Brevet FR2952578A1 — publié le 20110520

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA FABRICATION DE PIECES PLASTIQUES A FAIBLE DEFAUT DE PLANEITE La présente invention concerne la fabrication des pièces plastiques à 5 faible défaut de planéité, notamment des pièces de distribution utilisées dans les compteurs de gaz à membranes déformables. De tels compteurs à gaz comprennent une pluralité de chambres de mesure et utilisent classiquement un système de distribution afin de remplir et vider les chambres de mesure. Ce système est typiquement constitué d'une ou 10 plusieurs pièces mobiles, appelées éléments ou tiroirs de distribution, qui se déplacent par rotation, oscillation ou translation sur une ou plusieurs pièces fixes, encore appelées boîtes de distribution, qui sont en connexion avec les chambres de mesure. Les surfaces de contact entre les tiroirs et les boîtes doivent assurer 15 une étanchéité très élevée entre les boîtes et tiroirs, et ce, sans nécessiter de composant additionnels intermédiaires, tels que des joints ou des autres substances, telles que des graisses, car la force de frottement doit être minimale et très stable dans le temps pour garantir la stabilité métrologique du compteur. 20 L'étanchéité est donc classiquement obtenue en prévoyant que les surfaces de contact au niveau d'une part, du tiroir, et d'autre part, de la boîte, soient les plus planes possibles. Le défaut de planéité acceptable peut descendre jusqu'à quelques micromètres. Pour autant, ce défaut doit rester le plus stable possible dans le temps 25 afin de garantir la stabilité métrologique du compteur. La stabilité dimensionnelle des boîtes et tiroirs est donc critique puisque leurs performances en frottement (stabilité du coefficient de frottement) et la résistance à l'usure des surfaces en contact affectent la stabilité métrologique du compteur en fonctionnement. 30 Aujourd'hui, il est connu de fabriquer les boîtes et tiroirs en matériaux thermodurs moulés. L'inconvénient principal de ce type de fabrication, outre le fait que les matériaux thermodurs utilisés ne sont pas recyclables, réside dans le fait que les pièces obtenues doivent être parfois recuites pour en garantir la stabilité dimensionnelle. Pour pallier ces inconvénients, il a déjà été proposé de réaliser ces pièces par moulage thermoplastique. Néanmoins, dans tous les cas, les procédés de moulage connus ne permettent pas d'obtenir des défauts de planéité souhaités pour assurer le niveau d'étanchéité requis, et la fabrication doit être complétée par une opération dite de rodage des surfaces critiques. L'opération de rodage consiste à usiner les surfaces concernées des pièces par frottement contre un plateau rendu abrasif par la présence de 10 grains calibrés mélangés typiquement dans de l'eau. Le rodage des boîtes et tiroirs comportent plusieurs inconvénients : - Les surfaces à roder doivent être complètement dégagées afin de permettre le contact sur le plateau de rodage de taille nettement supérieure. Aucune forme ne peut dépasser, ce qui constitue une contrainte de conception 15 et empêche par exemple l'intégration de couronnes de protection. - L'opération de rodage ne peut être réalisée que sur les pièces seules, avant montage. Or, le montage des pièces sur leur support peut éventuellement les déformer et altérer leur planéité. Il est alors impossible d'effectuer à nouveau une opération de rodage sur les pièces. 20 - Le procédé de rodage est polluant de par les boues de rodage qui sont rejetées. - Il est nécessaire de nettoyer les pièces très soigneusement après rodage afin d'évacuer tout résidu d'abrasif qui pourrait compromettre les performances en frottement en utilisation. Ceci entraîne des coûts et risques 25 supplémentaires. - Les paramètres (température, pression) pour l'obtention de la bonne planéité sont délicats à régler et le taux de rebuts résultant d'un mauvais réglage est élevé. - L'opération de rodage est longue (typiquement plusieurs minutes 30 minimum) et coûteuse en manipulation associée. - L'ensemble des procédés de rodage et nettoyage est encombrant et s'intègre difficilement sur une chaîne d'assemblage automatique sans investissements très lourds. - Le rodage a pour effet de retirer la couche superficielle dite « peau de moulage » de la matière, alors même que cette peau de moulage présente une structure moléculaire adaptée aux performances en frottement recherchées. Ceci peut être partiellement compensé par l'utilisation de matière intégrant des agents lubrifiants (graphite, téflon,...), mais au détriment du coût de la pièce. - Le rodage engendre une ouverture des porosités internes à la matière surtout dans le cas de matières thermodures. Ceci favorise, en condition d'utilisation du compteur à gaz sur le réseau de distribution, la rétention des agents contaminants présents dans le gaz et altère le coefficient de frottement et donc la qualité métrologique du compteur. - Le rodage crée sur la surface rodée une rugosité liée à la granulométrie des poudres de rodage qui facilite également la rétention des agents contaminants. La présente invention a pour but de proposer un nouveau procédé de fabrication de pièces de distribution permettant l'obtention de la planéité recherchée. Pour ce faire, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une pièce à défaut de planéité inférieur à un seuil prédéterminé, notamment d'une pièce de distribution d'un compteur de gaz à membranes, comportant une première étape d'obtention de ladite pièce par moulage en matériau thermoplastique, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de post-formage à chaud d'au moins une surface à traiter de la pièce thermoplastique consistant à appliquer par pression sur ladite surface une pastille métallique dont la surface de contact est de forme correspondant à ladite surface à traiter, ladite surface de contact présentant un état de surface correspondant au défaut de planéité recherché inférieur audit seuil prédéterminé, et à chauffer ladite pastille métallique à une température de consigne, la température de consigne, la pression d'application et le temps d'application étant choisis pour permettre à la surface à traiter de prendre la forme de la surface de contact de la pastille par fluage du matériau. Pour la mise en oeuvre de l'étape de post formage ci-dessus, la présente invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de l'étape de post formage du procédé, caractérisé en ce qu'il comporte : - un premier support apte à maintenir ladite pièce thermoplastique; - un deuxième support apte à maintenir ladite pastille métallique de sorte que la surface de contact de la pastille soit en regard de la surface à traiter de la pièce thermoplastique; - des moyens de chauffage de ladite pastille métallique à ladite température de consigne; - des moyens de déplacement relatif du premier et du deuxième supports pour appliquer en pression la surface de contact de la pastille contre la surface à traiter de la pièce thermoplastique, la température de consigne, la pression d'application et le temps d'application étant choisis pour permettre à la surface à traiter de prendre la forme de la surface de contact de la pastille par fluage du matériau. D'autres aspects de l'invention, ainsi que les avantages qu'elle procure, seront mieux compris au vu de la description suivante d'un dispositif mettant en oeuvre le procédé de post formage à chaud, faite en référence à la figure unique. Le procédé de fabrication selon l'invention consiste à réaliser la pièce en matériau thermoplastique moulé, de préférence par injection, puis de réaliser un post-formage à chaud de la surface de la pièce thermoplastique pour obtenir un défaut de planéité recherché inférieur à un seuil prédéterminé, de préférence de l'ordre de 10 dam. Ce post formage consiste à appliquer par pression sur la surface à traiter une pastille métallique dont la surface de contact est de forme correspondant à ladite surface à traiter, et présente un état de surface correspondant au défaut de planéité recherché. La pastille métallique est alors chauffée à une température de consigne. La température de consigne, la pression d'application et le temps d'application de la pastille contre la surface à traiter sont choisis pour permettre à la surface à traiter de prendre la forme de la surface de contact de la pastille par fluage du matériau. Le dispositif 1 schématisé sur la figure unique annexé est un exemple de dispositif permettant la mise en oeuvre de ce post formage sur une pièce, ici un tiroir de distribution 2 issu d'une étape préalable de moulage thermoplastique, au moyen d'une pastille métallique 3 chauffée en température. Compte tenu de la forme plane souhaitée pour le tiroir de distribution 2, la pastille métallique est ici une pièce plate, de préférence en acier poli, de manière à présenter le défaut de planéité recherché. Le dispositif 1 comporte une semelle ou socle 10 sur lequel est monté un bâti fixe comportant ici deux montants 11, 12 et une traverse 13 fixe s'étendant entre les deux montants. Le dispositif 1 comporte également un premier support 14, monté ici sur le socle 10, apte à maintenir la pièce thermoplastique 2, ainsi qu'un deuxième support apte à maintenir la pastille métallique 3 de sorte que la surface de contact de la pastille soit en regard de la surface à traiter de la pièce thermoplastique. Ce deuxième support est ici avantageusement constitué d'une seconde traverse 15 montée mobile sur les deux montants 11, 12 du bâti, entre la première traverse 13 et le premier support 14. La seconde traverse 15 forme ainsi un coulisseau apte à être déplacé en translation parallèlement aux montants 11 et 12, de manière à appliquer en pression la surface de contact de la pastille 3 contre la surface à traiter de la pièce thermoplastique 2. On notera que la figure unique représente le dispositif en phase de fonctionnement, la pastille métallique 3 étant plaquée contre la pièce 2. De manière avantageuse du fait de la compacité obtenue, le coulisseau 15 porte simultanément la pastille métallique 3 ainsi que les moyens 16 de chauffage de cette pastille métallique 3 à la température de consigne. Les moyens 16 de chauffage comportent de préférence une tête munie de cartouches chauffantes, en contact direct avec la pièce métallique 2. Le déplacement en translation du coulisseau 15 est obtenu par l'actionnement de tout moyen électromécanique connu, par exemple un vérin 17 dont le piston 18 possède une extrémité reliée mécaniquement au coulisseau. Dans l'exemple schématisé, le vérin 17 est placé au-dessus de la traverse fixe 13, et son piston 18 s'étend perpendiculairement à la traverse 13, au travers d'une ouverture 19 dans la traverse. La tête chauffante est thermo régulée pour atteindre la température de consigne, grâce à une mesure de température délivrée par un capteur 20 de température. Le temps d'application, la température de consigne et la force de contact sont ajustés afin de ramollir la matière suffisamment pour qu'elle prenne la forme de la pastille de contact. Avantageusement, le premier support 14 est monté sur une liaison du type rotule 21 afin de permettre à la pièce thermoplastique et à la pastille métallique de s'orienter librement l'une contre l'autre avec un effort de contact homogène. En variante non représenté, une liaison de type rotule peut alternativement ou en combinaison être prévue pour le maintien de la pastille métallique. On peut en outre avantageusement prévoir d'équiper le dispositif de moyens permettant un mouvement relatif par translation, rotation et/ou oscillation de la pastille et de la pièce pendant la phase de contact de la surface de contact et de la surface à traiter. Le contact peut s'effectuer selon plusieurs phases de température, force, mouvement. Un préchauffage de la pièce peut être nécessaire ainsi qu'un refroidissement contrôlé. Cette opération peut se faire manuellement ou automatiquement. Les avantages de la présente invention par rapport aux procédés d'usinage connus tels que le rodage sont nombreux : L'opération de post formage est réalisée en un temps très court, typiquement inférieur à la minute. En outre, contrairement au rodage, la peau de moulage et de toutes ses propriétés de frottement et d'imperméabilité aux agents contaminants est ici conservée. Il en résulte une meilleure stabilité métrologique du compteur de gaz à membranes lorsque ce dernier est en fonctionnement. L'invention rend possible la formation de surfaces non planes initialement, i.e. à l'issue du moulage, et plus généralement la génération de 30 formes complexes non planes. L'invention permet en outre d'agir localement sur les seules surfaces de la pièce qui doivent remplir les exigences requises en terme de défaut de planéité. Il est donc à présent possible de définir des pièces de formes plus complexes, présentant notamment des parties adjacentes dépassant le plan de formage. Il est également possible de traiter localement les surfaces des pièces, même lorsque ces dernières ont été assemblées sur le compteur. Ainsi, alors qu'il était très difficile d'effectuer un rodage sur des pièces assemblées sur un compteur, le post formage selon l'invention est très facile à réaliser après assemblage, permettant ainsi de compenser les déformations des surfaces générées par l'opération d'assemblage par elle-même, quelle que soit l'opération d'assemblage (collage, vissage, bouterolage ...) réalisée. Le procédé selon l'invention est non polluant et ne nécessite aucun nettoyage des pièces. Enfin, la mise en oeuvre du procédé peut s'intégrer dans une ligne automatique sans investissements lourds. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une pièce à défaut de planéité inférieur à un seuil prédéterminé, notamment d'une pièce (2) de distribution d'un compteur de gaz à membranes, comportant une première étape d'obtention de ladite pièce (2) par moulage en matériau thermoplastique, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de post-formage à chaud d'au moins une surface à traiter de la pièce (2) thermoplastique consistant à appliquer par pression sur ladite surface une pastille métallique (3) dont la surface de contact est de forme correspondant à ladite surface à traiter, ladite surface de contact présentant un état de surface correspondant au défaut de planéité recherché inférieur audit seuil prédéterminé, et à chauffer ladite pastille métallique (3) à une température de consigne, la température de consigne, la pression d'application et le temps d'application étant choisis pour permettre à la surface à traiter de prendre la forme de la surface de contact de la pastille par fluage du matériau. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit seuil prédéterminé est de l'ordre de 10 dam. 3. Procédé l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la surface de contact de la pastille métallique (3) est en acier poli. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite pièce (2) est un tiroir ou une boîte de distribution pour compteur de gaz à membranes. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première étape consiste en un moulage par injection. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de préchauffage de la pièce thermoplastique (2). 7. Dispositif (1) pour la mise en oeuvre de l'étape de post formage du procédé selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte : - un premier support (14) apte à maintenir ladite pièce thermoplastique (2) ; - un deuxième support (15, 16) apte à maintenir ladite pastille métallique (3) de sorte que la surface de contact de la pastille (3) soit en regard de la surface à traiter de la pièce thermoplastique (2); - des moyens (16) de chauffage de ladite pastille métallique (3) à ladite température de consigne; - des moyens (17) de déplacement relatif du premier (14) et du deuxième (15) supports pour appliquer en pression la surface de contact de la pastille (3) contre la surface à traiter de la pièce thermoplastique (2), la température de consigne, la pression d'application et le temps d'application étant choisis pour permettre à la surface à traiter de prendre la forme de la surface de contact de la pastille par fluage du matériau. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (16) comportent une tête chauffante thermo régulée en fonction d'une mesure de température délivrée par un capteur (20) de température. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens permettant un mouvement relatif par translation, rotation et/ou oscillation de la pastille et de la pièce pendant la phase de contact de la surface de contact et de la surface à traiter. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le premier support (14) et/ou la pastille métallique (3) sont montés sur des liaisons du type rotule (21) afin de permettre à la pièce thermoplastique et à la pastille métallique de s'orienter librement l'une contre l'autre avec un effort de contact homogène.