Brevet FR2960169A1 — publié le 20111125

GOULOTTE D'ALIMENTATION D'UNE DOUILLE D'INJECTION POUR LE MOULAGE SOUS PRESSION [0001 L'invention se rapporte au domaine technique général de la réalisation en série de pièce de fonderie et plus particulièrement au domaine de la réalisation en série des pièces de fonderie par moulage sous pression pour des applications automobiles. L'invention concerne une goulotte d'alimentation d'une douille d'injection pour le moulage sous pression de matière fondue. L'invention concerne en outre une machine de moulage comprenant la goulotte d'alimentation et le procédé de moulage correspondant. [0002] Lors du moulage sous pression d'une matière, on utilise un piston pour introduire le matériau d'une douille d'injection dans l'empreinte d'un moule. Le moulage en fonderie sous pression utilise en outre une goulotte d'alimentation ou goulotte de transfert. Cette goulotte permet d'amener le matériau fondu dans la douille d'injection. Dans le domaine de l'automobile, on utilise des alliages d'aluminium comme matière fondue sous pression particulièrement pour la réalisation de pièces de moteur qui doivent présenter des caractéristiques spécifiques. La goulotte doit permettre à l'alliage fondu de garder toutes ces caractéristiques. De plus la goulotte doit elle-même résister aux chocs thermiques ainsi qu'à l'abrasion de l'aluminium. [0003] Les machines de moulage existantes comportent une goulotte provoquant des perturbations lors du remplissage de la douille. Ces perturbations vont jusqu'à entraîner la formation d'oxydes qui occasionnent des défauts sur les pièces de fonderie pouvant aller jusqu'à la rupture de ces pièces lors de l'utilisation. De plus l'écoulement de la matière fondue dans la goulotte provoque des débordements pendant le remplissage de la douille. Ces débordements provoquent alors des dysfonctionnements de la machine de moulage. La formation d'oxydes et les dysfonctionnements de la machine de moulage entraînent des pertes de productivité et de qualité pour la production en série de pièces de fonderie. [0004] Il existe donc un besoin pour une machine de moulage avec une productivité améliorée et limitant la formation d'oxydes pour la production de pièces de fonderie. [000s] Pour cela, l'invention propose une goulotte d'alimentation d'une douille d'injection pour le moulage sous pression de matière fondue comprenant une portion d'écoulement gravitaire de la matière fondue vers la douille d'injection, et un bec verseur de la matière fondue dans la douille d'injection, le bec verseur étant à une extrémité de la portion d'écoulement, caractérisé en ce que le bec verseur présentant un rayon de courbure compris entre 220 et 270 mm. [0006] Selon une variante, la goulotte présente, en section transversale par rapport à la direction d'écoulement, un profil à fond plat. [0007] Selon une variante, le profil à fond plat de la goulotte s'étend depuis la portion d'écoulement jusqu'à un goulot terminant le bec verseur. [0008] Selon une variante, la goulotte est en céramique. [000s] Il est aussi proposé une machine de moulage comprenant une douille d'injection et la goulotte d'alimentation telle que décrite précédemment, la goulotte étant reliée à la douille d'injection par le bec verseur. [0010] Selon une variante, la portion d'écoulement présente un angle d'inclinaison par rapport à l'horizontale compris entre 15 et 20°. [0011] Il est aussi proposé un procédé de moulage sous pression d'une pièce de fonderie appliqué à la machine de moulage décrite précédemment, caractérisé en ce que le procédé comprend l'écoulement de matière fondue le long de la portion d'écoulement jusqu'à la douille d'injection par l'intermédiaire du bec verseur. [0012] Selon une variante, la matière fondue est un alliage d'aluminium. [0013] Selon une variante, l'alliage d'aluminium alimenté par la goulotte est à une température supérieure ou égale à 640°C. [0014] Il est aussi proposé une pièce de fonderie obtenue par le procédé de moulage tel que décrit précédemment. [0015] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent : - figure 1, une machine de moulage en fonderie sous pression ; figure 2, une vue de profil d'une goulotte d'alimentation de la machine de moulage selon la figure 1 ; - figure 3, la vue de la goulotte depuis la droite de la figure 2 ; - figure 4, la vue de dessous de la goulotte de la figure 2 ; - figure 5, la vue de dessus de la goulotte de la figure 2 ; figure 6, la vue de la goulotte depuis la gauche de la figure 2 ; - figure 7, une vue selon la coupe A-A de la goulotte de la figure 2. [0016] L'invention se rapporte à une goulotte d'alimentation d'une douille d'injection pour le moulage sous pression de matière fondue. La goulotte comporte une portion d'écoulement de la matière fondue. Cette portion permet l'écoulement de la matière fondue par gravitation. La matière fondue s'écoule alors progressivement sous l'effet de la gravité vers la douille d'injection. [0017] La goulotte comporte en outre un bec verseur de la matière fondue dans la douille d'injection. Le bec verseur est disposé à une extrémité de la portion d'écoulement pour verser, dans la douille d'injection, la matière fondue qui s'écoule depuis la portion d'écoulement. Le bec verseur présente un rayon de courbure compris entre 220 et 270 mm. Un tel rayon de courbure du bec verseur permet d'obtenir un écoulement progressif de la matière fondue depuis la portion d'écoulement jusqu'à la douille d'injection. La progressivité de l'écoulement de la matière fondue évite que cet écoulement se décolle du fond de la goulotte. En évitant le décollement de la matière fondue lors du remplissage de la douille d'injection par la goulotte, on prévient l'apparition de débordements ou de projections de matière fondue depuis la goulotte. De plus en l'absence de décollement, l'écoulement de la matière fondue est moins turbulent ce qui prévient la formation d'oxydes dans la matière fondue. Une machine de moulage comprenant la goulotte d'alimentation précédente produit en série des pièces de fonderie et ce sans interruption pour des dysfonctionnements liés aux projections ou aux débordements de matière fondue. [0018] La production en série de la machine de moulage présente alors une productivité améliorée tout en limitant la formation d'oxydes. [0019] Selon la figure 1, la goulotte d'alimentation et la douille d'injection peuvent faire partie de la machine de moulage 90. La goulotte 20 est alors reliée à la douille d'injection 12. La douille d'injection 12 peut comporter une ouverture 14 pour recevoir la matière fondue 80 qui est alimentée par la goulotte 20. L'écoulement de la matière fondue 80 dans la goulotte 20 est alors reliée à la douille d'injection 12 par le bec verseur de manière à éviter le décollement de l'écoulement dans la goulotte 20. [0020] Une fois que la matière fondue 80 a été versée dans la douille d'injection 12, elle est injectée dans l'empreinte formée par deux demies parties du moule, une partie fixe 94 et une partie mobile 92, pour former une pièce 96. La figure 1 montre la machine de moulage 90 en position d'injection de la matière 80 dans l'empreinte formée des deux parties du moule 92 et 94. La matière 80 est injectée à l'aide d'un piston d'injection 10, le piston 10 se translatant dans la douille d'injection 12. [0021] La figure 2 montre de profil la goulotte d'alimentation 20 en position d'utilisation de la goulotte 20 dans la machine de moulage 90. La figure 2 s'étend dans un plan correspondant à un plan vertical de la goulotte 20 en position d'utilisation dans la machine de moulage 90. La goulotte 20 présente la portion d'écoulement 30 dans la partie centrale et le bec verseur 40 dans la partie gauche de la figure 2. Le bec verseur 40 est relié à l'extrémité 34 de la portion d'écoulement 30, l'extrémité 34 étant matérialisée en figure 2 par un trait discontinu. [0022] La goulotte 20 présente un fond 50 correspondant au parcours de l'écoulement de la matière fondue 80 depuis la portion d'écoulement 30 jusqu'au bec verseur 30. Le fond 50 comporte alors une partie dans la portion d'écoulement 30 et une partie dans le bec verseur 40. La figure 3 montre la goulotte 20 depuis la droite de la figure 2.. La figure 4 montre la goulotte 20 vu du dessous. Selon les figures 3 et 4, la goulotte 20 présente le fond 50 au niveau de la portion d'écoulement 30 et au niveau du bec verseur 40. La figure 5 montre la goulotte 50 vue du dessus. On voit alors l'intérieur de la goulotte 20 avec le fond 50 visible par le côté sur lequel s'écoule la matière 80. [0023] De retour aux figures 2 et 4, le bec verseur 40 s'étend de la portion d'écoulement 30 jusqu'à un goulot 42. Le goulot 42 termine le bec verseur 40 ainsi que la goulotte 20. La figure 6 montre la goulotte 20 depuis la gauche de la figure 2. Selon cette figure, le goulot 42 remonte légèrement vers l'avant de la goulotte 20. [0024] Comme précédemment évoqué le bec verseur 40 présente un rayon de courbure permettant d'obtenir un écoulement progressif la matière fondue 80 de la portion d'écoulement 30 jusqu'au goulot 42. Ce rayon de courbure du bec verseur 40 est illustré en figure 2 par le rayon R du cercle r venant en tangente du fond 50 du bec verseur dans la plan de la figure 2. Le rayon de courbure R du bec verseur 40 est alors choisi entre 220 et 270 mm pour permettre l'écoulement progressif de la matière fondue 80 tout en assurant le versement la matière fondue 80 dans la douille d'injection 12 par le biais du goulot 42. Le rayon de courbure R est de préférence compris entre 240 et 250 mm. De telles dimensions du rayon rendent le bec verseur moins abrupt. [0025] L'écoulement progressif de matière fondue par le bec verseur 40 permet notamment d'éviter que la matière fondue 80 ne soit éjectée contre le nez 44 de la goulotte par décollement de la veine de matière fondue 80. Une telle éjection de la matière 80 contre le nez 44 peut notamment entraîner la projection de matière 80 hors de la goulotte 20 perturbant la productivité de la machine de moulage 90. Le nez 44 de la goulotte est illustré par la figure 4. L'écoulement progressif de la matière 80 permet aussi un remplissage de la douille d'injection 12 non turbulent. Ce remplissage non turbulent limite la formation d'oxydes dans la matière fondue 80. [0026] La figure 7 montre une vue de la goulotte selon la coupe A-A de la figure 2. La coupe selon A-A de la figure 2 représente une section transversale de la goulotte 20 par rapport à la direction d'écoulement de la matière fondue 80. La section transversale de la goulotte 20 peut présenter un profil à fond plat. Ce fond plat correspond au fond 50 de la goulotte 20. Le profil à fond plat contribue à assurer un écoulement non turbulent de la matière fondue 80, limitant ainsi la formation d'oxydes. [0027] Le profil à fond plat s'étend alors de préférence depuis la portion d'écoulement 40 jusqu'à un goulot 42, tel qu'illustré par les figures 4 et 5. Dans un tel mode de réalisation, le fond 50 de la goulotte 20 correspond à une bande s'étendant de la portion d'écoulement 30 jusqu'au goulot 42 du bec verseur 40. L'écoulement de la matière 80 est ainsi non turbulent tout le long de la goulotte 20. En référence à la figure 4, le goulot 42 présente en conséquence une forme triangulaire. La base de cette forme triangulaire correspond au fond plat du profil transversal de la goulotte 20. Le goulot 42 peut présenter alternativement une autre forme qui permet le prolongement du profil à fond plat le long du bec verseur 30, telle qu'une forme carrée ou encore une forme circulaire tronquée par le fond plat. [0028] La goulotte 20 est de préférence en céramique. [0029] La céramique est un matériau réfractaire très peu sensible aux chocs 30 thermiques ce qui permet d'obtenir un plus grand nombre de cycles d'utilisation pour la goulotte 20. La céramique possède de plus un coefficient d'échange thermique 200 fois inférieur à celui de la fonte, classiquement utilisée pour les goulottes d'alimentation. En effet, les fontes classiquement utilisées présentent un coefficient d'échange thermique de l'ordre de 100W.m-'.K-1 alors que la céramique utilisée de préférence pour réaliser la goulotte présente un coefficient d'échange thermique de l'ordre de 0.43 W.m-1.K-1. Une telle différence permet une diminution importante de la température à laquelle la matière fondue 80 doit être réceptionnée par la goulotte 20. [0030] Ainsi les fours de fonte et de maintien de la matière fondue peuvent être moins puissants. Le four de fonte correspond au four qui réalise la fusion de la matière en matière fondue 80. Le four de maintien correspond au four maintenant la matière dans un état fondu avant le coulage de la matière fondue 80 en une pièce 96 par la machine de moulage 90. Dans le domaine de l'automobile, la matière fondue peut être un alliage d'aluminium. Les alliages d'aluminium présentent en effet de bonnes caractéristiques mécaniques tout en ayant une faible masse. Les faibles pertes thermiques de l'alliage lors de son écoulement dans la goulotte 20 en céramique permettent à la matière de rester suffisamment liquide depuis la goulotte 20 jusqu'à l'empreinte formée des deux parties du moule 92 et 94. Pour de tels alliages d'aluminium, le four de maintien peut alors présenter une puissance plus faible permettant d'assurer le maintien de l'alliage à une température supérieure ou égale à 640°C. [0031] La goulotte 20 peut être utilisée avec la machine de moulage 90 selon un procédé de moulage qui va être décrit. [0032] La matière fondue 80 est d'abord reçue par la goulotte 20 par une portion de réception 38 de la matière fondue. De manière connue la matière fondue 80 provient du four de maintien en température. En fonctionnement la goulotte 20 est alors positionnée dans la machine de moulage de manière à présenter un angle a d'inclinaison par rapport à l'horizontale. Cet angle d'inclinaison a peut être compris entre 15 et 20° pour contribuer à l'écoulement gravitaire de la matière 80. La matière s'écoule alors le long de la portion d'écoulement 30 jusqu'à la douille d'injection 12 avec son ouverture 14, par l'intermédiaire du bec verseur 40. [0033] Le procédé de moulage utilise de préférence un alliage d'aluminium comme matière fondue. L'écoulement de l'alliage d'aluminium le long de la portion d'écoulement jusqu'à la douille d'injection s'effectue alors sans décollement de la veine de métal dans la goulotte 20. L'écoulement est alors non turbulent et ne provoque pas de projection de métal hors de la goulotte. Le procédé présente un temps de cycle réduit. Le temps de cycle est d'une part réduit directement par l'amélioration de l'écoulement qui est plus rapide et d'autre part réduit indirectement par la réduction du nombre d'arrêts de la machine de moulage 90 pour projection de métal hors de la goulotte 20. La goulotte 20 permet de plus le coulage de pièce en alliage d'aluminium avec une température de l'aluminium alimentée par la goulotte supérieure ou égale à 640°C. [0034] L'invention se rapporte encore à la pièce 96 obtenue par le procédé de moulage précédemment décrit. Cette pièce 96 présente un taux limité de défauts en conséquence de la limitation de la formation d'oxydes lors du procédé de moulage. [0035] Les dimensions de la goulotte 20 peuvent être choisies de manière préférée selon la figure 7. Le fond 50 présente une largeur F comprise entre 70 et 80 mm de préférence égale à 75,65mm. La transition entre le fond 50 et les côtés de la goulotte 20 présente un rayon de courbure C compris entre 22 et 27 mm, de préférence égale à 25mm. La goulotte 20 présente de préférence une largeur intérieure en partie haute L comprise entre 110 et 130 mm de préférence égale à 121,02. La goulotte 20 présente de préférence une hauteur H comprise entre 110 mm et 135 mm, de préférence égale à 123,35mm. La goulotte 20 présente une épaisseur E comprise entre 8 et 10 mm de préférence égale à 8,81 mm. REVENDICATIONS1. Goulotte d'alimentation (20) d'une douille d'injection pour le moulage sous pression de matière fondue comprenant ^ une portion d'écoulement (30) gravitaire de la matière fondue vers la douille d'injection, et - un bec verseur (40) de la matière fondue dans la douille d'injection, le bec verseur (40) étant à une extrémité (34) de la portion d'écoulement (30), caractérisé en ce que le bec verseur (40) présentant un rayon de courbure (R) compris entre 220 et 270 mm. 2. Goulotte d'alimentation selon la revendication 1, caractérisée en ce que goulotte (20) présente, en section transversale par rapport à la direction d'écoulement, un profil à fond plat. 3. Goulotte d'alimentation selon à la revendication 2, caractérisée en ce que le profil à fond plat de la goulotte (50) s'étend depuis la portion d'écoulement (30) jusqu'à un goulot (42) terminant le bec verseur (40). 4. Goulotte d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la goulotte (20) est en céramique. 5. Machine de moulage (90) caractérisée en ce qu'elle comprend une douille d'injection (12) et la goulotte d'alimentation (20) selon l'une des revendications 1 à 4, la goulotte (20) étant reliée à la douille d'injection (12) par le bec verseur (40). 6. La machine de moulage selon la revendication 5, caractérisée en ce que la portion d'écoulement (30) présente un angle d'inclinaison (a) par rapport à l'horizontale compris entre 15 et 20°. 7. Procédé de moulage sous pression d'une pièce de fonderie appliqué à la machine de moulage (90) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le procédé comprend l'écoulement de matière fondue (80) le long de laportion d'écoulement (30) jusqu'à la douille d'injection (12) par l'intermédiaire du bec verseur (40). 8. Procédé de moulage selon la revendication 7, caractérisé en ce que la matière fondue (80) est un alliage d'aluminium. 9. Procédé de moulage selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'alliage d'aluminium alimenté par la goulotte (20) est à une température supérieure ou égale à 640°C. 10. Pièce de fonderie (96), caractérisée en ce que la pièce (96) a été obtenue par le procédé de moulage selon l'une des revendications 7 à 9.10