Brevet FR2734185A1 — publié le 19961122

La présente invention se rapporte à une carcasse pour la coulée de pièces métalliques, comprenant un corps creux destiné à recevoir au moins un modèle d'une pièce et une matière en poudre servant à créer un moule pour la coulée de ladite pièce. L'invention se rapporte en particulier à une carcasse pour la coulée à la cire perdue de pièces odontotechniques en titane. Pour la coulée des dents artificielles et prothèses dentaires, on utilise généralement le procédé de la cire perdue, dans lequel le modèle en cire de la pièce est utilisé pour préparer un moule ou revêtement avec une matière en poudre appropriée. La cire est ensuite éliminée du moule, par fusion et évaporation, et le moule est finalement rempli avec le métal fondu. Ces moules sont normalement préparés dans des carcasses, lesquelles comprennent un corps cylindrique creux appelé communément "cylindre". Les cylindres de la technique connue présentent malheureusement quelques inconvénients. Surtout, le volume est très supérieur à celui de la pièce à couler, de sorte qu'ils exigent une énorme consommation de matière en poudre, qui est généralement très coûteuse. En outre, s'ils sont utilisés pour la coulée de pièces en titane pur, les cylindres connus présentent l'inconvénient de rendre difficile le positionnement du modèle en cire à l'intérieur de ces cylindres, puisque le cylindre doit être disposé sur un organe qui ferme une extrémité du cylindre. Cette difficulté se rencontre principalement dans la confection de prothèses squelettées. Ce cylindre connu présente aussi des difficultés dans l'élimination des gaz engendrés au cours de la coulée, lesquels doivent traverser la masse de la matière en poudre, pour sortir par l'extrémité libre du cylindre. Finalement, la masse relativement grande de matière en poudre qui est nécessaire pour remplir le cylindre, présente une grande inertie thermique, aussi bien dans la phase de chauffage de la carcasse que dans la phase de refroidissement qui y fait suite. D'une part, cette inertie thermique crée une certaine fragilité superficielle de la pièce en titane et, d'autre part, elle facilite la formation de soufflures à l'intérieur de la pièce, ctest-à-dire l'inclusion de particules de gaz emprisonnées dans cette pièce au cours de la coulée. Le but de l'invention est de réaliser une carcasse pour la coulée des pièces métalliques, en particulier pour la coulée à la cire perdue de pièces odontotechniques en titane, qui soit d'une très grande simplicité et d'une très grande sécurité de fonctionnement et qui élimine les inconvénients qui ont été énumérés ci-dessus à propos des carcasse connues. En particulier, le but de l'invention est de réaliser des carcasses dans lesquelles la masse de la matière en poudre soit réduite, et qui facilitent le positionnement du modèle, en simplifiant, améliorant et accélérant ainsi les opérations de préparation à la coulée de la pièce, ainsi que l'élimination des gaz de coulée. Un autre but de l'invention consiste à obtenir une structure métallique qui, surtout dans le cas des pièces coulées en titane pur, présente des caractéristiques mécaniques, physiques et chimiques supérieures à celles des prothèses coulées dans des carcasse classiques. Ce but est atteint par une carcasse pour la coulée de pièces métalliques selon l'invention, carcasse qui comprend un corps destiné à loger au moins un modèle d'une pièce et une matière en poudre destinée à créer un revêtement pour la coulée de ladite pièce, et qui est caractérisée en ce que ledit corps creux comprend une première partie cylindrique ayant un diamètre intérieur prédéterminé pour recevoir ledit modèle, et une deuxième partie cylindrique ayant un diamètre intérieur sensiblement plus petit que ledit diamètre prédéterminé pour former un entonnoir dans ladite matière, pour la coulée du métal fondu. Les dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces dessins la figure 1 est une coupe centrale d'une carcasse pour la coulée de pièces odontotechniques selon une première forme de réalisation de l'invention la figure 2 est la coupe de la figure 1, dans une autre phase de la préparation de la coulée la figure 3 est une vue en élévation, en partie en coupe, du cylindre de la carcasse de la figure 1 la figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3 la figure 5 est une vue en élévation, en partie en coupe, du cylindre de la carcasse selon une variante de la figure 3 la figure 6 est une coupe d'une partie de la carcasse selon une autre variante de la figure 3 la figure 7 est une vue en élévation, en partie en coupe, du cylindre de la carcasse, selon une autre forme de réalisation de l'invention la figure 8 est un détail de la figure 7, à échelle agrandie la figure 9 est le détail de la figure 8, dans une autre position de travail. Sur la figure 1, on a désigné dans son ensemble par 10 une carcasse pour la coulée de pièces odontotechniques, en particulier de dents artificielles, de prothèses dentaires et/ou de structures portant des dents artificielles, telles que des bridges ou des squelettes de support de dents. Comme métal pour la coulée de ces pièces, on peut avantageusement utiliser le titane pur, qui est une matière parfaitement biocompatible et qui présente l'avantage d'avoir un poids spécifique très bas, joint à de nombreuses autres caractéristiques avantageuses, comparativement aux alliages classiques. La carcasse 10 est constituée par un corps creux 11, communément appelé "cylindre" et par un organe 12 (figure 3), dit "base conique", qui est apte à fermer une extrémité du corps 11 de façon amovible et à soutenir l'habituel modèle 13 de la coulée. Cette coulée s'effectue par le procédé dit "à la cire perdue", dans lequel le modèle 13 de la coulée est préparé en cire, sur la base du moulage ou de l'empreinte fait sur le patient. Le modèle 13 est ensuite disposé sur la tablette 12 et positionné dans le cylindre 11, où il est recouvert d'une matière en poudre appropriée qui, dans le cas de la coulée en titane, est à base d'aluminium et de magnésium, et qui est en général très couteuse. Cette matière crée ainsi le moule, ou revêtement 14, de la coulée. Lorsqu'on porte ensuite la carcasse 10 à une certaine température, la cire du modèle 13 fond et s'évapore, en engendrant des gaz qui sortent à travers la matière en poudre du revêtement 14 qui, après un traitement approprié, recevra le métal fondu qui formera la pièce. La coulée du métal fondu s'effectue en genéral sous vide, avec admission d'un gaz inerte, par exemple d'argon. Etant donné que le métal fondu est fortement réactif avec toutes les substances liquides ou gazeuses avec lesquelles il entre en contact, il est nécessaire de disposer le modèle 13 le plus près possible des parois du cylindre 11, et à une distance prédéterminée de son extrémité supérieure. De cette façon, on favorise le refroidissement du métal fondu et on raccourcit le trajet parcouru par les gaz sortants qui précèdent l'afflux du métal fondu. Selon l'invention, le corps creux 11 comprend une première partie cylindrique 16 ayant un diamètre intérieur prédéterminé 91 (voir aussi figures 3 et 4), et une deuxième partie cylindrique 17, coaxiale à la partie 16 et ayant un diamètre intérieur 92 sensiblement inférieur au diamètre 01. Les deux parties cylindriques 16 et 17 sont reliées l'une à l'autre par un épaulement annulaire 18 disposé dans un plan perpendiculaire à l'axe A du corps creux 11. Le diamètre 01 de la partie 16 est choisi de manière à contenir le modèle 13 et à le disposer à la distance optimale de la paroi latérale de la partie 16. Le diamètre 02 de la partie 17 est choisi de manière à recevoir la base conique 12. La partie 17 peut donc avoir des dimensions standards, et éventuellement constantes, tant pour son diamètre que pour sa hauteur h2. Les hauteurs hl et h2 des parties 16 et 17 peuvent être choisies de façon que leur rapport hl/h2 soit compris entre 1,2 et 2,2. La hauteur hl est avantageusement choisie égale à 35 mm et la hauteur h2 est avantageusement choisie égale à 20 mm, de sorte que le rapport précité est égale à 1,75. La différence entre le diamètre 91 de la partie 16 et le diamètre 02 de la partie 17 est supérieure de 10 % au diamètre 02. Le rapport des deux diamètres 2 est avantageusement compris entre 1,1 et 2,2. Dans la variante des figures 1-4, les deux diamètres 2 ont été choisis respectivement égaux à 56 mm et à 39 mm, de sorte que ledit rapport est d'environ 1,43. Selon une autre caractéristique de l'invention, la deuxième partie 17 est apte à être fermée temporairement au moyen d'une base conique 12 de forme appropriée pour réduire encore le volume nécessaire pour le revêtement 14. La base conique 12 comprend une partie 21 en forme d'entonnoir, ou en forme de tétine élargie, vers l'intérieur de la partie cylindrique 17. En particulier, la base conique 12 est formée en une matière élastomère, par exemple en caoutchouc, et comprend une virole 22 ayant une surface intérieure 23 qui, au repos, est ondulée pour s'appliquer avec frottement contre la surface extérieure 24 de la partie 17. La partie en entonnoir 21 présente intérieurement une cavité 25 pour favoriser son extraction, et elle est reliée à la virole 22 par une paroi plane 26. En outre, la partie en entonnoir 21 comprend une zone tronconique 27 qui s'étend aussi vers la partie 16 du corps creux 11, et une zone cylindrique 28 disposée entre la paroi annulaire 26 et la zone 27. Pour favoriser la sortie des gaz du revêtement 14, la partie 16 est munie d'une série d'ouvertures 29 disposées dans le voisinage de son bord libre 31. En particulier, les ouvertures 29 sont formées par des fentes allongées dans la direction circonférentielle et disposées en au moins deux rangées 29' et 29". Les fentes 29 des deux rangées 29' et 29" sont en outre décalées circonférentiellement entre elles. La préparation du moule à l'aide de la carcasse décrit s'effectue de la façon suivante. Au début, on ferme l'extrémité libre 32 de la partie 17 avec la base conique 12, en emboîtant la virole 22 sur la surface extérieure 24 de la partie 17. La partie en entonnoir 21 de la base conique 12 forme de cette façon à l'intérieur de la partie 17 un intervalle libre 33 entre la zone cylindrique 28 de la partie 21 et la partie 17 du corps creux 11. A son tour, le modèle 13 en cire est préparé avec au moins un élément 34 apte à créer un canal de coulée du métal, relié à un élément d'appui 36 qui présente une surface d'appui de forme tronconique, complémentaire de celle de la surface extérieure de la zone 17. Dans le cas de la figure 1, le modèle 13 est constitué par une série de modèles 37 de dents artificielles simples, dont chacun est relié à la plaquette 36 au moyen d'un élément 34 correspondant. En disposant la carcasse 10 avec la base conique 12 en bas, on appuie maintenant le modèle 13 sur la zone tronconique 27 de la partie 21, laquelle tient ainsi les modèles 37 à une distance prédéterminée de la paroi cylindrique de la partie 16. En particulier, les modèles 37 sont tenus à une hauteur telle qu'ils se trouvent au niveau des fentes 29 et, par conséquent, dans le voisinage du bord libre 31 de la partie 16. Ensuite, on dispose dans cette partie une couche d'une matière 35 destinée à favoriser le démoulage de la pièce et on remplit l'intervalle libre 33 de la partie 17 ainsi que l'espace intérieur de la partie 16, qui est laissé libre par la zone tronconique 27 et par le modèle 13, avec la matière en poudre destinée à former le revêtement 14, et qu'on comprime avantageusement. La consommation de cette matière en poudre peut ainsi être inférieure de 40 à 50 % à celle qui serait nécessaire avec un cylindre de la technique connue. En chauffant maintenant la carcasse 10, on provoque la fusion et l'évaporation de la cire, de sorte que le vide laissé par cette dernière engendre le moule 40 (figure 2) pour la coulée. Finalement, on retourne la carcasse 10, comme indiqué sur la figure 2, et on extrait la base conique 12, en attaquant la cavité 25 avec un outil approprié. Le vide laissé libre par la base conique dans le revêtement 14 forme alors un entonnoir 38 pour faciliter la coulée du métal liquide, indiquée par une flèche sur la figure 2. Pendant la coulée, les gaz qui précèdent l'afflux du métal fondu sont rapidement expulsés à travers les fentes 29 qui entourent le moule 40 des pièces, ainsi que par l'extrémité libre du cylindre 11. La préparation décrite ci-dessus est adoptée en particulier pour la confection d'appareils squelettés et elle est particulièrement rapide et commode. Selon la variante de la figure 5, les hauteurs hl et h2 des deux parties 16 et 17 sont identiques à celles de la figure 2. En outre, le diamètre 2 de la partie 17 est égal à celui de la figure 2, mais le diamètre 1 de la partie 16 est plus petit et il est donc adapté pour la coulée d'un plus petit nombre de dents artificielles et, à la limite, pour une seule dent artificielle. En particulier, le diamètre 01 de la partie 16 de la figure 5 est de 45 mm, de sorte que le rapport 2 est d'environ 1,1. Grâce à la réduction de la différence entre les deux diamètres 91 et 2, le corps creux 11 peut avoir un diamètre extérieur constant, comme indiqué sur la figure 5. Selon la variante de la figure 6, les deux parties 16 et 17 sont reliée par un épaulement annulaire incliné 39 de forme tronconique, de sorte que le rapport entre les deux hauteurs hl et h2 peut être différent de celui indiqué plus haut. L'épaulement incliné 39 sert pour faciliter l'extraction du revêtement 14 du cylindre 11. Selon la forme de réalisation des figures 7 à 9, les deux parties 16 et 17 sont reliées de façon à permettre de les séparer l'une de l'autre. En particulier, la partie 17 est d'une seule pièce avec une collerette 41 qui forme un épaulement pour la partie 16. La collerette 41 est en outre reliée à la partie 16 à l'aide de moyens d'accouplement à baïonnette. Ces moyens comprennent trois ergots 42 qui font saillie radialement sur la collerette 41 et dont chacun est adapté pour s'engager dans une rainure 43 en forme de L inversé prévue dans la paroi de la partie 16, comme indiqué sur les figures 8 et 9. Les ergots 42 peuvent avoir la section carrée, comme indiqué sur les figures 7 à 9, ou encore une section d'une forme différente, par exemple en forme de coin, ovale, circulaire, etc.. Les ergots 42 et par conséquent, également les rainures 43 peuvent avantageusement être disposées à 120 les uns des autres. Les hauteurs hl et h2 des deux parties 16 et 17 de la figure 7 et le diamètre 2 de la partie 17 sont aussi égaux à ceux des parties 16 et 17 des variantes des figures 4 à 6. Grâce au diamètre 02 constant de la partie 17, aussi bien dans les variantes des figures 5 et 6 que dans la forme de réalisation de la figure 7, on peut toujours utiliser la même tablette 12. Au contraire, le diamètre 1 de la partie 16 de la figure 7 est beaucoup plus grand, de sorte que la carcasse 10 correspondante est adaptée pour couler simultanément un grand nombre de dents artificielles, ou pour couler des prothèses plus complexes. En particulier, le diamètre 1 de la partie 16 de la figure 7 peut être de 78 mm, de sorte que le rapport 2 est égal à 2. Les avantages de la carcasse 10 selon l'invention, relativement aux cylindres connus, ressortent de façon évidente de ce qui a été exposé ci-dessus. Avant tout, le plus petit diamètre de la partie 17 réduit énormément la quantité de matière en poudre qui doit être utilisée pour le revêtement. En outre, la base conique 12, outre le fait qu'elle réduit encore cette quantité de matière, permet de réaliser un assemblage rapide avec le modèle en cire 13. La base conique permet aussi de positionner le modèle 13 dans la position la plus appropriée à l'intérieur du cylindre 11, afin d'obtenir un refroidissement rapide et uniforme de la coulée. Le refroidissement rapide assuré par ce positionnement et par la plus petite quantité de revêtement réduit aussi la couche de réaction a-case, qui se forme sur les surfaces de titane, après la coulée, comparativement à la couche qui se forme avec les carcasses traditionnelles. Finalement, les fentes 29 permettent d'obtenir une expulsion rapide des gaz engendrés dans la coulée, en évitant les inclusions de gaz dans la coulée et en permettant d'obtenir une pièce exempte de soufflures internes et de dépôts superficiels. I1 va de soi qu'on peut apporter divers autres perfectionnements et modifications à la carcasse qui a été décrite sans sortir du domaine des revendications. Par exemple, les deux parties 16 et 17 pourraient ne pas être coaxiales entre elles. En outre, les hauteurs hl et h2 des parties 16 et 17 et le diamètre 02 de la partie 17 pourraient être prévus en deux ou plus de deux dimensions modulaires différentes. En outre, la base conique 12 peut être prévue dans des dimensions modulaires et/ou avec une forme différente de celles décrites plus haut. Finalement, la carcasse peut aussi bien être utilisée pour la coulée à la cire perdue de petits objets métalliques destinés à des usages différents de ceux des pièces odontotechniques, en utilisant d'autres métaux ou alliages. En particulier, la carcasse peut être utilisée pour la coulée d'objets d'orfèvrerie en alliages ou en métaux précieux. REVENDICATIONS 1. Carcasse pour la coulée de pièces métalliques, comprenant un corps creux (11) destiné à loger au moins un modèle (13) d'une pièce et une matière en poudre destinée à créer un revêtement (14) pour la coulée de ladite pièce, caractérisée en ce que ledit corps creux (11) comprend une première partie cylindrique (16) ayant un diamètre intérieur prédéterminé (01) destiné à recevoir ledit modèle (13), et une deuxième partie cylindrique (17) ayant un diamètre intérieur (02) sensiblement plus petit que ledit diamètre prédéterminé (01) pour former un entonnoir (38) dans ladite matière pour la coulée du métal fondu. 2. Carcasse selon la revendication 1, pour la coulée à la cire perdue de pièces odontotechniques, caractérisée en ce que les deux parties (16, 17) sont coaxiales. 3. Carcasse selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ladite première partie (16) présente une hauteur (hl) comprise entre 1,2 et 2,2 fois la hauteur (h2) de ladite deuxième partie (17). 4. Carcasse selon la revendication 3, caractérisée en ce que le rapport des deux hauteurs citées (hl, h2) est de l'ordre de 1,75. 5. Carcasse selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la différence entre le diamètre intérieur (01) de la première partie (16) et le diamètre intérieur (02) de la deuxième partie (17) est supérieur de 10 % audit diamètre (2) de la deuxième partie (17). 6. Carcasse selon la revendication 5, caractérisée en ce que le rapport des deux diamètres (91, 2) précité est compris entre 1,1 et 2,2. 7. Carcasse selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les deux parties (16, 17) sont reliées par un épaulement annulaire (18, 41) disposé dans un plan perpendiculaire à l'axe (A) desdites parties (16, 17). 8. Carcasse selon une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les deux parties (16, 17) précitées sont reliées au moyen d'un épaulement annulaire (39) de forme tronconique. 9. Carcasse selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que lesdites parties (16, 17) précitées sont reliées l'une à l'autre de façon démontable. 10. Carcasse selon la revendication 9, caractérisée en ce que les deux parties (16, 17) précitées sont reliées entre à l'aide de moyens d'accouplement à baïonnette (42, 43). 11. Carcasse selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite deuxième partie (17) est apte à être fermée temporairement au moyen d'un organe (12) apte à réduire le volume de ladite matière en poudre. 12. Carcasse selon les revendications 2 et 11, caractérisée en ce que lesdites pièces sont coulées en titane pur. 13. Carcasse selon la revendication 12, caractérisée en ce que ledit organe (12) est en matière élastomère et comprend une virole (22) apte à s s'appliquer contre une surface extérieure (24) de ladite deuxième partie (17), et une partie en entonnoir (21) qui s'étend vers ladite deuxième partie (17). 14. Carcasse selon la revendication 13, caractérisée en ce que ladite virole (22) présente une surface intérieure cylindrique ondulée (23) et apte à s s'appliquer avec frottement contre ladite surface extérieure (24). 15. Carcasse selon la revendication 13 ou 14, caractérisée en ce que ladite partie en entonnoir (21) peut ainsi se prolonger en partie à l'intérieur de ladite première partie (16) et est apte à supporter ledit modèle (13). 16. Carcasse selon la revendication 15, caractérisée en ce que ladite partie en entonnoir (21) est munie intérieurement d'une cavité (25) destinée à faciliter son extraction de ladite deuxième partie (17), ladite partie en entonnoir (21) étant reliée à ladite virole (22) par une partie annulaire plane (26). 17. Carcasse selon la revendication 16, caractérisée en ce que ladite partie en entonnoir (21) comprend une zone (27) de forme tronconique et une zone cylindrique (28) agencée entre ladite paroi annulaire (26) et ladite zone tronconique (27). 18. Carcasse selon la revendication 17, caractérisée en ce que ledit modèle (13) comprend un élément (36) ayant une surface d'appui complémentaire de la surface extérieure de ladite zone tronconique (27). 19. Carcasse selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite première partie (16) est munie d'une série d'ouvertures (29) pour permettre l'échappement des gaz engendrés pendant la coulée et qui traversent ledit revêtement (14). 20. Carcasse selon les revendications 15 et 19, caractérisée en ce que ladite partie en entonnoir (21) est dimensionnée de manière à permettre de positionner ledit modèle (13) dans le voisinage desdites ouvertures (29). 21. Carcasse selon la revendication 19 ou 20, caractérisée en ce que lesdites ouvertures sont en forme de fentes (29) allongées dans la direction circonférentielle. 22. Carcasse selon la revendication 21, caractérisée en ce que lesdites fentes (29) sont disposées en au moins deux rangées (29', 29"), les ouvertures (29) desdites rangees (29', 29") étant décalées circonférentiellement.