Brevet FR2625455A1 — publié le 19890707

La présente invention concerne un procédé en vue de la réalisation de pièces obtenues par moulage, notamment par des procédés de fonderie utilisant des alliages divers et plus spécialement des alliages à base d'aluminium. Mais l'invention pourra être utilisée pour la réalisation de pièces moulées à partir de nombreuses variétés d'alliages à point de fusion allant jusqu'à 18000C. La présente invention sera également exploitable dans le cadre de la réalisation de pièces moulées en plasturgie, bien que elle soit ici décrite et illustrée plus spécialement dans le cadre de son application pour la réalisation de pièces de fonderie. L'invention pourra être exploitée par la réalisation de toutes pièces ou éléments en matériau moulable, par exemple en béton. L'invention vise plus spécialement à réaliser des pièces moulées comportant en leur sein des conduits intérieurs de faible section et de préférence de section constante. Il existe un besoin dans le cadre de la réalisation de pièces relevant de l'aéronautique, de mécanisme à fonctionnement hydraulique et généralement dans des matières ou mécanismes de haute technologie (énergie nucléaire et réalisation d'engins spaciaux, etc...) pour la réalisation de pièces de fonderie comportant des conduits de faible section et de forme souvent complexe. La réalisation de ces conduits par usinage est limitée à des sections linéaires rectilignes et conduit à des opérations complexes longues et coûteuses. Il est donc souhaitable de pouvoir fabriquer des pièces obtenues par moulage (réalisées soit dans un moule sable, soit en coquilles), et comportant intérieurement des conduits, venus de moulage, conduits qui peuvent cependant ne présenter que des sections très faibles. Or de telles sections ne sont pas actuellement réalisables par un procédé de noyautage sable et la mise en oeuvre de cette technique devient radicalement impossible lorsque l'on veut réaliser des formes complexes et sur des longueurs importantes. Or il peut être parfois nécessaire de prévoir des parcours de canalisation de faible section sur des longueurs élevées à l'intérieur de la pièce et selon des parcours curviformes complexes par exemple en hélices. On connait sans doute des procédés dans lequel on met en place au sein du moule des noyaux linéaires formés de plusieurs éléments concentriques ; cependant la mise en oeuvre de ces procédés pose des problèmes au niveau de l'extraction des noyaux ainsi mis en place ; il se trouve fréquemment que la paroi du noyau adhère à la pièce moulée et il est alors difficile d'en assurer l'extraction de sorte que la pièce, de même que le noyau sont perdus. Or la présente invention permet de constituer précisément des noyaux épousant le parcours de la canalisation à réaliser et dont la mise en oeuvre est particulièrement efficace tant au niveau de la préparation du moule qu 'au niveau de la rétraction du noyau après réalisation de la pièce moulee. A cet effet l'invention -concerne un procédé de réalisation de pièces en matière moulée, notamment en alliages légers et obtenues par fonderie, et du type dans lequel on met en place au sein du moule un noyau linéaire de section et de parcours correspondant au canal à réserver au sein de la pièce moulée, le noyau filiforme débordant à l'extérieur pour permettre son extraction de la pièce après moulage, et le procédé est caractérisé en ce que ledit noyau est constitué d'une ame en fil métallique déformable et associée à une gaine tubulaire concentrique réalisée en fils tressés. Cette gaine tubulaire tressée peut être réalisée en fils d'acier, fils de cuivre, fibres de verre, fibres de carbone, fibres céramiques, etc... La réalisation du noyau offrant une paroi en fils tressés permet d'assurer des résultats remarquables dans la mise en oeuvre du procédé. On obtient en effet au niveau du surfaçage des parois intérieures des canalisations une régularité et un parfait aspect lisse et continu qui permet d'une part un dégagement facile du noyau après moulage et d'autre part répond au besoin d'une circulation rhéologique parfaite du liquide au sein de la canalisation lors de la mise en fonctionnement de la pièce. De préférence le fil central métallique est constitué en matériau malléable tel que le cuivre ou l'acier doux ou en un matériau non malléable, mais déformable, tel que l'acier à ressort. Plus particulièrement on réalise un noyau en assurant la mise en place autour du fil central formant l'âme, d'une pluralité de gaines enfilées concentriquement pour aboutir au diamètre souhaité. Selon une particularité de la mise en oeuvre de l'invention on insère dans le moule une structure complexe formant un noyau intérieur formé d'une pluralité de fils, chacun associé à une gaine extérieure, les fils étant ramifiés de façon à constituer après moulage un parcours de canalisations confluentes et raccordées entre elles. Selon une autre caractéristique dans la mise en oeuvre de l'invention on réalise un rétrécissement de section ou une striction dans le fil constituant l'âme centrale, de façon à réaliser une zone de faiblesse permettant de diviser le fil en une dualité de sections chacune susceptible d'être extraite séparément par son extrémité débordante au-delà du moule après réalisation de la pièce. De préférence, la striction est réalisée dans la partie centrale d'une zone coudée en permettant de diviser la zone coudée en deux moitiés et en limitant ainsi les forces de friction qui s'opposeraient à la rétraction du fil. Selon une autre caractéristique de l'invention, le fil constituant l'âme centrale et associé à sa gaine périphérique, après son insertion au sein du moule, selon le parcours souhaité pour le canal à réaliser, est mis sous tension pour assurer une parfaite rigîdification du noyau ainsi réalisé. Selon une autre variante de réalisation, le fil central est prévu avec une section tubulaire. Plus spécialement, dans ce cas, le fil central comportant une section tubulaire reçoit une ouverture latérale dans laquelle est engagé un fil associé et sa gaine périphérique, ce fil latéral étant ainsi ramifié au fil principal en assurant une parfaite jonction du fil ramifié sur le fil principal pour réaliser deux canalisations confluentes. L'invention concerne également un noyau pour moule de fonderie caractérisé en ce qu'il est constitué d'un fil formant une ame centrale en métal déformable et associé à une gaine extérieure réalisée en fils tressés. L'invention concerne enfin les objets ou pièces obtenues par moulage par la mise en oeuvre du procédé tel que défini ci-dessus et en utilisant un noyau comme ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit et qui est donnée en rapport avec diverses formes de réalisation présentées à titre d'exemples. Les figures 1,2,3,4,5 et 6 représentent des formes de réalisation de pièces moulées en coupe obtenues par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, chaque figure comportant d'un côté une vue en coupe du moule associé à son noyau selon l'invention tandis que à côté de la vue du noyau est représentée la vue de la pièce ainsi réalisée et en coupe. La figure 7 représente plusieurs variantes de réalisation de noyaux selon l'invention selon des sections diverses. La figure 8 montre une vue en coupe d'un raccordement d'un fil ramifié sur un fil principal tubulaire. La figure 9 donne une vue de détail et agrandie ce la réalisation d'un noyau filiforme selon l'invention. La figure 10 donne enfin un exemple d'un moule à noyau et de la pièce correspondante pourvue de canalisations ramifiées. On voit selon l'ensemble des figures que dans un moule de forme appropriée 3, est mis en place débordant vers l'extérieur à chaque extrémité, un noyau filiforme constitué d'un fil ou âme centrale 1 sur lequel est engagée concentriquement une tresse tubulaire ou gaine tressée en fils 2, par exemple de cuivre, d'acier, de verre, ete... Ce fil central étant souple peut par conséquent épouser toute sorte de configuration qu'il est facile de lui donner manuellement ou par mise en place sur un gabarit, mandrin, etc... ; de même, cette souplesse permettra l'extraction dudit fil central lors du démontage. Et les figures 1 à 6 montrent diverses réalisations de pièces 4 comportant des canalisations intérieures 5, réalisées à partir des moules à noyau selon l'invention. La demanderesse a pu ainsi réaliser des noyaux droits ou rayonnés à génératrice constante. il est ainsi possible de réaliser une canalisation droite sur une longueur de 600 millimètres et pour un diamètre descendant jusqu' 0,3 millimètre de section. Il est également possible de réaliser des canalisations selon un parcours rayonné, la section de la canalisation descendant jusqu'à 3 millimètres et le rayon étant inférieur à 50 miLlimètres. On voit que selon les figures 1 à 6 on peut réaliser ainsi des canalisations internes de longueurs considérables irréalisables dans le cadre de la mise en oeuvre d'un procédé par noyau sable et selon des formes et géométries complexes. Il est possible de combiner dans le cadre de la réalisation la mise en place de noyaux sable traditionnels avec l'insertion de noyaux métalliques filiformes selon l'invention. il est également possible selon l'invention de réaliser des ramifications c'est-à-dire des canalisations confluentes 5 comme on le voit par exemple à la lumière de la figure 10. Dans le cas de configurations complexes notamment fortement coudées ou dans le cas de canalisations comportant des ramifications, il est souhaitable de réaliser une strict ion 6 c'est-à-dire une diminution de section visible sur la figure 9 permettant de réaliser une zone de faiblesse qul, lors de la traction sur les extrémités des noyaux filiformes, permettra une division du noyau en deux sections chacune extraite par son extrémité débordante. Dans le cadre de l'exemple de la figure 10, on voit qu'il est facile de réaliser au niveau de chaque ramification secondaire 5,5,5" sur la canalisation principale 5, une strict ion sensiblement au niveau même de la ramification de façon à permettre de détacher chacun des noyaux secondaires 1,1',1", etc... le noyau principal 1 étant extrait ainsi linéairement. On précisera que les noyaux obtenus selon des formes diverses peuvent ensuite être éventuellement réutilisés et remoulés après remise en forme dans le moule général. Selon une forme de réalisation non représentée, on peut obtenir à partir d'un jeu de gaines 2 de sections croissantes, un noyau de diamètre approprié en enfilant successivement de façon concentrique plusieurs gaines l'une sur l'autre de sorte que on réalise ainsi un ensemble unitaire homogène et de diamètre approprié. On pourrait également à cet effet, faire évoluer le diamètre de l'âme centrale dans la limite des possibilités d'extraction. Le diamètre de noyaux peut ainsi évoluer de moins de 1 à plus de 20 millimètres. De préférence, on appliquera sur le noyau filiforme de l'invention un matériau de démoulage à propriété de non adhérence permettant le dégagement du noyau. Ce dégagement pourra être effectué par traction et retrait initial du fil central 1, après quoi la gaine 2 réalisée en matériau souple devient auto-rétractable, en se contractant sur elle-même lors de la traction. Le noyau de l'invention pourra ainsi recevoir sur la paroi extérieure de la gaine une application de graphite zircon ou talc avant la mise en place au sein du moule. Il est également recommandé de procéder à un chauffage de l'ensemble par étuvage ou au chalumeau avant utilisation. On peut ainsi obtenir de façon étonnamment simple et pratique dans le cadre de la réalisation de l'invention des pièces comportant des canalisations internes pour circulation de fluides par exemple des circuits de refroidissement sur des moteurs thermiques ou insertion protégée de câbles ou fils électriques à l'intérieur de pièces. En outre la mise en oeuvre de l'invention permet d'obtenir des pièces de santé parfaite sans aucune présence de souflure autour du noyau ce qui a été confirmé par les examens radioscopiques auxquels il a été procédé dans le cadre des essais conduits par la demanderesse. On comprend en effet que les noyaux métalliques contrairement à ce qui se passe pour le cas d'un noyautage sable, se présente comme établissant un pont thermique de refroidissement vers l'extérieur après coulage de la matière en fusion et permettant une circulation des gaz ou de l'air dilaté par l'intérieur du noyau. Pour les petits diamètres, il n'a pas été constaté de déformation excessive sur des longueurs importantes quelle que soit l'épaisseur du métal autour du noyau, notamment lorsque l'on utilise des gaines constituées de fibres de verre ou de céramique. On pourra réaliser des noyaux de section de préférence constante mais comportant des conformations et profils variés en allant du profil le plus simple qui sera un profil cylindrique, à des profils carrés, triangulaires ou rectangulaires comme représenté à la figure 7. L'invention sera applicable à la réalisation de pièces moulées notamment en alliages d'aluminium mais il est possible d'utiliser le procédé dans le cadre de la mise en oeuvre de nombreux alliages non ferreux notamment des alliages légers à base de cuivre ou de zinc (ZAMAC) ainsi que pour la réalisation de pièces en matière synthétique thermoplastique dans le cadre de la plasturgie, ou encore dans le cas de matières minérales moulables à base de ciment, béton, chaux, plâtre, terre cuite, céramique, verre ou analogue. REVENDICATIONS 1 - Procédé de réalisation de pièces en matière moulée, notamment en alliages légers et obtenues par fonderie, et du type dans lequel on met en place au sein du moule un noyau linéaire de section et de parcours correspondant au canal à réserver au sein de la pièce moulée, le noyau filiforme débordant à l'extérieur pour permettre son extraction de la pièce après moulage, caractérisé en ce que ledit noyau est constitué d'une âme en fil métallique (1) déformable et associée à une gaine tubulaire (2) concentrique réalisée en fils tressés, tels que fils de cuivre ou d'acier ou fibres de verre, de carbone ou de matière céramique. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fil central métallique (1) est constitué en matériau malléable tel que le cuivre ou en acier doux ou non malléable, mais susceptible d'être extrait au démoulage. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on réalise un noyau en assurant la mise en place autour du fil central (1) formant l'âme, d'une pluralité de gaines (2) enfilées concentriquement pour aboutir au diamètre souhaité. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on réalise un noyau à partir d'une gaine associée à au moins deux âmes de diamètres diffé- rents. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on insère dans le moule une structure complexe formant un noyau intérieur formé d'une pluralité de fils, chacun associé à une gaine extérieure, les fils étant ramifiés de façon à constituer après moulage un parcours de canalisations confluentes et raccordées entre elles. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on réalise un rétrécissement (3) de section ou une striction dans le fil (1) constituant l'amie centrale, de façon à réaliser une zone de faiblesse permettant de diviser le fil en une dualité de sections chacune susceptible d'être extraite séparément par son extrémité débordante au-delà du moule après réalisation de la pièce. 7 - Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que la striction (3) est réalisée dans la partie centrale d'une zone coudée en permettant ainsi de diviser la zone coudée en deux moitiés et en limitant ainsi les forces de friction qui handicaperaient la rétraction du fil. 8 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le fil (1) constituant l'âme centrale et associé à sa gaine périphérique (2), après son insertion au sein du moule, selon le parcours souhaité pour le canal à réaliser, est mis sous tension pour assurer une parfaite rigidification du noyau ainsi réalisé. 9 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le fil central (1) est prévu avec une section tubulaire. 10 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le fil central (1) comportant une section tubulaire reçoit une ouverture latérale dans laquelle est engagé un fil associé et sa gaine périphérique, ce fil latéral étant ainsi ramifié au fil principal en assurant une parfaite jonction du fil ramifié sur le fil principal pour réaliser deux canalisations confluentes. 11 - Noyau pour moule de fonderie, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un fil formant une âme centrale (1) en métal déformable et associé à une gaine extérieure 2 réalisée en fils tressés. 12 - Objets ou pièces obtenues par moulage par la mise en oeuvre du procédé tel que défini (selon l'une des revendications 1 à lO)et en utilisant un noyau (selon la revendication 11).