Brevet FR2929545A1 — publié le 20091009

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour mouler avec ce dispositif des corps de forme creuse comme des vases ou des flacons à goulot en céramique par pressage isostatique de poudre ou de granulé. Ces formes sont traditionnellement moulées par coulage à partir de barbotine plus ou moins liquide dans des moules en plâtre ou en résine ,le principal inconvénient de ce procédé étant de donner au démoulage des pièces relativement molles ne se prêtant pratiquement pas aux manipulations automatisées aux grandes cadences ce qui en limite la productivité Le moulage par pressage isostatique permet d'obtenir des pièces d'une grande solidité après démoulage qui autorise les manipulations automatisées et les opérations de finissage ,ébavurage,mise à dimension etc..le pressage isostatique consiste à compresser la matière céramique sous forme de poudre ou de granulé à faible teneur en humidité entre une membrane en élastomère derrière laquelle s'exerce la pression d'un liquide et un noyau ;au démoulage la pièce doit pouvoir se détacher du noyau Les applications du pressage isostatique n'ont pas été étendues jusqu'à présent au cas des pièces creuses comme les vases à cause de l'impossibilité de démoulage ; Le procédé selon l'invention pour le moulage en matière céramique par pressage isostatique de pièces creuses à goulot consiste en la mise en place d'un noyau perdu goulot dirigé vers le bas à l'intérieur d'une enceinte en deux parties, un corps et un couvercle , garnies d'une membrane en élastomère , suivi du remplissage avec la matière céramique de l'espace compris entre le noyau et la membrane ,puis de la compression isostatique par la pression d'un liquide s'exerçant derrière la membrane ;le procédé consiste en outre en l'extraction de la pièce compressée contenant le noyau et en l'élimination de la matière constitutive du noyau par le goulot de la pièce. z selon une première caractéristique le procédé comporte 1) la préparation d'un noyau perdu en utilisant la technique de soufflage des noyaux de fonderie par insufflation du mélange de la matière du noyau par un courant d'air comprimé à l'intérieur d'une boîte dont la forme correspond à celle du noyau à préparer ;la matière du noyau peut être du sable fin utilisé en fonderie ;la boîte comporte des évents à des emplacements appropriés pour l'échappement de l'air la matière du noyau retenue dans la boîte occupant tout le volume intérieur pour en épouser la forme ;la solidité du noyau ainsi formé est obtenue par l'injection dans la boîte d'un gaz destiné à provoquer la polymérisation d'une résine liante préalablement ajoutée à la matière du noyau ; à l'ouverture de la boîte le noyau est prêt à être mis en place dans l'enceinte ; dans la conception du noyau et de la boîte pour sa préparation ,il a été prévu une partie en saillie destinée à constituer l'empreinte d'un trou borgne dans l'axe du goulot pour servir de centrage et de maintien vertical du noyau dans l'enceinte . 2) la mise en place du noyau goulot en bas dans l'enceinte,en appui au fond du corps de celle-ci sur une rondelle de démoulage centré et maintenu en position verticale par introduction sur un axe de centrage pénétrant dans le trou borgne du noyau. 3) le remplissage de l'espace libre entre le noyau et la membrane avec la matière 20 céramique avec un tiroir de remplissage volumétrique connu en soi ; 4) la fermeture et le blocage de l'enceinte 5) la compression de la matière céramique contre le noyau obtenue par la déformation de la membrane sous l'effet de la pression du liquide 6) l'ouverture de l'enceinte 25 7) l'extraction de la pièce contenant le noyau par poussée de la pièce compressée et du noyau à l'extérieur de l'enceinte par déplacement de l'axe et de la rondelle de démoulage sur laquelle reposent la pièce et le noyau 8) la préhension de celle-ci,maintien en position verticale dans un premier temps ,mise en place d'une butée d'arrêt sous le rondelle de démoulage retenant celle ci lors de la descente de l'axe de centrage permettant à celui-ci de se dégager du noyau puis dans un deuxième temps : fonctionnement des moyens de préhension qui consistent à évacuer la pièce contenant son noyau ,à retirer la butée ,à ramener l'axe vers le bas en amenant la rondelle à reprendre sa place dans le fond de l'enceinte 9) l'élimination de la matière constitutive du noyau par désintégration de celui-ci et récupération pour recyclage de cette matière. A l'issue de ce cycle la pièce pressée débarrassée de son noyau est disponible pour les opérations suivantes de fabrication : ébavurage,mise à dimension éventuelle du g oulot,émaillage,cuisson. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé comporte : une enceinte en deux parties ,corps et couvercle constitués respectivement par un bâti formant corps et percé en son fond dans lequel est fixée une membrane en élastomère et un bâti formant couvercle sur la face inférieure duquel est fixée une membrane en élastomère avec des arrivées de liquide sous pression respectives . un tiroir de remplissage se déplaçant sur le plan supérieur du corps deux plaques de blocage prenant appui l'une sur le couvercle ,l'autre sous le corps une rondelle de démoulage percée en son centre pour laisser le passage à un axe de centrage solidaire de l'extrémité de la tige d'un vérin un démouleur constitué par ladite tige de vérin destinée à venir se positionner par son axe de centrage en extrémité dans le perçage du fond du corps et dont la course est suffisante pour permettre à la rondelle de se positionner au dessus du niveau d'une fourche d'arrêt la fourche d'arrêt pour retenir la rondelle supportant la pièce et le noyau durant le temps du dégagement de l'axe lors de la course vers le bas de la tige du vérin un préhenseur pour saisir et maintenir la pièce pendant le dégagement de l'axe et l'amener au dessus d'un désintégrateur un désintégrateur pour faciliter l'élimination de la matière du noyau comportant 1 ° un tube relié à une source d'air comprimé ,effectuant des demi rotations sur lui-même ,se déplaçant de bas en haut en restant vertical et diffusant des jets d'air comprimé par des séries de trous percés sur des génératrices 2° une trémie de récupération de la matière du noyau pour recyclage éventuel les dessins annexés décrivent le dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention la figure 1 représente l'enceinte en deux parties ,un corps (1) comprenant un bâti (5)sur lequel est fixée la membrane en élastomère (3)et un couvercle 2929545 4- comprenant un bâti (4) sur lequel est fixée une membrane en élastomère (22),les connections (6) et (7) correspondant aux arrivées de liquide sous pression ,et le noyau (9) en place dans le corps (1) en appui sur la rondelle (10) et centré sur l'axe (11)du vérin (12)définissant ainsi l'espace de remplissage (14) 5 La figure 2 représente le tiroir de remplissage volumétrique (13) contenant la matière céramique à compresser et montre son déplacement sur le plan supérieur du corps ; La figure 3 montre la déformation de la membrane au niveau du corps (1)et du l0 couvercle (2) sous l'effet de la pression P exercée par le liquide introduit par les arrivées (6) et(7) , la membrane en se déformant comprime la matière céramique contre le noyau (9).les plaques de blocage (8) sur lesquelles sont fixés les bâtis (4) et (5) servent d'intermédiaire entre l'enceinte et un dispositif de blocage quelconque ,hydraulique ou mécanique pendant la mise sous pression de l'enceinte 15 afin d'éviter son ouverture . La figure 4 représente le fonctionnement du démouleur mis en action après ouverture de l'enceinte et escamotage du couvercle le vérin (12) a une course suffisante pour qu'en position haute la rondelle (10) supportant la pièce compressée obtenue(16) et le noyau (9) se situe juste au dessus de la fourche d'arrêt (15) ;la 20 fourche d'arrêt (15) est conçue pour occuper deux positions dans un même plan 1 position escamotée de repos 2 position de travail sous la rondelle (10) lorsque celle-ci atteint son point haut elle reste dans la position 2 jusqu'à ce que l'extrémité de l'axe de centrage 25 (11) atteigne lors de la descente de la tige du vérin (12) le plan supérieur de la rondelle de démoulage(10)et que s'effectue la saisie par le préhenseur(17),à ce moment précis la fourche (15) reprend sa position de repos 1 et la rondelle (10)tombe en appui sur l'extrémité de la tige de vérin (12)formant épaulement et descend avec ladite tige de vérin (12) pour 30 reprendre au point bas sa place le préhenseur (17) connu en soi peut être de différentes conceptions pneumatique ,hydraulique ou mécanique ;il occupe quatre positions : 1 position escamotée de repos 2 position de préhension et de maintien de la pièce (16) au point haut de la tige de vérin (12) 3 transfert et position de maintien de la pièce pendant l'élimination de la matière du noyau (9) 4 transfert de la pièce (16) débarrassée du noyau (9) sur un système quelconque d'acheminement vers les postes de fabrication suivants La figure 5 représente l'opération de désagrégation et élimination du noyau (9) de la pièce (16) ;le préhenseur (17) transfère la pièce (16) contenant le noyau (9)dans l'axe du désintégrateur (18) au dessus de la trémie (20) de récupération de la matière constitutive du noyau (9) ;la pièce (16) est maintenue en position verticale goulot dirigé vers le bas ;le désintégrateur (18)est constitué par un tube se déplaçant de bas en haut en gardant constant son axe vertical ;il effectue des demi rotations sur lui-même ;il est relié à une source d'air comprimé A C et diffuse des jets d'air par des séries de trous (19) percés sur des génératrices ;la figure 5 représente la trémie (20) et le tapis d'évacuation (21)pour la récupération et le recyclage de la matière constitutive du noyau (9) le préhenseur (17) est conçu pour transférer avec ou sans retournement la pièce (16)débarrassée du noyau sur un système quelconque d'acheminement ,convoyeur ou autres,vers les postes suivants de fabrication de toutes natures ;ce peut être, avant cuisson, des opérations de séchage, de finissage ébavurage ,perçage,mise à dimension, émaillage ;la liste des opérations post moulage en relation avec l'invention n'est aucunement limitative . Le procédé et le dispositif selon l'invention constituent un moyen particulièrement destiné au moulage des produits creux en céramique ,flacons ou bocaux à goulot ;il se prête spécialement à la production automatisée en grandes séries . REVENDICATIONS1) Procédé de moulage en matière céramique par pressage isostatique de pièces creuses comportant une ouverture ou goulot caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes : préparation d'un noyau perdu (9)et sa mise en place goulot orienté vers le bas à l'intérieur d'une enceinte (1) en deux parties ,un corps et un couvercle garnis d'une membrane en élastomère ;remplissage de l'espace(14) compris entre le noyau (9)et la membrane(3) avec la matière céramique ;compression isostatique par pression d'un liquide derrière la membrane ;extraction de la pièce compressée (16)contenant le noyau (9) ;élimination de la matière constitutive du noyau par le goulot de la pièce. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la préparation du noyau perdu(9) est obtenue par la technique connue de soufflage des noyaux de fonderie à partir d'une matière constituée par exemple de sable fin utilisé en fonderie insufflé dans une boîte pourvue d'évents et d'une partie en saillie destinée à constituer l'emplacement d'un trou borgne dans l'axe du goulot prévu pour son centrage et sa stabilité verticale 3) Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il consiste à placer le noyau (9) en amenant le goulot en appui au fond du corps (1) sur une rondelle (10)de démoulage et à assurer son centrage et sa stabilité verticale par introduction sur un axe (11)de centrage dans le trou borgne dudit noyau (9) 4) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le remplissage avec la matière céramique est obtenu au moyen d'un tiroir de remplissage volumétrique connu en soi qui se déplace sur le plan supérieur du corps de l'enceinte 5) Procédé selon l'ensemble des revendications précédentes caractérisé en ce que la pièce (16) obtenue après pressage sur son noyau est extraite par poussée de ladite pièce compressée(16)et du noyau (9) à l'extérieur de l'enceinte par déplacement de l'axe (11) et de la rondelle de démoulage (10) sur30laquelle repose la pièce (16) et le noyau (9) ,puis préhension de celle-ci,maintien en position verticale dans un premier temps ,mise en place d'une butée d'arrêt (15)sous la rondelle de démoulage(10)retenant celle-ci lors de la descente de l' axe(11)permettant à l'axe de centrage (11) de se dégager du noyau puis dans un deuxième temps 1 de fonctionnement des moyens de préhension ,il consiste à évacuer la pièce (16) contenant son noyau (9), à retirer la butée (15),à ramener l'axe (11)vers le bas en amenant la rondelle (10)à reprendre sa place initiale dans le fond de l'enceinte 6) Procédé selon l'ensemble des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il consiste à éliminer la matière constitutive du noyau(9) tandis que la pièce (16) est maintenue en position verticale goulot dirigé vers le bas hors de l'enceinte par l'introduction par le trou borgne de moyens de désintégration et d'élimination de la matière du noyau (9) 7) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte: - une enceinte en deux parties ,corps (1) et couvercle (2)constitués respectivement par un bâti (5) formant corps et percé en son fond dans lequel est fixée une membrane en élastomère (3)et un bâti (4)formant couvercle sur la face inférieure duquel est fixée une membrane en élastomère (22)avec des arrivées de liquide sous pression (6) et (7) - un tiroir de remplissage (13) se déplaçant sur le plan supérieur du corps (1) deux plaques de blocage (8)prenant appui l'une sur le couvercle l'autre sous le corps une rondelle de démoulage (10)percée en son centre pour laisser le passage de l'axe de centrage (11) solidaire de la tige d'un vérin (12) - un démouleur constitué par la tige de vérin (12)destinée à venir se positionner dans le perçage du fond du corps et dont la course est suffisante pour permettre à la rondelle (10)de se positionner au dessus du niveau d'une fourche d'arrêt (15) la fourche d'arrêt (15)pour retenir la rondelle (10) supportant la pièce (16) et le noyau (9) pendant le temps nécessaire au dégagement de l'axe (11 )lors de la course vers le bas de la tige de vérin(12) - un préhenseur (17) pour saisir et maintenir la pièce (16)pendant le dégagement de l'axe (11)et l'amener au dessus du désintégrateur 8) Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comporte en outre un désintégrateur pour faciliter l'élimination de la matière du noyau (9) constitué de : - un tube (18)relié à une source d'air comprimé AC ,effectuant des demi rotations sur lui-même ,se déplaçant de bas en haut en restant vertical et diffusant des jets d'air comprimé par des séries de trous (19)percés sur des génératrices une trémie (20)de récupération de la matière du noyau pour recyclage éventuel