Brevet FR2667013A1 — publié le 19920327

On connaît, notamment par FR-A-2 566 322, des outillages de moulage d'une pièce réalisée en matériau composite, un tel outillage comprenant une matrice rigide ; un couvercle rigide de fermeture de la matrice, susceptible d'être rendu solidaire de la matrice ; un poinçon constitué par une paroi susceptible d'être déformée, contenu à l'intérieur de la matrice et comportant un rebord susceptible d'être pincé entre la matrice et le couvercle. Selon la technique connue, la pression appliquée à l'élément déformable est obtenue par l'intermédiaire d'un insert métallique rigide soumis aux efforts d'application d'un vérin hydraulique, et d'un élastomère silicone qui se dilate sous l'effet de la chaleur. Bien que, en théorie, les efforts engendrés soient isostatiques, il est constaté, qu'en pratique, il est très difficile de contrôler la pression dont les effets s'exercent sur le matériau à mouler. L'invention a pour but l'obtention d'un meilleur contrôle des effets de la pression et d'une simplification de l'outillage de finition de la pièce moulée. A cet effet, selon l'invention, les caractéristiques suivantes sont adoptées : a) la paroi du poinçon est préformée et a une forme externe initiale sensiblement complémentaire de la forme interne de la pièce à réaliser ; b) le poinçon, après pincement de son rebord entre la matrice et le couvercle, délimite avec ce dernier une enceinte gonflable, ledit pincement étant réalisé avec réalisation d'une étanchéité ; c) un conduit d'admission d'un fluide sous pression à l'intérieur de ladite enceinte débouche dans la face du couvercle délimitant l'enceinte. Les avantageuses dispositions suivantes sont en outre de préférence adoptées - le poinçon comporte au moins une zone renforcée par addition à la matière le constituant, dans chacune desdites zones renforcées, d'un matériau complémentaire de renforcement, tel qu'une charge de silice - au moins une zone renforcée est adjacente à une arête formée par l'intersection de deux faces distinctes que comporte ledit poinçon - selon une première variante, la matrice munie dudit couvercle est placée entre les plateaux d'une presse qui assure l'assujettissement du couvercle sur la matrice, cependant qu'un moyen de chauffage, tel qu'un plateau chauffant de la presse, assure le chauffage du fluide admis à l'intérieur de ladite enceinte - selon une deuxième variante, le couvercle est assujetti à la matrice par un dispositif autonome d'assujettissement, l'ensemble de la matrice et du couvercle préalablement fixé sur la matrice par l'intermédiaire dudit dispositif d'assujettissement étant placé à l'intérieur d'un four de chauffage du fluide admis à l'intérieur de ladite enceinte. Les avantages principaux de l'invention résident effectivement dans l'obtention d'un meilleur moulage, plus régulier qu'auparavant et d'une finition améliorée de la pièce moulée achevée. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la description de réalisations donnée ci-dessous à titre d'exemple. Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels - les figures 1 et 2 sont des coupes de deux outillages conformes à l'invention ; et, - les figures 3 et 4 montrent, schématiquement, deux installations de mise en oeuvre des outillages des figures 1 et 2, respectivement. Les réalisations représentées concernent des moules pour la réalisation de pièces en matériaux composites tels que des résines armées de fibres de renforcement. Chacun des moules des figures 1 et 2 comprend - une matrice rigide 1 comportant une ouverture 2 délimitée par un rebord 3, plan dans les exemples représentés - un couvercle 4 susceptible de recouvrir ladite ouverture et d'être assujetti à la matrice 1 par des moyens divers, tels que ceux représentés sur les figures 3 et 4 - un poinçon 5 constitué par une paroi en élastomère silicone, déformable, évidée, préformée avec une face externe SA sensiblement complémentaire de celle de la face interne 6A de la pièce 6 à mouler ;; - une jaquette 7, mince (épaisseur de l'ordre de 0,5 mm), réalisée en un matériau poreux, tel qu'un feutre, interposée entre, d'une part, la face externe SA du poinçon 5, d'autre part, à sa partie supérieure, la face interne 1A de la matrice 1, et, à sa partie inférieure, la face interne 6A de la pièce 6 - des conduits 8, qui traversent la partie supérieure des parois de la matrice, débouchent dans la matrice 1 en regard de la jaquette poreuse 7, et sont reliés à un dispositif (non représenté) de mise sous vide du volume délimité entre la matrice 1 et la face externe SA du poinçon 5 en étant en outre susceptibles d'être munis de valves de raccordement ; en variante, les conduits 8 pourraient être raccordés à la pression atmosphérique - un conduit 9 d'admission, à l'intérieur de l'enceinte 10 délimitée par la face interne 5B du poinçon 5 et le couvercle, d'un fluide sous pression, conduit 9 qui débouche à l'intérieur de cette enceinte 10, dans la face 4A du couvercle 4 qui délimite l'enceinte qui est relié à une source de fluide sous pression, telle qu'une pompe (également non représentée), et qui est muni de valves d'arrêt de maintien de la pression et de relâchement de la pression dans l'enceinte 10. A noter que le poinçon 5 comporte un rebord 11, qui est placé, et en fait pincé entre le rebord 3 de l'ouverture 2 de la matrice et le couvercle 4 et réalise ainsi une étanchéité entre ces deux pièces. Par ailleurs, la face externe SA de chaque poinçon 5 comporte en coupe deux faces verticales et un fond horizontal (figure 1) ou légèrement incliné par rapport à l'horizontale (figure 2) qui délimitent à leurs intersections deux arêtes 5C. Dans les zones 12 adjacentes auxdites arêtes, le matériau constitutif du poinçon 5 - ici, un élastomère silicone -, est chargé en un matériau de renforcement qui en augmente la densité et la dureté. Le moule de la figure 1 peut, par exemple, être placé entre les plateaux 13 et 14 d'une presse 15, qui maintiennent le couvercle 4 fermement assujetti à la matrice 1, en réalisant l'étanchéité entre le rebord 11 du poinçon 5 et lesdits couvercle et matrice. En outre, le plateau supérieur 14 peut être chauffant (résistance électrique 16) permettant ainsi de chauffer le fluide sous pression introduit dans l'enceinte 10. Le plateau inférieur peut également être chauffant. Le moule de la figure 2, tel qu'utilisé dans la disposition de la figure 4, a son couvercle 4 assemblé à la matrice 1 au moyen de tirants 17, qui traversent de part en part ses parois, et d'écrous 18. Ce moule est placé à l'intérieur d'un four 19 de chauffage du fluide sous pression contenu dans l'enceinte 10. Les remarques suivantes peuvent alors être formulées - le fait que la forme externe SA du poinçon 5 soit déjà proche, en l'absence de tout fluide sous pression à l'intérieur de l'enceinte 10, de la forme de la face interne 6A de la pièce 6 à mouler, qu'en outre le matériau dans lequel la pièce 6 est réalisée est une résine armée de fibres, permet de placer les différents éléments dans une configuration proche de la configuration finale - l'admission d'un fluide sous pression à l'intérieur de l'enceinte 10 permet ainsi de réaliser l'opération de finition de pièces 10 déjà ébauchées - la transmission des forces de la pression régnant dans l'enceinte 10 aux parois du poinçon 5 est isostatique, ce qui est gage de l'obtention d'une finition satisfaisante des surfaces de la pièce 6 - de plus, lors du chauffage du fluide sous pression enfermé dans l'enceinte 10, il y a gonflage du poinçon 5 (en élastomère silicone) et par suite élévation de la pression à l'intérieur de l'enceinte 10 ; le circuit de mise en pression peut être mis en service ou hors service à tout moment choisi, la pression ayant une valeur réglable au moyen d'un détendeur - le rebord 11 du poinçon réalise une double étanchéité : entre lui-même et le couvercle 4, vis-à-vis de la pression régnant dans l'enceinte 10, et, entre lui-même et le rebord 3 de l'ouverture 2 vis-à-vis du vide réalisé au moyen des conduits 8 - les renforcements, par charges complémentaires de silice, par exemple, de la dureté du poinçon 5 dans les zones 12 permettent l'obtention d'une stabilité de forme satisfaisante dudit poinçon et par conséquent une reproduction fidèle des formes désirées de la pièce 6 - enfin, les outillages décrits sont simples, peu coûteux, ne nécessitent pas d'installations spéciales puissantes et coûteuses il s'agit d'ensembles d'outillages particulièrement aptes à permettre la réalisation de pièces 6 en cours de développement, dont les formes définitives risquent de n'être pas encore complètement définies - la jaquette poreuse 7 permet l'évacuation de la pression entre le poinçon 5 et la matrice 1, lors de la dilation (par gonflage) du poinçon 5 et, en outre, absorbe les éventuels déchets résineux de la pièce 6. - les résines utilisées conformément à l'invention sont des polyimides, et les plages de pression sont comprises entre 1 et 1,5 Mpa et celles de températures entre 3000C et 3500C, tout au moins dans les réalisations essayées. L'invention n'est pas limitée aux réalisations représentées, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient leur être apportées sans sortir de leur cadre, ni de leur esprit. REVENDICATIONS 1. Outillage pour le moulage d'une pièce réalisée en matériau composite comprenant - une matrice rigide (1) - un couvercle rigide (4) de fermeture de la matrice, susceptible d'être rendu solidaire de la matrice - un poinçon (5) constitué par une paroi susceptible d'être déformée, contenu à l'intérieur de la matrice et comportant un rebord (11) susceptible d'être pincé entre la matrice et le couvercle, caractérisé en ce que a) la paroi du poinçon est préformée et a une forme externe initiale (5A) sensiblement complémentaire de la forme interne (6A) de la pièce (6) à réaliser b) le poinçon (5), après pincement de son rebord (11) entre la matrice (1) et le couvercle (4), délimite avec ce dernier une enceinte gonflable (10), ledit pincement étant réalisé avec réalisation d'une étanchéité c) un conduit (9) d'admission d'un fluide sous pression à l'intérieur de ladite enceinte (10) débouche dans la face du couvercle (4) délimitant l'enceinte. 2. Outillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poinçon comporte au moins une zone renforcée (12) par addition à la matière le constituant, dans chacune desdites zones renforcées, d'un matériau complémentaire de renforcement, tel qu'une charge de silicone. 3. Outillage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins une zone renforcée (12) est adjacente à une arête (5C) formée par l'intersection de deux faces distinctes que comporte ledit poinçon. 4. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la matrice munie dudit couvercle est placée entre les plateaux (13,14) d'une presse (15) qui assure l'assujettissement du couvercle sur la matrice, cependant qu'un moyen de chauffage (16), tel qu'un plateau chauffant de la presse, assure le chauffage du fluide admis à l'intérieur de ladite enceinte (10). 5. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le couvercle (4) est assujetti à la matrice (1) par un dispositif autonome couvercled'assujettissement (17-18), l'ensemble de la matrice et du couvercle préalablement fixé sur la matrice par l'intermédiaire dudit dispositif d'assujettissement étant placé à l'intérieur d'un four (19) de chauffage du fluide admis à l'intérieur de ladite enceinte (10).