Brevet FR2719249A1 — publié le 19951103

PROCEDE D'IMPLANTATION D'INSERTS METALLIQUES DANS UNE PIECE EN MATIERE PLASTIOUE ET DISPOSITIF La présente invention concerne un procédé destiné à implanter à chaud des inserts métalliques dans une pièce en matière plastique et concerne le dispositif mettant en oeuvre le procédé. Elle concerne plus spécialement des perfectionnements aux procédés actuels permettant une pose précise et fiable. Il est déjà connu différents procédés de mise en place d'un insert dans une pièce en matière plastique. Ces procédés sont, par exemple, le surmoulage ou la pose à chaud. La technique du surmoulage n'est utilisable que dans des cas spécifiques et pose, dans de nombreuses applications, des inconvénients bien connus comme, par exemple, la mise en place dans le moule des différents inserts, et le risque de détérioration du moule lors de sa fermeture si l'un ou l'autre de ces inserts n'est pas correctement mis en place. C'est pourquoi, la technique d'implantation dite à chaud a été développée et est souvent utilisée. Cette dernière technique consiste à positionner l'insert à implanter dans un avant trou préalablement réalisé dans la matière, puis à chauffer l'insert grâce à un doigt d'implantation et à forcer, par application d'un effort, ledit insert chaud à s'enfoncer dans la matière qui se ramollit, par contact avec les parois chaudes de l'insert. Les inserts sont généralement en laiton ou en acier et comprennent une paroi périphérique légèrement conique comprenant des reliefs en saillies qui sont destinés à s'encastrer dans la matière plastique ramollie lors de l'implantation. Lors du refroidissement de la matière il a été remarqué que celle-ci repousse l'insert hors de ladite matière, de la position implantée vers une position finale, selon laquelle celui-ci fait saillie par rapport à la pièce. Ainsi, après implantation, la face supérieure de l'insert se trouve en fait être en saillie par rapport à la face de la pièce. Il faut noter que, de ce fait, cela présente un inconvénient majeur, puisque la remontée de l'insert est totalement aléatoire et ne peut être constante. La présente invention propose un perfectionnement permettant d'implanter les inserts d'une façon sûre et précise en empêchant notamment la remontée de l'insert hors de la matière pendant son refroidissement. Ainsi, selon le procédé de l'invention, l'insert est maintenu par la tête d'implantation dans la position implantée, et ce, pendant le refroidissement de la matière. Selon une caractéristique complémentaire, le procédé comporte une étape complémentaire faisant suite à l'étape proprement dite d'implantation, étape complémentaire pendant laquelle ledit insert est maintenu en position implantée pendant le refroidissement de ladite matière. Selon une autre caractéristique, l'étape d'implantation proprement dite se fait en deux phases successives: - une première phase lors de laquelle un faible effort est maintenu sur l'insert alors que l'insert commence à ramollir la matière; - une deuxième phase lors de laquelle un effort plus important est appliqué sur l'insert afin de le faire pénétrer dans la matière ramollie et de réaliser son implantation. Le procédé de l'invention comporte donc les étapes suivantes: positionnement de l'insert à implanter dans l'avant-trou préalablement réalisé dans la matière de la pièce, descente de la tête d'implantation, afin de mettre en contact le doigt d'implantation avec l'insert; implantation de l'insert dans la matière ramollie par déplacement de la tête d'implantation; - remontée du corps de chauffe et maintien du doigt d'implantation en contact avec l'insert; - remontée du doigt d'implantation pour venir le replacer en contact avec le corps de chauffe. Notons, par ailleurs, que la remontée du corps de chauffe peut être anticipée, c'est-à-dire que l'on peut être amené à remonter avant que l'implantation soit faite à sa profondeur finale pour des raisons d'inertie thermique. L'invention concerne aussi le dispositif destiné à mettre en oeuvre le procédé qui est caractérisé en ce que la tête d'implantation comprend un doigt d'implantation et un corps de chauffe mobile par rapport à ce dernier. Selon une caractéristique, le corps de chauffe est disposé mobile en translation et comprend une cartouche chauffante, tandis que le doigt d'implantation est disposé à l'extrémité d'une tige d'implantation ou similaire et est disposé mobile en translation. Par ailleurs, le corps de chauffe comprend une surface de transfert de chaleur destinée à coopérer avec une surface complémentaire réalisée sur le doigt d'implantation, tandis que le doigt d'implantation comprend une face d'appui destinée à coopérer avec l'insert. 2a D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs. Les figures 1, 2, 3 et 4 illustrent de façon schématique les différentes phases d'implantation d'un insert, la figure 4 illustrant la position finale obtenue avec les procédés traditionnels. Les figures 6 à 9 illustrent les différentes étapes successives du procédé selon l'invention et montrent aussi comment est réalisé le dispositif destiné à le mettre en oeuvre. Les figures 10 et 11 illustrent des détails de deux variantes d'exécution. La figure 12 est une vue représentant une variante de réalisation. La figure 13 est une vue similaire à la figure 5 montrant une autre variante. La figure 14 est une vue schématique globale de l'installation. Le procédé de l'invention est un perfectionnement d'un procédé déjà connu en soi et qui consiste à poser à chaud un insert (1) dans une pièce en matière plastique (2). Les figures schématiques 1 à 3 illustrent un tel procédé qui consiste à positionner l'insert (1) à implanter dans un avant-trou (3) préalablement réalisé dans la matière (20) de la pièce (2), voir figure 1, puis à chauffer l'insert (1) grâce à un doigt d'implantation (4) et à forcer, par application d'un effort F, ledit insert chaud à s'enfoncer dans la matière qui se ramollit par contact avec les parois chaudes de l'insert, voir figure 2. La figure 4 est une illustration montrant un insert implanté de façon classique. Les inserts sont généralement en laiton ou en acier et comprennent, par exemple, un trou central fileté (5) limité périphériquement par une paroi périphérique (6) légèrement conique, dont la base comprend, par exemple, une collerette (7). Pour assurer au mieux la retenue de l'insert, la face externe (8) de la paroi périphérique comprend de façon connue en soit des reliefs en saillies qui sont destinés à s'encastrer dans la matière plastique ramollie lors de l'implantation. Lors du refroidissement de la matière (20) il a été remarqué que celle-ci repousse l'insert (1) hors de ladite matière, de la position implantée de la figure 3 à la position finale de la figure 4, selon laquelle celui-ci fait saillie par rapport à la pièce. Ainsi, après implantation, la face (9) de l'insert (1) est en saillie d'une hauteur "h" par rapport à la face (10) de la pièce (2), la remontée de l'insert n'étant pas maîtrisée, elle ne peut être constante. La présente invention propose un perfectionnement permettant d'implanter les inserts d'une façon sûre et précise en empêchant notamment la remontée de l'insert hors de la matière pendant son refroidissement et poser l'insert tel que dans la position illustrée à la figure 3. Ainsi, selon le procédé de l'invention, l'insert est maintenu par la tête d'implantation dans la position implantée, et ce, pendant le refroidissement de la matière. Avant de décrire avec précision le procédé de l'invention, nous allons décrire le dispositif destiné à le mettre en oeuvre, qui comprend une tête d'implantation (15), mobile en translation, comprenant un doigt d'implantation (4). Ce dernier est disposé à l'extrémité d'une tige d'implantation (17). Par ailleurs, il est prévu un corps de chauffe (18) qui est constitué par un élément indépendant de la tige d'implantation. Ainsi, la tige d'implantation (17) et son corps de chauffe (18) qui l'entoure peuvent se déplacer en translation indépendamment ou simultanément aussi bien vers le haut (H) que vers le bas (B) et inversement, ou plus généralement, vers la position d'implantation que vers la position de repos et inversement. Dans le mode d'exécution des figures 1 à 9, le doigt d'implantation (4) comprend un corps de tête (19) prolongé vers le bas par une saillie d'implantation (30) destinée à coopérer avec le trou central (5) de l'insert. Par ailleurs, ledit corps de tête (19) solidaire de la tige d'implantation, comprend une face inférieure d'appui (21) et une surface périphérique de transfert de chaleur (16). Ladite tige est mobile en translation selon l'axe (XX') de l'insert à implanter pour prendre une position haute et une position basse, son mouvement étant commandé, par exemple, par un vérin pneumatique (22). Le doigt d'implantation (4) est chauffé par le corps de chauffe (18) qui comprend un trou central de passage (23) pour la tige d'implantation terminée par une surface complémentaire (24) destinée à coopérer avec la surface périphérique de transfert de chaleur (16) du doigt d'implantation (4). Le corps de chauffe est, par exemple, une pièce volumique en bronze qui comprend une cartouche chauffante (25) alimentée en courant électrique, l'ensemble de chauffe étant solidaire de l'extrémité d'un tube coulissant (26) dans un support de coulissement vertical (27). Au départ du cycle, figure 5, l'ensemble des éléments de l'ensemble d'implantation (15) est en position haute, l'insert (1) ayant été préalablement positionné dans l'avant-trou correspondant (3). Dans ce départ de cycle, le corps de chauffe (18), qui a une température d'environ 500 degrés, communique la chaleur au doigt d'implantation (4), le transfert de chaleur se faisant par l'intermédiaire des surfaces en contact, à savoir que la surface complémentaire (24) transfère sa chaleur à la surface périphérique de transfert de chaleur (16) du doigt d'implantation. Les deux surfaces en contact peuvent, bien entendu, être plus ou moins importantes, pour transférer la chaleur plus ou moins vite, et leur configuration conique permet un centrage précis du doigt (4) afin d'obtenir une précision optimale de l'implantation. Ensuite, le corps de chauffe (18) se déplace vers le bas en entraînant avec lui le doigt d'implantation (4) avec sa tige (17), pour venir placer ladite tête en contact avec l'insert, comme cela est illustré à la figure 6. Dans cette position, la chaleur du doigt est transférée, du moins en partie, à l'insert à implanter (1). Par ailleurs, la matière plastique (20) de la pièce commence à se ramollir. Dans cette étape préliminaire, la tête d'implantation est en appui sur l'insert avec un faible effort initial (F1) égal à, par exemple, une valeur de 5 à 10 kilogrammes/force. Pendant cette étape préliminaire, la matière (20) de la pièce en contact avec l'insert est ramollie de façon suffisante pour procéder à l'étape suivante qui consiste à augmenter l'effort d'appui (F1) à un valeur d'environ 50 à 80 kilogrammes/force pour provoquer l'enfoncement de l'insert dans la matière, comme cela est illustré à la figure 7. Une fois l'implantation terminée (figures 7 et 14) un système de butée (280) comprenant un palpeur (28) stoppe alors l'implantation et actionne le frein pneumatique (29) de la tige (17). Dans une étape complémentaire, et selon l'invention illustrée à la figure 8, on maintient l'insert (1) dans sa position d'implantation, pendant le refroidissement de la matière (20) et sa solidification. A cet effet, le corps de chauffe (18) est remonté, tandis que le doigt d'implantation (4) reste en appui sur l'insert. La remontée du corps de chauffe (18) permet le refroidissement rapide du doigt d'implantation et la matière plastique (20) de la pièce peut donc se refroidir et durcir rapidement, rendant prisonnier l'insert dans une position implantée définie c'est-à-dire correcte. Pendant ce refroidissement, la remontée de l'insert (1) est rendue impossible grâce à son maintien assuré par le doigt d'implantation (4) qui est resté en appui. Une fois la matière (20) suffisamment refroidie pour qu'aucun mouvement de l'insert (1) ne puisse survenir, on procède à l'étape ultérieure suivante qui consiste à libérer le frein de la tige (17) qui provoque la remontée du doigt d'implantation (4) grâce au ressort (figure 9) et qui vient se replacer en position haute en contact avec le corps de chauffe (18) en position initiale telle que représentée à la figure 9. Ajoutons à la description qui précède que toute forme de surface de transfert de chaleur entre le corps de chauffe (18) et le doigt d'implantation (4), à savoir, la surface (24) du corps de chauffe et la surface (16) du doigt d'implantation, peut avoir tout autre disposition, comme, par exemple, celle illustrée schématiquement par les figures 10 et 11. Le corps de chauffe (18) qui, dans les modes de réalisation précédemment décrits, est disposé autour du doigt d'implantation (4) et de sa tige correspondante (17), pourrait avoir une tout autre disposition, telle que celle illustrée sur la variante illustrée schématiquement à la figure 12. Selon cette variante, le doigt d'implantation (4) est disposé à l'extrémité d'un tube d'implantation (170), le corps de chauffe (18) étant disposé axialement à l'intérieur dudit tube d'implantation. Par ailleurs, ledit corps de chauffe (18) est retenu par un tube coulissant (26) à l'intérieur duquel passent les fils de branchement (32). On constatera que, selon cette disposition, les surfaces de transfert de chaleur (16, 24) sont sensiblement sphériques, la surface de transfert (16) du doigt étant en creux, tandis que la surface complémentaire (24) du corps de chauffe est en saillie. Il va de soi que l'on ne sortirait pas du cadre de l'invention si l'on implantait, non pas des inserts, comme dans la réalisation précédente, mais d'autres pièces métalliques telles que des axes, des canules ou des goujons filetés, comme cela est illustré à la figure 13. Dans ce cas, le doigt d'implantation (4) présente une forme appropriée comprenant non pas une saillie d'implantation (30) comme précédemment, mais un trou de centrage (31). Il va de soi que l'on ne sortirait pas du cadre de l'invention si le corps de chauffe (18) était immobile, tandis que le doigt de pose (19) se déplacerait pour les fonctions de transfert de chaleur, d'implantation et de retenue. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés à titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons. REVENDICATIONS 1. Procédé d'implantation à chaud d'inserts métalliques (1) dans la matière plastique (20) d'une pièce (2), caractérisé en ce que le procédé comporte une étape complémentaire faisant suite à l'étape proprement dite d'implantation, étape complémentaire pendant laquelle ledit insert est maintenu en position implantée pendant le refroidissement de ladite matière (20). 2. Procédé d'implantation à chaud d'inserts métalliques (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'implantation proprement dite se fait en deux phases successives: - une première phase lors de laquelle un faible effort est maintenu sur l'insert alors que l'insert commence à ramollir la matière (20); - une deuxième phase lors de laquelle un effort plus important est appliqué sur l'insert afin de la faire pénétrer dans la matière ramollie et de réaliser son implantation. 3. Procédé d'implantation à chaud d'inserts métalliques (2) selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: positionnement de l'insert à implanter (1) dans l'avant-trou (3) préalablement réalisé dans la matière (20) de la pièce (2), descente de la tête d'implantation (15), afin de mettre en contact le doigt d'implantation (30) avec l'insert; - implantation de l'insert dans la matière ramollie par déplacement de la tête d'implantation (15); remontée du corps de chauffe (18) et maintien du doigt d'implantation (4) en contact avec l'insert; - remontée du doigt d'implantation (4) pour venir le replacer en contact avec le corps de chauffe (18). 4. Dispositif destiné à mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête d'implantation (15) comprend un doigt d'implantation (4) et un corps de chauffe (18) mobile par rapport à ce dernier. 5. Dispositif destiné à mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le corps de chauffe (18) est disposé mobile en translation et comprend une cartouche chauffante (25). 6. Dispositif destiné à mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le doigt d'implantation (4) est disposé à l'extrémité d'une tige d'implantation ou similaire (17, 170) et est disposé mobile en translation. 7. Dispositif destiné à mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tige d'implantation (17) est disposée coulissante dans un trou (23) réalisé dans le corps de chauffe. 8. Dispositif destiné à mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications de 4 à 7, caractérisé en ce que le corps de chauffe (18) comprend une surface de transfert de chaleur (16) destinée à coopérer avec une surface complémentaire (24) réalisée sur le doigt d'implantation (4). 9. Dispositif destiné à mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications de 4 à 8, caractérisé en ce que le doigt d'implantation (4) comprend une face d'appui (21) destinée à coopérer avec l'insert. 10. Dispositif destiné à mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le doigt d'implantation (4) comprend une saillie d'implantation (30) ou un trou de centrage (31).