Brevet FR2618720A1 — publié le 19890203

La présente invention a pour objet un moule de préparation de pièces en polystyrène notamment de modèles en mousse perdue, connu sous le nom de "LOST FOAM" ou procédé de moulage à mousse perdue. Dans un procédé de moulage å mousse perdue, un modèle en un matériau en mousse, tel que du polystyrène expansé, présentant la forme de la pièce à obtenir, est noyé dans un lit fluidisé de sable contenu dans un bac. Puis un métal liquide est versé dans le bac et prend la place du modèle en mousse qui se volatilise, le métal fondu remplissant alors totalement la cavité ainsi formée et s'y solidifiant en donnant la pièce moulée voulue. Dans cette technique, le modèle en mousse ne devant pas être retiré du sable avant le moulage, le châssis de moule n'a pas à être séparable en deux pièces et le modèle peut avoir une configuration plus compliquée qu'avec les châssis traditionnels. De plus, le principal avantage de cette technique réside dans la réduction du parachèvement de la pièce finie à un simple grenaillage. Le modèle en polystyrène expansé, de même forme que la pièce finie à obtenir, est lui-même préalablement réalisé dans un moule. Jusqu'à présent, ce moule est réalisé en aluminium ou en laiton et comporte intérieurement une empreinte correspondant à la forme du modèle à obtenir. Des perles de polystyrène sont injectées dans l'empreinte du moule. Ensuite, on injecte dans le moule, pendant quelques secondes, de la vapeur à une température déterminée, ce qui provoque le gonflage et le collage des perles entre elles en vue de remplir complètement l'empreinte dudit moule et former le modèle en poly styrène expansé. Pour cela, les parois du moule comportent à des emplacements déterminés des petits orifices munis de filtres qui permettent à la vapeur de pénétrer dans l'empreinte du moule afin de provoquer sous l'effet de la chaleur l'expansion des perles de polystyrène. Mais cette technique présente des inconvé nients. En effet, on a constaté que les faces du modèle en polystyrène expansé présentent, au niveau des points d'injection de la vapeur, des défauts visibles ainsi que d'une manière générale un état de surface médiocre et une densité non homogène dûs à une mauvaise diffusion de la vapeur dans le moule, ce qui provoque une mauvaise agglomération des perles. Cette mauvaise agglomération des perles provoque également une mauvaise qualité de ces modèles sur le plan dimensionnel. Ces défauts du modèle se retrouvent bien évidemment sur la pièce définitive en métal lors de son moulage à partir dudit modèle, provoquant en particulier des défauts d'étanchéité et entraînant ainsi un rebut important. En outre, les défauts visibles sur les pièces moulées rendent difficile le nettoyage de celle-ci après moulage, ce qui augmente le coût des pièces. Le coût de celles-ci est d'ailleurs assez élevé en raison du prix et du grand nombre de filtres. Une autre technique de moulage du modèle en polystyrène expansé consiste à chauffer les parois du moule. Mais, dans ce cas, la température à l'intérieur du moule n'est pas constante, ce qui entraîne une cuisson insuffisante des perles dans la partie centrale et les parties épaisses du modèle et donc une densité non homogène. Le problème technique à résoudre est donc de trouver un moyen pour améliorer les pièces en polystyrène ainsi que les pièces en métal moulé par le procédé de moulage à mousse perdue, de telle façon qu elles aient uhe structure régulière, c'est-à-dire qu'elles soient dépourvues des défauts localisés dont il a été question ci-dessus et qu'elles soient de bonne qualité sur le plan dimensionnel, tout en étant assez bon marché. Une solution est apportée à ce problème par la présente invention, laquelle propose d'utiliser comme matière constituant le moule du modèle, un matériau poreux, celui-ci étant notamment un matériau métallique poreux obtenu par frittage. Ce matériau métallique poreux peut être de l'acier inoxydable ou du bronze fritté. La grosseur des grains qui sont chauffés et comprimés, est comprise entre 10 et 20/100ème de mm et de préférence égale à 15/100ème de mm. A titre d'exemple, on peut utiliser le matériau commercialisé par la Société METAFRAM sous la dénomination PORAL. L'usinage du moule est réalisé par un procédé permettant de maintenir le porosité du matériau fritté sur l'ensemble de sa surface, par exemple par électro-érosion, ou encore par fraisage à commande numérique au moyen d'une fraise très rapide. L'invention a également pour objet un procédé de préparation de modèles en mousse pour le moulage d'une pièce métallique mettant en oeuvre un tel moule. De manière classique, après avoir usiné le moule en matériau métallique poreux, on le place dans une presse à injecter et on injecte les perles en polystyrène à l'intérieur dudit moule. Ensuite, de la même manière que pour les moules munis de filtres cités ci-dessus, on envoie sur toute la surface de l'une des parois du moule un jet de vapeur transversal qui ressort de l'autre côté dudit moule après avoir traversé celui-ci. La température du jet de vapeur est de 100. C à 130 C et la traversée du moule dure en général de 3 à 5 secondes, mais elle peut durer ':'#squ'à 20 secondes dans le cas de pièces importantes. Grâce à la porosité du matériau métallique fritté constituant le moule, la vapeur traverse uniformément les parois du moule et se diffuse de manière homogène dans ledit moule, ce qui provoque l'expansion et le collage réguliers des perles de polystyrène entre elles pour former le modèle servant d'empreinte au moment du moulage de la pièce métallique définitive. La cuisson des perles et la densité de la pièce ou du modèle en polystyrène sont homogènes, la vapeur ayant traversé entièrement les parties moulantes, même dans les angles vifs. Le moule étant refroidi de manière classique, le temps de refroidissement est très rapide quand le matériau utilisé est du bronze. Le modèle en mousse peut comprendre plusieurs parties qui sont ensuite assemblées notamment par collage pour reconstituer la forme de la pièce à fabriquer. Les faces de collage présentent l'avantage, avec le procédé de fabrication des modèles selon l'invention, d'être sans aspérité et donc de ne pas augmenter l'épaisseur du modèle assemblé. Le modèle ainsi réalisé est ensuite utilisé suivant la technique classique du moulage à mousse perdue, le métal liquide prenant la place occupée par la mousse. Ainsi, en utilisant un moule en matériau poreux notamment métallique réalisé de préférence par frittage, conformément à l'invention, on obtient des modèles en mousse et des pièces métalliques moulées ayant un état de surface régulier et homogène, une densité homogène et qui sont de bonne qualité sur le plan dimensionnel, ce qui permet de réduire de manière importante les rebuts. En outre, le prix de revient des pièces est peu élevé en raison du moindre coût des moules et de la rapidité de nettoyage des pièces moulées. Cette technique se prête aisément à la fabrication en série de diverses pièces telles que, par exemple, des blocs moteurs, des culasses, des collecteurs d'échappement, des réchauffeurs de gas-oil, des boîtiers de sortie d'eau, des disques de freins. Ces moules en matériau poreux peuvent également être utilisés pour la fabrication en série de pièces d'emballage en polystyrène. REVENDICATIONS 1. Moule de préparation de pièces en polystyrène notamment de modèles pour procédé de moulage à mousse perdue, par envoi d'un jet de vapeur sur toute la surface de l'une-des parois du moule et traversant ledit moule de part en part, caractérisé en ce que ledit moule est en un matériau poreux. 2. Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau poreux est un matériau métallique. 3. Moule selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que ledit matériau métallique poreux est obtenu par frittage. 4. Moule selon la revendication 3, caractérisé en ce que la grosseur des grains dudit matériau fritté est comprise entre 10 et 20/100ème de mm. 5. Moule selon la revendication 4, caractérisé en ce que la grosseur des grains dudit matériau fritté est égale à 15/100ème de mm. 6. Moule selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que ledit matériau fritté constituant le moule est usiné par électro-érosion. 7. Moule selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ledit matériau est de l'acier inoxydable fritté. 8. Moule selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ledit matériau est du bronze fritté. 9. Procédé de préparation de pièces en polystyrène, notamment de modèles en mousse pour le moulage d'une pièce métallique, caractérisé en ce qu'ils met en oeuvre un moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.