Brevet FR2684916A1 — publié le 19930618

L'invention concerne la fabrication d'articles en matière plastique et, en particulier, mais non exclusivement, la fabrication d'articles selon le procédé dit "à noyau perdu", dans lequel la matière plastique est moulée à l'aide d'un élément de moule formant noyau fusible, pouvant être constitué par une pluralité de segments et qui, après moulage, est enlevé par chauffage de l'élément de moule formant noyau jusqu'à la fusion, de manière à pouvoir s'écouler d'une cavité définie dans celui- ci par la matière plastique moulée. Un problème qui se pose fréquemment dans la fabrication d'articles en matière plastique faisant appel à une technique de moulage est qu'il se produit des formations parasites, telles que, par exemple, des bavures ou jointures de matériau excédentaire au voisinage du point d'injection de matériau dans le moule Ces formations parasites apparaissent également en d'autres endroits de l'article lorsque le moulage est effectué à l'aide d'un moule du type à plusieurs segments. Dans la fabrication de précision d'articles pour l'industrie mécanique, l'enlèvement des bavures et autres formations parasites doit se faire avec précaution, ce qui implique une augmentation de temps de fabrication et de prix de revient Cet enlèvement est particulièrement difficile si ces formations sont situées sur des surfaces difficilement accessibles de la pièce moulée, comme dans le cas d'un article de forme complexe, moulé selon la technique de moulage dite à noyau perdu avec un moule à plusieurs segments. La difficulté d'enlever ces protubérances parasites n'est pas excessive à condition de choisir des matières plastiques de type particulier, telles que des matières plastiques thermodurcissables Toutefois, dans de nombreux produits, la fragilité relative et le coût élevé des matières plastiques thermodurcissables, comparativement, par exemple, aux matières thermoplastiques, font que les matières plas- tiques thermodurcissables ne conviennent pas. La présente invention vise à prévoir un procédé per- mettant d'éviter ou d'atténuer ledit problème de formations parasites, classiquement lié à la fabrication des produits en matière plastique et, en particulier, en matériaux thermo- plastiques. Selon l'un des aspects de l'invention, il est prévu un procédé de fabrication d'un article en matière plastique moulée comprenant l'utilisation d'un moule à plusieurs segments, en matériau fusible, définissant, au moins en partie, une cavité pour le moulage des matières plastiques dans lequel, avant le moulage de la matière plastique, les segments du moule sont disposés dans une orientation prédéterminée les uns par rapport aux autres, et les zones de bordure des surfaces en opposition des segments sont soumises à l'énergie d'un faisceau laser pour assembler mutuellement les segments du moule, au moins dans ladite zone de bord et pour enlever les formations parasites éventuelles desdites zones de bord. L'invention prévoit en outre un procédé dans lequel, au moins l'une desdites zones de bord est pourvue d'une formation parasite en forme de nervure, servant de source de matériau de remplissage lors de son chauffage au faisceau laser, pour remplir les petits interstices entre les surfaces opposées des segments du moule et faciliter la formation d'un joint à surface lisse. L'une desdites surfaces opposées peut être pourvue d'une formation en butée déformable qui se déforme, de préférence, lorsque les surfaces opposées sont sollicitées l'une vers l'autre, de manière à créer sensiblement un joint entre les deux La formation en butée peut s'étendre longitudinalement, de préférence de façon continue, et est disposée, de préférence, à proximité de l'une desdites zones de bord devant être soumise à ladite énergie du faisceau laser La formation s'étendant longitudinalement peut être rectiligne et/ou courbe. Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un procédé de fabrication d'un article moulé en matière plastique dans lequel ledit article est réalisé selon une technique connue en soi, provoquant une formation parasite sur ledit article, ce dernier étant soumis à l'énergie d'un faisceau laser dirigé sur la formation parasite On peut utiliser le faisceau laser pour enlever la formation parasite par découpage ou par fusion, de manière à le raccorder au matériau adjacent constituant le corps de l'article en matière plastique. L'invention prévoit, en particulier, que la matière plastique sera une matière de type thermoplastique. Toutefois, on peut utiliser également des matériaux thermodurcissables. De préférence, l'énergie du faisceau laser est dirigée sur la surface de l'article en matière plastique ou sur le moule à plusieurs segments, dans une direction sensiblement perpendiculaire, soit à la surface de l'article en matière plastique, au voisinage de la formation parasite, soit sensiblement perpendiculaire à la surface du moule, au voisinage d'une zone de bord localisée. L'énergie du faisceau laser peut être appliquée selon un procédé quelconque connu, et peut être convenablement désaccordée lorsqu'un faible niveau d'énergie est requis, comme dans les cas copurants Pour créer un joint uniforme entre deux segments d'un moule à plusieurs segments, et pour éviter ainsi toutes irrégularités de surface dans les zones opposées de l'article moulé, il est particulièrement sou- haitable d'utiliser une impulsion laser modelée, adaptée de manière à éviter la pointe d'énergie initiale au cours de chaque impulsion. La présente invention prévoit également que, dans une paire de segments de moule en matériau fusible comportant des surfaces respectives opposées l'une par rapport à l'autre, lorsqu'ils sont assemblés de manière à définir, au moins en partie, un moule, l'une des surface soit pourvue d'une zone de réception (telle qu'une rainure ou une fente) ménagée dans un bord, exposée lorsque les surfaces opposées sont en contact et que l'autre surface soit pourvue d'un bord exposé de façon analogue, muni d'une nervure de remplissage, de manière que l'énergie du rayon laser appliquée sur la nervure de remplissage ou à proximité de celle-ci, provoque l'écoulement du matériau excédentaire de la nervure de remplissage dans la zone de réception, de manière à la remplir Les deux segments de moule peuvent être réunis par ledit matériau coulant dans la zone de réception. La présente invention prévoit également que, dans une paire de segments de moule en matériau fusible, comportant des surfaces respectives opposées l'une par rapport à l'autre pour définir, au moins en partie, un moule, au moins l'une desdites surfaces soit pourvue d'une formation en butée déformable, agencée pour se déformer lorsque lesdites surfaces sont sollicitées l'une vers l'autre De préférence, la formation en butée est, longitudinalement, sensiblement continue de manière à former un joint sensiblement continu entre les surfaces opposées lorsqu'elles sont sollicitées l'une vers l'autre De préférence, la formation en butée est prévue sur ladite surface opposée située dans une position voisine d'un bord de la surface devant être soumise à l'énergie du faisceau laser. Il n'est pas essentiel que les deux segments de moule soient réunis sur une zone de bord exposée ou uniquement sur celle-ci Les segments de moule peuvent être soumis à une technique de soudage en profondeur, dans laquelle les surfaces opposées sont soudées mutuellement dans une position située dans le corps du matériau du moule, au dessous de la zone de bord exposée. 2684916 D'autres buts, avantages et caractéristiques appa- raîtront à la lecture de la description des modes de réalisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard des dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective d'une paire de segments de moule selon la présente invention, et la figure 2 est une vue en perspective d'une paire de segments de moule selon un autre mode de réalisation de la présente invention. La figure 1 illustre deux segments de moule identiques , 11 prévus pour être assemblés mutuellement par un procédé selon la présente invention Chaque segment de moule 10, 11 est de forme tubulaire, sensiblement semicirculaire et comprend une paire de surfaces 12, 13 en opposition par rapport aux surfaces de l'autre segment Un segment 10 est pourvu de zones formant surface de contact 12, dont les bords tournés radialement vers l'intérieur sont pourvus d'une formation en forme de nervure parasite 14 constituée par le matériau du segment de moule Les faces 13 de l'autre segment de moule 11 sont pourvues de rainures 15, s'étendant longi- tudinalement, ménagées également dans leurs bords intérieurs radiaux. Lorsque les deux segments de moule sont assemblés mutuellement, dans la configuration illustrée sur les dessins annexés, l'énergie d'un faisceau laser est dirigée sur chaque nervure de remplissage 14, typiquement à l'aide d'un ensemble à fibres optiques susceptible d'être introduit dans l'alésage ( 16) défini par la paire de segments L'ensemble de fibres optiques est incurvé de manière à diriger l'énergie du faisceau laser radialement vers l'extérieur, dans une direction sensiblement perpendiculaire à la zone de surface localisée d'une paire de bords exposés des surfaces opposées. Le niveau d'énergie est réglé de manière à provoquer un écoulement de matériau, de la nervure de remplissage 14 jusque dans la rainure adjacente 15, servant de zone de réception de ce matériau Le niveau de chaleur appliqué est suffisant pour amollir le matériau moulé qui définit la rainure 15 s'étendant longitudinalement et de manière à former un joint entre les deux segments de moule au moyen du matériau de la nervure de remplissage. Le procédé décrit plus haut est appliqué lorsque la nervure de remplissage et la rainure sont tournées l'une vers l'autre, verticalement en remontant, de manière que le matériau de la nervure de remplissage ait naturellement tendance à couler dans la rainure Après quoi, tout en maintenant les deux segments de moule par des moyens extérieurs (non représentés) dans la position relative requise, on effectue une rotation des segments de 1800 autour de l'axe longitudinal de l'alésage 16 et on applique le procédé ci- dessus à l'autre nervure de remplissage et à la rainure. On obtient ainsi un moule comportant un alésage sensiblement uniforme, dans lequel un article peut être moulé sans formation de jointures ou bavures ou autres formations parasites qui apparaîtraient sinon normalement si l'on utilisait un simple moule, composé de deux segments semi- cylindriques, maintenus directement en prise en butée. Il n'est pas essentiel que les nervures de remplissage 14 soient tournées face à face, radialement vers l'intérieur. Dans une variante du procédé décrit plus haut, les nervures de remplissage 14 peuvent être ménagées sur les bords tournés radialement vers l'extérieur des zones des faces tournées radialement vers l'extérieur, les rainures 15 étant alors ménagées sur les bords des faces 13 dirigés radialement vers l'extérieur. La figure 2 représente les deux segments de moule 20, 21, chacun d'eux étant de forme tubulaire, sensiblement semi- cylindrique et comprenant une paire de faces 22, 23 tournées vers les faces opposées de l'autre segment Un segment 21 comprend deux faces 23, chacune d'elles étant ménagée à proximité de leur bord intérieur radial 24, avec une petite formation en butée déformable 25 réalisée monobloc avec le matériau du segment et s'étendant de façon continue sur la face, paralllèlement à l'axe longitudinal du segment Les faces 22 de l'autre segment 20 sont planaires. En service, les deux segments sont sollicités mutuellement de manière à provoquer la déformation des formations en butée 25 contre les faces opposées 23 de l'autre segment afin qu'elles aient tendance à s'encastrer dans ces dernières On établit ainsi un contact continu entre les deux paires de surfaces opposées, ce qui contribue à assurer une exécution adéquate des soudures continues entre chaque paire de surfaces opposées grâce à l'application ultérieure de l'énergie du faisceau laser. Les segments de moule peuvent être réalisés à partir d'un alliage de métal à basse température de fusion, tel qu'un alliage plomb-étain- antimoine ou étain-bismuth, et sont susceptibles d'être récupérés après fusion en les retirant de l'article en matière plastique moulée Le procédé selon la présente invention n'est basé sur aucun matériau autre que le matériau des segments de noyau du moule pour assurer leur assemblage de manière à les utiliser comme moule et le matériau du noyau de moule peut donc être facilement recyclé sans nécessiter une séparation des matières étrangères, comme dans le cas ou l'on utiliserait, par exemple, une technique d'assemblage par collage ou par soudage pour assembler les deux segments. Lorsque l'invention est appliquée pour enlever des formations parasites sur un article en matière plastique, ledit article peut être pré- moulé en ménageant un creux au voisinage de la zone de l'article dans laquelle une bavure ou une formation parasite analogue aurait tendance à se former, de manière à utiliser l'énergie du faisceau laser pour provoquer la fusion de la formation parasite dans le creux et son accumulation à l'intérieur de ce dernier En variante, on peut utiliser l'énergie du faisceau laser pour enlever les bavures ou jointures par une opération de coupe. REVENDICATIONS 1 Un procédé de fabrication d'un article en matière plastique moulée, caractérisé en ce qu'il comprend l'utilisation d'un moule à plusieurs segments ( 10,11; 20,21) en matériau fusible définissant, au moins en partie, une cavité ( 16) pour le moulage d'un matériau plastique dans lequel, avant le moulage du matériau plastique, les segments ( 10, 11; 20, 21) du moule sont disposés selon une orientation prédéterminée les uns par rapport aux autres, et les zones de bord ( 14, 15) des surfaces opposées ( 12,13; 22,23) des segments sont soumises à l'énergie d'un faisceau laser pour réunir les segments du moule, au moins dans ladite zone de bord, et enlever toutes formations parasites dans ladite zone de bord. 2 Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu dans, au moins l'une desdites zones de bord, une formation en nervure parasite ( 14) agencée pour servir de source de matériau de remplissage lorsqu'on la chauffe. 3 Un procédé selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce qu'il est prévu une formation en butée déformable 525) sur, au moins, l'une desdites surfaces opposées ( 22, 23) adaptée, de préférence, pour se déformer lorsque lesdites surfaces opposées sont sollicitées l'une vers l'autre. 4 Un procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend l'utilisation d'une formation en butée ( 25) longitudinalement continue. Un procédé selon la revendication 3 ou 4, carac- térisé en ce qu'il comprend l'utilisation d'une formation en butée déformable ( 25) ménagée sur l'une desdites surfaces opposées ( 22, 23) sur ou près de l'une de ses zones de bord, soumise à ladite énergie du faisceau laser. 6 Un procédé selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'énergie du faisceau laser est dirigée sur la surface du moule en plusieurs segments, dans une direction sensiblement perpendiculaire à la surface du moule, au voisinage d'une zone de bord localisée d'une surface opposée. 7 Un procédé de fabrication d'un article en matière plastique moulée, caractérisé en ce qu'un article en matière plastique moulée est formé par une technique connue en soi, provoquant une formation parasite sur l'article, ledit article étant soumis alors à l'énergie d'un faisceau laser dirigé sur la formation parasite. 8 Un procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on utilise l'énergie du faisceau laser pour enlever la formation parasite par un effet de coupe. 9 Un procédé selon la revendication 7 ou 8, carac- térisé en ce qu'on utilise l'énergie du faisceau laser pour provoquer la fusion de la formation parasite et la mélanger avec le matériau adjacent formant le corps de l'article. Un procédé selon l'une quelconque des reven- dications 7 à 9, caractérisé en ce que l'énergie du faisceau laser est dirigée sur la surface de l'article en matière plastique dans une direction sensiblement perpendiculaire à la surface de l'article, au voisinage de la formation parasite. 11 Un procédé de fabrication d'un article par un procédé de moulage, caractérisé en ce que les formations parasites quelconques se produisant en cours de fabrication sont enlevées en les soumettant à l'énergie d'un faisceau laser. 12 Une paire de segments de moule ( 10, 11) en matériau fusible, dotés de surfaces respectives ( 12, 13) en opposition l'une par rapport à l'autre après avoir été assemblées, de manière à définir, au moins en partie, un moule, caractérisés en ce que l'une desdites surfaces ( 13) est pourvue d'une zone de réception ( 15) dont un bord est exposé lorsque les surfaces en opposition sont en contact, l'autre surface ( 12) là étant pourvue, sur le bord exposé de façon similaire, d'une nervure de remplissage ( 14) de manière que l'énergie d'un rayon laser appliquée sur et au voisinage de la nervure de remplissage provoque l'écoulement du matériau parasite de la nervure de remplissage ( 14) dans la zone de réception ( 15) et la remplisse. 13 Une paire de segments de moule selon la reven- dication 12, caractérisée en ce que ladite zone de réception ( 15) comprend une rainure, une feuillure ou une formation analogue. 14 Une paire de segments de moule ( 20,21) en matériau fusible comportant des surfaces respectives ( 22, 23) en opposition l'une par rapport à l'autre après assemblage, de manière à définir, au moins en partie, un moule, caractérisée en ce qu'au moins l'une desdites surfaces ( 23) est pourvue d'une formation en butée déformable ( 25) agencée pour se déformer lorsque lesdites surfaces ( 22, 23) sont sollicitées l'une vers l'autre. Une paire de segments de moule selon la revendication 14, caractérisée en ce que ladite formation en butée déformable ( 25) est sensiblement continue longi- tudinalement, de manière à former un joint sensiblement continu entre lesdites surfaces opposées ( 22, 23) lorsque lesdites surfaces sont sollicitées l'une vers l'autre.