Brevet FR2949363A1 — publié le 20110304

Broches pour fonderie sous pression [0001 La présente invention concerne des broches pour fonderie sous pression et plus particulièrement des broches dont la structure permet d'améliorer la tenue en fatigue. [0002] En fonderie sous pression, les broches sont utilisées pour ménager des cavités dans la pièce moulée. Elles se présentent en deux parties, l'une servant de partie de guidage de la broche dans un alésage ménagé dans la paroi du moule et l'autre, de partie moulante, de diamètre généralement plus petit, et ménagée en saillie dans le moule. De telles broches sont fortement sollicitées en flexion, à la fois au moment de l'injection de la matière moulée telle qu'un alliage d'aluminium, qui présente une vitesse d'attaque supérieure à 40 m/s et durant la solidification et l'éjection de la pièce à cause du retrait de la matière. [0003] Une telle broche standard ne présente pas une tenue suffisante aux sollicitations de flexion. Par conséquent, ces broches cassent prématurément en service ce qui nuit à la productivité et au coût de fabrication des pièces de fonderie sous pression. [0004] Dans le brevet US5137076, il est proposé d'apporter une réponse aux sollicitations de flexion en permettant à la broche de se déformer sans casser avant de revenir à la forme initiale. Ainsi, on propose que la partie de guidage de la broche présente une portion évidée de longueur L1 de diamètre plus petit que le diamètre de ladite partie de guidage et prolongée d'une partie d'arrêt de métal fondu de diamètre moindre que celui de la partie de guidage mais de diamètre supérieur à celui de la portion évidée. La partie moulante de la broche est alors réalisée de longueur L2 égale à celle L1 de la portion évidée. Une telle broche autorise une certaine déformation pour répondre aux sollicitations de flexion subies par la partie moulante. Cependant, un tel concept se limite à des broches dont la longueur n'est pas très importante puisque L1 et L2 doivent être sensiblement égales. En effet, L1 est limitée par le guidage nécessaire de la broche dans l'alésage du moule. [0005] Une telle structure des broches ne peut être appliquée à des broches sollicitées en flexion dont la longueur de la partie moulante est trop importante pour pouvoir proposer une structure de broche avec laquelle L1 est égale à L2. 1 [0006] D'autres structures ont également été proposées pour des broches. Ainsi, dans JP 3005058, on a proposé de réaliser la broche avec une partie de guidage dans le moule puis une partie libre dans le moule dont le diamètre est sensiblement égal à celui de la partie moulante définissant ainsi une certaine longueur L de broche de même diamètre extérieur dont une partie est logée dans la paroi du moule et l'autre est en saillie de ladite paroi. [0007] Dans JP 10058111, est proposée une broche constituée de deux parties concentriques, l'une permettant la fixation en se logeant dans un alésage de la paroi du moule et l'autre pour le moulage étant logée concentriquement à ladite partie de fixation, à la fois en saillie dans la cavité du moule et dans la partie de fixation. Au niveau de la partie de fixation, une rainure est ménagée pour laisser de l'espace autour de la partie moulante engagée dedans. On peut ainsi mieux accepter la déformation liée à la flexion de la broche. Toutefois, la structure proposée est complexe en ce qu'elle comporte deux parties. [0008] Dans JP2005329446, est proposée une broche dont la structure comporte une partie de guidage de diamètre réduit par rapport au reste de la partie de guidage et à la partie moulante, un caoutchouc de silicone étant logé entre cette partie réduite et la paroi de l'alésage du moule dans lequel la broche est fixée pour accepter la déformation. [0009] L'ensemble de ces structures proposées restent complexes à mettre en oeuvre en nécessitant notamment l'utilisation d'éléments supplémentaires tels un caoutchouc de silicone. [0010] L'invention a donc pour but de proposer une broche dont la structure est simple à réaliser et d'une seule pièce, sans nécessité d'éléments complémentaires et qui permet pour des broches dont la partie moulante est plus importante que la partie de guidage, d'améliorer leur tenue en fatigue, en particulier en acceptant de se déformer sans prendre le risque de se casser. [0011] A cet effet, l'invention concerne une broche pour fonderie sous pression, comportant une partie de guidage de la broche dans un alésage du moule de fonderie sous pression et une partie moulante destinée à venir en saillie dans la cavité du moule, ladite partie de guidage présentant dans une zone, un évidement de diamètre inférieur au diamètre de la partie de guidage, caractérisée en ce que le rapport du diamètre de la zone d'évidement 4.1 sur le diamètre de la partie moulante 12 est supérieur ou égal à 0,5 et inférieur ou égal à 0,75. [0012] Ainsi, en imposant une règle de dimensionnement sur le rapport entre le diamètre de la broche dans la zone évidée et le diamètre de la broche dans la partie moulante, on obtient une structure de broche autorisant une certaine déformation permettant d'absorber les flexions subies par ladite partie moulante de manière efficace et fiable tout en restant avec une longueur de la partie de guidage et de la zone d'évidement qui peut rester fixe, par exemple de l'ordre de 20 mm. Cette longueur est fonction de la longueur de guidage de la broche dans l'alésage du moule. [0013] De manière avantageuse, la zone évidée est constituée d'une gorge qui est usinée dans la masse de la broche, dans la partie de guidage à proximité de la zone de liaison avec la partie moulante et qui se retrouvera au niveau de l'alésage dans le moule, ladite gorge formant l'évidement dont la profondeur définissant le diamètre 4.1 est déterminée en fonction des sollicitations de flexion subies par la broche et du diamètre 1 2 de la partie moulante de la broche. [0014] Des rayons de raccordement entre la gorge et le reste de la broche sont également ménagés afin de minimiser les risques de fissuration. La broche est ensuite fabriquée selon les étapes de fabrication classiques jusqu'au montage dans le moule. [0015] Comme on l'a vu, le rapport entre le diamètre 4.1 de la zone d'évidement et le diamètre 12 de la broche dans la zone gravure (partie moulante) doit être compris entre 0,5 et 0,75. La valeur du rapport C1/ 4.2 est fonction des sollicitations de flexion subies par la broche dans le moule lors de son fonctionnement nominal. Lorsque les sollicitations sont importantes, la valeur du rapport C1/ 4.2 est plus élevée que lorsque les sollicitations sont plus faibles. [0016] Une broche suivant l'invention présente une tenue en fatigue améliorée et une durée de vie correspondant à 30000 injections par rapport à une broche classique dont la durée de vie est de 6000 injections. Ainsi de manière très avantageuse, sur un cycle de 100000 injections, on réduit avec la broche selon l'invention, le temps d'arrêt nécessaire pour changer une broche cassée puisque que celle-ci a une durée de vie allongée, ce qui réduit le coût lié à ces arrêts tout en étant d'un coût de production (par broche) équivalent à celui des broches classiques. [0017] On décrira maintenant l'invention plus en détails en référence au dessin dans lequel la figure 1 représente une vue en coupe d'une broche selon l'invention et la figure 2 une vue agrandie de la figure 1. [0018] La broche 1 pour fonderie sous pression représentée aux figures 1 et 2 comporte une partie de guidage 2 permettant de loger la broche 1 dans un alésage d'un moule. Une partie moulante 3 est alors destinée à venir en saillie dans la cavité du moule. [0019] La partie de guidage 2 présente dans une zone proche de la zone de liaison entre la partie moulante 3 et la partie de guidage 2, un évidement 4. Cet évidement 4 est formé par l'usinage d'une gorge dont la profondeur permet de définir un diamètre extérieur 4.1 de ladite zone évidée 4, différent de celui du diamètre extérieur de la partie de guidage 2 de la broche 1. De ce fait, une partie 5 de la zone de guidage 2 sépare l'évidement 4 de la partie moulante 3, formant une barrière à l'entrée de matière dans l'alésage du moule. [0020] Des rayons de raccordement 6 entre la gorge 4 et le reste de la broche 1 sont également ménagés afin de minimiser les risques de fissuration [0021] Ce diamètre 4.1 est avantageusement choisi de sorte que le rapport de ce diamètre 4.1 de l'évidement 4 sur le diamètre 4.2 de la partie moulante 3 répond à la formule suivante : 05075 2 [0022] De plus, on ménage un jeu entre le diamètre .1)2 de la partie moulante 3 et le diamètre d de la partie de guidage 2, ce jeu de type � éjecteur � par exemple de -7 à -8 lm sur l'avant assure un guidage de la broche sur l'avant tout en lui laissant de la liberté. Revendications1. Broche (1) pour fonderie sous pression, comportant une partie de guidage (2) de la broche (1) dans un alésage du moule de fonderie sous pression et une partie moulante (3) destinée à venir en saillie dans la cavité du moule, ladite partie de guidage (2) présentant dans une zone, un évidement (4) de diamètre inférieur au diamètre de la partie de guidage (2), caractérisée en ce que le rapport du diamètre 4.1 de la zone d'évidement (4) sur le diamètre 4'2 de la partie moulante (3) est supérieur ou égal à 0,5 et inférieur ou égal à 0,75. 2. Broche (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone évidée (4) est constituée d'une gorge qui est usinée dans la masse de la broche (1) dans la partie de guidage (2) à proximité de la zone de liaison avec la partie moulante (3). 3. Broche (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que des rayons de raccordement (6) entre la gorge (4) et le reste de la broche (1) sont également ménagés. 4. Broche (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'un jeu est ménagé entre le diamètre .1)2 de la partie moulante (3) et le diamètre de la partie de guidage (2), ce jeu de type � éjecteur � étant de l'ordre de -7 à -8 �m. 5. Broche (1) selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce qu'une partie (5) de la zone de guidage (2) sépare l'évidement (4) de la partie moulante (3), formant une barrière à l'entrée de matière dans l'alésage du moule. 5