matériau à base d'une composition moulable par injection et reaction, caracttrist en ce que - on réalise dans une boite à noyau un noyau constitué de sable de fonderie mélangé dans des proportions déterminées avec des liants en résine organique ou minérale, - on isole la couche externe du noyau par un vernis ou une couche thermoplastique appliqued en phase solvant, - on effectue un séchage du noyau, - on depose sur le noyau un agent de démoulage, - on met le noyau ainsi forms dans un moule dans lequel on a préalablement do post un agent de dimoulage, - on injecte la matière servant à constituer la piece dans ledit moule, - on effectue le démoulage de la piece, - on realise le dénoyautage de ladite pièce, - puis, on récupère et on régénère le sable du noyau. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexes sur lesquels - Les Fig. 1 à 7 illustrent les différentes phases de prtparation d'un noyau de moulage conformt- ment à l'invention, - la Fig. 8 est une vue schématique du moule de la piece dans lequel est place le noyau de moulage, - les Fig. 9 et 10 sont deux vues schtmati- ques de deux variantes du dispositif d'injection de la matière constituant la piece, - la Fig. 11 est une vue schématique en prospective d'un exemple d'une piece obtenue par le procédé selon l'invention. Dans le mode de rtalisation illustrt aux dessins, l'invention est appliquée à la fabrication d'une piece tele qu'un collecteur d'admission d'air. La première étape du procédé selon l'invention consiste à réaliser dans une bolte & noyau, un noyau de moulage conforme à la piece à obtenir. A cet effet, 1'installation représentée schématiquement aux Fig. 1 à 5 est constitute par une presse 1 comportant un piston 2 mobile verticalement et munie à sa partie supérieure d'un plateau horizontal 3 sur lequel est placée une boite à noyau 4. Cette boîte à noyau est formée de manière classique -de deux éléments 4a et 4b superposes déter- minant entre eux un plan de joint horizontal et présentant une empreinte creuse 4c de forme sensiblement identique à la piece à obtenir. L'installation comporte tgaloment une trémie de stockage 5 d'une matière pulvérulente 6 destine à constituer le noyau, ainsi qu'un clapet 7 d'alimentation en air ou en gaz carbonique, comme on le verra ultérieurement. Enfin, lainstallation comporte un reservoir 8 déplaçable horizontalement par un vérin 9 entre une première position située au-dessous de la trémie 5 pour le transfert de la matière pulvérulente de ladite trémie 5 dans le reservoir 8 et une seconde position située au-dessus de la boite à noyau 4 pour le transfert de la matière pulvtrulento du reservoir 8 dans ladite boite à noyau. La matière pulvtrulonte est constitute par du sable de fonderie mélangé avec des liants en résine organique ou minérale, par exemple du silicate de sodium. Le sable a une granulomttrie comprise entre 100 microns et 600 microns, et le silicate de sodium peut être utilisé dans un rapport de 3,5 à 5 % en poids de sable et en fonction de la granulométrie de celui-ci, c'est-à-dire 3,5 % pour la forte granulométrie et 5 % pour le sable très fin. Dans le cas des noyaux minces et fragiles, le silicate de sodium peut être utilisé dans un rapport de 8 à 10 % en poids do sable. Le sable et le silicate de sodium sont intimement mélangés et introduits dans la trémie de stockage 5. Le reservoir 8 est tout d'abord position au-dessous de al trémie 5 et le mélange de sable et de silicate de sodium est défversé dans ledit reservoir. Sous l'action du vérin 9, le reservoir 8 est position au-dessous du clapet 7 (Fig. 2) et le boite à noyau est amenée par l'intermédiaire du piston 2 de la presse 1 en contact avec la partie inférieure dudit reservoir 8 (Fig. 3). Le mélange de sable et do silicate de sodium est injecté dans la boîte à noyau de façon à remplir l'empreinte 4c et cette injection est favorisée on insufflant de l'air dans le reservoir 8, apres ouverture du clapet 7. L'air est évacué par des petits trous 4d munis de filtres et prevus dans l'élément 4b de la boîte à noyau 4. Ensuite, le mélange est tassé dans la boite à noyau 4 et du gaz carbonique est insufflé dans ladite boite par le clapet 7 et le reservoir 8. Le gaz carbonique est insufflé à une pression do pendant de la granulométrie du sable et variant de 0,5 Bar à 5 Bars pendant des temps, par exemple, variant de 2 à 15 secondes. Le gaz carbonique a pour but do faire cristalliser le mélange sable/silicate de sodium. Cette operation terminée, le reservoir 8 est ramené par le vérin 9 dans sa position initiale, c'est-à-dire au-dessous de la trémie 5 pour un nouveau remplissage, et le noyau 10 ainsi réalisé est démoulé en séparant les deux éléments 4a et 4b de la boite à noyau 4. Dans une variante, le silicate de sodium est remplace par une resins uree-formol qui est mélangée au sable dans le rapport suivant - sable @ 100 (granulométrie comprise entre 100 mi crons et 600 microns) - rosin : 1 à 5 - catalyseur : 0,10 à 0,75 - silicone : 0,1. Le mélange ainsi réalisé est introduit dans la boite à noyau 4 qui est dans ce cas chauffée pour assurer la polymerisation de la resine. Des que la résine est polymérisée, le noyau est démoulé. tine fois le noyau démoulé, sa surface exterieure est revetue d'un vernis ou d'une couche thermoplastique applique en phase solvant. Cette operation a pour but d'isoler le sable du noyau de la matiere à mouler afin d'éviter que le sable ne soit imprégné par capillarité du produit à mouler, et d'isoler le noyau de la matière à mouler pour que le sable ne staccroche pas à celle-ci et se decroche par la suite, ce qui serait techniquement néfaste dans le cas de pieces destinies notamment à des roles de collecteurs d'admission ou de conduite d'air. L'application du revêtement sur la couche externe du noyau est réalisée, soit par trempage dans une cuve 11 contenant le mélange, soit en pulvérisant ledit mélange par un pistolet 12 (Fig. 6). Les revétements appliques sur la surface externe du noyau peuvent être du type suivant - dissolution de polystyrène dans du chlorure de méthylène, de l'ordre de 10 à 25 parties de polystyrène pour 100 parties de chlorure de méthylène, - dissolution de résine A.B.S. dans du chlorure do méthylène et dans les mêmes proportions que précédemmet, - mise en suspension de graphite dans de l'alcool éthylique, (densité du mélange 1,30) - dissolution de stéarate de calcium dans de l'alcool ethylique. Des métaux à bas point de fusion peuvent également etre utilises en revetement, le noyau extant trempé dans le bain de sel en fusion. Une fois revêtu, le noyau est séché à l'air (Fig. 7) ou en étuve pour accélérer le séchage. Il est ainsi prêt à être moulé. Pour effectuer cette operation de moulage, on pose le noyau 10 dans un moule 13, après avoir déposé dans ledit moule et sur ledit noyau un agent de démoulage, par exemple du silicone. Ce moule 13 est, de façon connue, constitué de deux coquilles 13a et 13b determinant un plan de joint horizontal et présentant une empreinte creuse 13c (Fig. 8) de forme et de dimensionscorrespondant à la piece à réaliser. L'injection de la matière servant à constituer la piece est réalisée, dans le cas des thermoplastiques, thermodurcissables ou élastomères thermoplastiques, par une presse 14 (Fig. 9) dans laquelle est dispose le moule 13 et comportant des moyens 15 de preparation et d'injection de la matiere. Dans le cas d'une matière à base d'une composition moulable par injection et réaction à haute ou basso pression, ladite matière est injectée dans le moule 13 par une buse 16, comme représenté sur la Fig. 10. Ensuite, on effectue le démoulage de la piece ainsi réalisée en séparant les deux coquilles 13a et 13b du moule 13. Après démoulage de la pièce 17 formant, par exemple, un collecteur d'admission d'air tel que represent à la Fig. 11, on procède à l'élimination du noyau de sable 10 contenu dans ladite piece 17. Cette élimination du noyau de sable 10 est réalisée, soit par immersion dans de l'eau ou dans un solvant spécifique du liant du noyau, soit par vibration mécanique ou soit par passage dans un four à ultra haute fréquence, après immersion dans l'eau, ou soit encore par la combinaison d'une ou plusieurs des techniques ci-dessus. Le sable peut ainsi etre récupéré et régé- néré, $puis être réutilisé pour le moulage de nouveaux noyaux. La piece ainsi obtenue peut ensuite etre éventuellement ébarbée. Le procédé solon l'invention est donc un procédé à prix de revient faible, qui peut être uti lisle largement dans l'industrie automobile, par exemple pour la fabrication de collecteurs d'admission en remplacement de ceux réalisés en aluminium, do collecteurs d'aspiration d'air de forme complexe, ou encore de pièces de structure en utilisant des résines renforcées de fibres de verre ou non. REVENDICATIONS a. Procédé de fabrication de pièces rigides et creuses présentant ou non des contre dépouilles et réalisées en matière thermoplastique, ou thermodurcissable, ou élastomère thermoplastique, ou encore en matériau à base d'une composition moulable par injection et reaction, caractérisé en ce que - on realise dans une boite à noyau (4), un noyau (10) constitué de sable de fonderie mélangé dans des proportions déterminées avec des liants en resins organique ou minérale, - on isole la couche externe du noyau (10) par un vernis ou une couche thermoplastique applique on phase solvant, - on effectue un séchage du noyau (10). - on depose sur le noyau (10) un agent de démoulage, - on met le noyau (10) ainsi forms dans un moule (13) dans lequel on a préalablement déposé un agent de démoulage, - on injecte la matière servant à constituer la piece (17) dans ledit moule, - on effectue le démoulage de ladite piece (17), - on realise le dénoyautage de ladite piece (17), - puis, on récupère et on regenere le sable du noyau. 2. Procédé solon la revendication 1, caractérisé en ce que le liant ou résine minérale associé au sable de fonderie pour la formation du noyau (10) est du silicate de sodium. 3. Procédé solon la revendication 2, caractérisé en ce que le silicate de sodium est mélangé avec le sable dans un rapport de l'ordre de 3,5 à 5 1 en poids de sable, en fonction de la granulométrie dudit sable. 4. Procédé solon la revendication 2, cara térisé en ce que le silicate de sodium est mélangé avec le sable dans un rapport de l'ordre de 8 à 10 % en poids de sable, notamment pour des noyaux minces et fragiles. 5. Procédé solon la revendication 1, carac cerise en ce que le liant en résine organique associé au sable de fonderie pour la formation du noyau (10) est constitué par une résine urée-formol. 6. Procédé solon la revendication 5, caractérisé en ce que la résine urée-formol est mélangée avec le sable, en fonction de la granulométrie dudit sable, dans un rapport de l'ordre de - sable : 100 - resine : 1 à 5 - catalyseur : 0,10 à 0,75 - silicone : 0,1. 7. Procédé solon la revendication 1, caractérisé en ce que le vernis ou la couche thermoplastique applique en phase solvant sur la couche externe du noyau (10) est de l'un des types suivants - dissolution de polystyrène dans du chlorure do méthylène, - dissolution de resins A.B.S. dans du chlorure de méthylène, - mise en suspension de graphite dans de l'alcool éthylique, - dissolution de stérate de calcium dans de l'alcool éthylique. 8. Procédé solon la revendication 7, caractérisé en ce que la dissolution de polystyrène ou de résine A.B.S. dans du chlorure de méthylène est de l'ordre de 10 à 25 parties de polystyrène ou de résine A.B.S. pour 100 parties de chlorure de méthylène. 9. Procédé solon la revendication 1, carac térisé en ce que le dénoyautage de la pièce moulée (17) est réalisé, soit par immersion dans de l'eau ou dans un solvant spécifique du liant utilise dans le noyau, soit par vibration mécanique, ou soit par passage dans un four à ultra haute fréquence après immersion dans l'eau, ou soit encore par la combinaison d'une ou de plusieurs de ces techniques.