Brevet FR2956050A1 — publié le 20110812

DISPOSITIF DE MOULAGE À CIRE PERDUE ET PROCÉDÉ UTILISANT LEDIT DISPOSITIF Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de moulage à cire perdue et son procédé de mise en oeuvre. Elle concerne plus spécifiquement un ensemble d'éléments participant à la constitution d'un arbre de coulée et de certains accessoires nécessaires à son utilisation. Brève description de l'antériorité Selon la technique dite de moulage à la cire perdue, il est procédé de la manière suivante. Dans un premier temps, un modèle de chaque pièce à réaliser en métal est réalisé en cire. Les modèles de cire correspondent aux pièces constituant les modèles des empreintes à mouler. Chaque pièce comprend une tige destinée à réserver le canal de coulée. Dans le cadre de la réalisation d'une même coulée, chaque pièce est fixée sur la périphérie d'un noyau sensiblement cylindrique. Traditionnellement, ce dernier est également en cire. La fixation est réalisée manuellement en soudant l'extrémité de chaque tige à la surface du noyau. La tige est positionnée sensiblement de manière oblique. Toutes les pièces constituant des modèles d'empreintes à mouler dans le cadre de la même coulée sont positionnées sur toute la surface du noyau. L'ensemble forme un arbre, qualifié d'arbre de coulée, ou grappe. Dans le cadre du procédé traditionnellement mis en oeuvre, l'arbre de coulée est fixé à sa base à un support qui fera office de socle. Puis il est positionné dans une cage cylindrique. Un plâtre liquide est alors déversé dans la cage cylindrique. Une fois le plâtre solidifié, l'ensemble est positionné dans un four. Le plâtre est un plâtre spécifique résistant à de hautes températures. La montée en température à l'intérieur du four permet de faire fondre la cire contenue dans le moule en plâtre. En chauffant, La cire se liquéfie et s'écoule par l'orifice à la base du noyau. Une fois le moule en plâtre durci vidé de cire, on peut y couler le métal dans lequel devront être réalisés les objets moulés finis. Après refroidissement, le moule en plâtre peut être détruit. L'arbre de coulée autrement dénommé grappe, initialement en cire, se retrouve identique au modèle initial en métal. Les tiges sont finalement découpées à la pince afin de désolidariser les pièces réalisées du noyau. Les dernières irrégularités restantes sont enfin meulées pour permettre d'obtenir les pièces définitives. Traditionnellement les modèles de cire formant les empreintes du moule en plâtre sont reliés à un axe principal, le noyau. Cet axe principal est en général sensiblement cylindrique. Il est constitué de cire. Les modèles sont reliés par soudure à cet axe. Une multitude de modèles sont ainsi fixés manuellement et définitivement à l'axe cylindrique. L'ensemble, une fois tous les modèles fixés, est qualifié d'arbre de coulée. La position de chaque modèle à l'axe dépend de la place disponible et de sa forme. Ainsi, une mauvaise manipulation ou un mauvais calcul peut nécessiter de couper certains modèles de l'arbre pour les repositionner de manière plus adaptée. Il est alors nécessaire, dans un premier temps, de couper la tige reliant le modèle à l'axe. Puis, dans un deuxième temps, il faut souder à nouveau le modèle manuellement. Les modèles étant de petite taille et proches les uns des autres la manipulation n'en est que plus délicate. De manière générale, l'axe principal est sensiblement cylindrique. L'axe est relié au socle à sa base par emboîtement. Le socle est un disque caoutchouté plat comprenant en son centre une demi-sphère en son centre. La proéminence demi-sphérique est percée à son sommet d'un orifice dont la forme cylindrique épouse parfaitement la forme de l'axe principal cylindrique. L'arbre peut ainsi être emboîté dans l'orifice du socle. Dans le cadre du procédé traditionnel mettant en oeuvre le socle ainsi décrit, l'empreinte laissée dans le moule en plâtre à la base de l'arbre de coulée à la jonction entre l'empreinte de la proéminence et l'axe principal forme un angle. Le métal coulé dans le moule en plâtre peut générer des éclaboussures en rencontrant l'angle ainsi formé. L'inconvénient majeur de ces éclaboussures vient du fait que le métal pénètre le moule en plâtre de manière non homogène et peut engendrer notamment des aspérités au niveau des pièces à créer. Le problème ainsi posé est toutefois résolu par un dispositif développé par la société NEUTEC / USA commercialisé sous la marque NEUSPRUE. Dans ce cas, le dispositif est constitué d'un axe principal, toujours en cire et cylindrique plein, évasé à sa base. La base creuse est un évasement fileté. Le socle caoutchouteux a également une particularité. Il possède un orifice en son centre. Le socle a ainsi la possibilité de s'imbriquer dans une base rigide comprenant un élément évasé et fileté en son centre. L'élément évasé fileté permet de relier le socle à l'axe principal à sa base. L'angle formé entre la partie cylindrique de l'axe et sa partie évasée engendre une empreinte dans le moule en plâtre engendrant beaucoup moins d'éclaboussures et donc de risques d'aspérités au moment de l'écoulement du métal liquide dans le moule. Toutefois, ce dispositif ne permet pas d'apporter de solution à la problématique de la soudure des tiges des pièces à l'axe principal. De plus, il ne répond pas à d'autres problèmes, notamment ceux cités ci-dessous au moment de la fonte de la cire dans le moule de plâtre. En effet, dans les procédés de moulage à cire perdue divulgués, la fonte de la cire dans le four s'effectue de l'extérieur vers l'intérieur. L'axe central fond donc systématiquement en dernier lieu. On prend ainsi le risque que les empreintes des pièces à créer soient détériorées par la trop forte chaleur générée sur une trop longue durée. Le plâtre est certes un plâtre résistant à de fortes températures mais il ne doit pas être soumis à de trop fortes contraintes. Aucun des dispositifs et procédés décrits ou connus, notamment dans les brevets FR2540015 (GLIKSZTEIN), FR2806649 (CREAFUSION), 3P55005146A, JP58074269A ou encore US2005274479A1, ne permettent de répondre de manière satisfaisante à l'ensemble des problèmes cités ci-dessus. On constate donc que, dans l'art antérieur, de nombreux moyens pour réaliser des moulages à la cire perdue existent. Toutefois, aucune solution ne répond à l'ensemble des problèmes techniques posés, que ce soit concernant la soudure des tiges de chaque pièce constituant les modèles des empreintes à mouler sur l'axe principal ou la détérioration desdites empreintes au moment de la fonte de la cire dans le four. L'art antérieur ne permet donc pas de résoudre de manière satisfaisante les problèmes de mise en oeuvre de l'arbre de coulée ni de la fonte de la cire. Sommaire de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients, en proposant un dispositif de moulage à cire perdue permettant de lier les pièces constituant les modèles des empreintes à mouler sans soudure à l'axe principal de l'arbre de coulée et d'éviter la détérioration des empreintes à mouler au moment de la fonte de la cire dans le four, et un procédé mettant en oeuvre ledit dispositif. Il s'agit d'un dispositif de moulage de précision (1) par injection dans une matrice creuse, notamment de moulage dit à la cire perdue, constitué d'un axe central (2) en périphérie duquel sont disposées les pièces constituant les modèles des empreintes à mouler (3), l'ensemble étant notamment qualifié d'arbre de coulée. Ledit dispositif est composé d'un moyen de liaison central (2) constituant ledit axe central auquel sont reliées lesdites pièces constituant les modèles des empreintes à mouler (3), ledit moyen de liaison central (2) étant constitué sur toute sa périphérie de moyens d'emboîtement (4) de tiges de fixation (5) desdites pièces constituant les modèles des empreintes à mouler (3), ledit moyen de liaison central (2) possédant une base évasée (6), ladite base évasée étant constituée d'un moyen de liaison (7). Avantageusement il est constitué d'un moyen de maintien en position verticale (8) dudit moyen de liaison central (2), ledit moyen de maintien étant constitué d'une base plane et en son centre d'un moyen de fixation (11) amovible adapté au moyen de liaison (7) de ladite base évasée (6). Préférentiellement il est constitué d'un moyen de manutention (9) dudit moyen de liaison central (2) et comprenant un moyen de liaison amovible (10) adapté au moyen de liaison (7) de ladite base évasée (6). Selon un mode de réalisation lesdits moyens d'emboîtement (4) sont des orifices creusés sur toute la périphérie dudit moyen de liaison central (2) selon une répartition optimisée et adaptée à la taille et à la forme desdites pièces constituant les modèles des empreintes à mouler (3) qui y sont disposées. Selon une variante de réalisation ledit moyen de liaison (7) est un évasement fileté. De manière préférentielle ledit moyen de liaison centrale (2) est sensiblement conique, l'angle aigu formé avec ladite base évasée (6) étant sensiblement arrondi. -4- Le procédé de moulage à la cire perdue mettant en oeuvre le dispositif de moulage selon l'invention comporte les phases suivantes - réalisation desdites pièces constituant les modèles des empreintes à mouler (3) en cire et desdites tiges de fixation (5) destinées à réserver le canal de coulée, - fixation dans les moyens d'emboîtement (4) sur toute la périphérie du moyen de liaison central (2) des tiges de fixation (5) de chacune des pièces constituant les modèles des empreintes à mouler (3), - vissage de l'arbre de coulée obtenu lors de la fixation de la totalité des pièces constituant les modèles des empreintes à mouler audit moyen de liaison central (2) par sa base (6) au 10 moyen de fixation (11) du moyen de maintien en position verticale (8), positionnement dudit arbre de coulée dans une cage cylindrique, coulage de plâtre liquide dans le volume délimité par ladite cage cylindrique et ledit moyen de maintien en position verticale, dévissage de l'arbre de coulée dudit moyen de liaison central (2) par sa base (6) du moyen 15 de fixation (11) du moyen de maintien en position verticale (8), vissage dudit moyen de manutention (9) audit moyen de liaison central (2), sectionnement desdites tiges de fixation (5) à la périphérie du moyen de liaison central (2) par rotation dudit moyen de liaison central (2) engendrée par la rotation manuelle dudit moyen de manutention (9), 20 - retrait dudit moyen de liaison central (2) du moule formé par le plâtre durci, montée en température du four à l'intérieur duquel est positionné le moule en plâtre engendrant la fonte de la cire qu'il contient, notamment desdites pièces constituant les modèles des empreintes à mouler (3), évacuée par le canal central dégagé après le retrait dudit moyen de liaison central (2), 25 - coulée du métal dans lequel devront être réalisés les objets moulés finis dans le moule en plâtre. Brève description des dessins Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels : La figure 1 représente une vue latérale du moyen de liaison central de l'arbre de 30 coulée et du moyen de maintien en position verticale les deux étant séparés ; La figure 2 représente une vue latérale du moyen de liaison central de l'arbre de coulée et du moyen de maintien en position verticale les deux étant reliés ; La figure 3 représente une vue latérale d'un arbre de coulée selon l'invention constitué desdites pièces constituant les modèles des empreintes à mouler emboîtées dans le 35 moyen de liaison central. Description détaillée des modes préférés de réalisation Ledit moyen de liaison central (2) est une pièce cylindrique sensiblement conique se terminant à sa base de manière évasée. Le matériau dans lequel elle est confectionnée doit permettre de sectionner les tiges des modèles lors de la rotation du moyen de liaison central dans le moule en plâtre durci. Il peut donc s'agir d'un métal, de bois ou encore d'un matériau composite par exemple. Dans la mesure où elle est retirée avant la fonte de la cire, il n'est pas nécessaire qu'elle présente une résistance à la chaleur nettement supérieure à celle de la cire. Toutefois, dans l'objectif d'un usage répété du dispositif à l'occasion de nombre important de procédés de moulage, il est préférable d'utiliser un métal. Lesdits moyens d'emboîtement (4) de tiges de fixation (5) desdites pièces constituant les modèles des empreintes à mouler (3) sont des orifices creusés sur toute la périphérie dudit moyen de liaison central (2) selon une répartition optimisée et adaptée à la taille et à la forme desdites pièces constituant les modèles des empreintes à mouler (3) qui y sont disposées. Le nombre d'orifices est donc variable. La forme et la profondeur des orifices n'ont pas d'incidence sur l'usage du dispositif. Il est toutefois nécessaire que la forme desdites tiges de fixation (5) épouse parfaitement lesdits orifices (4) de manière à garantir un emboîtement sans jeu des pièces constituant les modèles des empreintes à mouler (3). Ledit moyen de liaison central (2) possède une base évasée (6). L'angle de la courbure entre la base et le corps sensiblement cylindrique est arrondi. Ladite base évasée (6) est creuse. Le creux (7) constitue un évasement fileté de manière à se visser avec le moyen de fixation (11) composant le moyen de maintien en position verticale (8). Ce dernier constitue un disque plat constitué de bords verticaux sur tout son pourtour. Les modifications non substantielles qui découleraient de façon évidente, pour l'homme de l'art, de l'utilisation ou de la fabrication dont le brevet est ici requis sans en altérer les dispositions originales, n'en seraient que de simples équivalents techniques et entrent également dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS1) Dispositif de moulage de précision (1) par injection dans une matrice creuse, notamment de moulage dit à la cire perdue, constitué d'un axe central (2) en périphérie duquel sont disposées les pièces constituant les modèles des empreintes à mouler (3), l'ensemble étant notamment qualifié d'arbre de coulée, caractérisé en ce que ledit dispositif est composé d'un moyen de liaison central (2) constituant ledit axe central auquel sont reliées lesdites pièces constituant les modèles des empreintes à mouler (3), ledit moyen de liaison central (2) étant constitué sur toute sa périphérie de moyens d'emboîtement (4) de tiges de fixation (5) desdites pièces constituant les modèles des empreintes à mouler (3), ledit moyen de liaison central (2) possédant une base évasée (6), ladite base évasée étant constituée d'un moyen de liaison (7). 2) Dispositif de moulage à la cire perdue selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est constitué d'un moyen de maintien en position verticale (8) dudit moyen de liaison central (2), ledit moyen de maintien étant constitué d'une base plane et en son centre d'un moyen de fixation (11) amovible adapté au moyen de liaison (7) de ladite base évasée (6). 3) Dispositif de moulage à la cire perdue selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est constitué d'un moyen de manutention (9) dudit moyen de liaison central (2) et comprenant un moyen de liaison amovible (10) adapté au moyen de liaison (7) de ladite base évasée (6). 4) Dispositif de moulage à la cire perdue selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens d'emboîtement (4) sont des orifices creusés sur toute la périphérie dudit moyen de liaison central (2) selon une répartition optimisée et adaptée à la taille et à la forme desdites pièces constituant les modèles des empreintes à mouler (3) qui y sont disposées. 5) Dispositif de moulage à la cire perdue selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit moyen de liaison (7) est un évasement fileté. 6) Dispositif de moulage à la cire perdue selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit moyen de liaison centrale (2) est sensiblement conique, l'angle aigu formé avec ladite base évasée (6) étant sensiblement arrondi. 7) Procédé de moulage à la cire perdue mettant en oeuvre le dispositif défini dans les revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il comporte les phases suivantes : réalisation desdites pièces constituant les modèles des empreintes à mouler (3) en cire et desdites tiges de fixation (5) destinées à réserver le canal de coulée, - fixation dans les moyens d'emboîtement (4) sur toute la périphérie du moyen de liaison central (2) des tiges de fixation (5) de chacune des pièces constituant les modèles des empreintes à mouler (3), vissage de l'arbre de coulée obtenu lors de la fixation de la totalité des pièces constituant les modèles des empreintes à mouler audit moyen de liaison central (2) par sa base (6) au moyen de fixation (11) du moyen de maintien en position verticale (8),positionnement dudit arbre de coulée dans une cage cylindrique, coulage de plâtre liquide dans le volume délimité par ladite cage cylindrique et ledit moyen de maintien en position verticale, dévissage de l'arbre de coulée dudit moyen de liaison central (2) par sa base (6) du 5 moyen de fixation (11) du moyen de maintien en position verticale (8), vissage dudit moyen de manutention (9) audit moyen de liaison central (2), sectionnement desdites tiges de fixation (5) à la périphérie du moyen de liaison central (2) par rotation dudit moyen de liaison central (2) engendrée par la rotation manuelle dudit moyen de manutention (9), 10 retrait dudit moyen de liaison central (2) du moule formé par le plâtre durci, montée en température du four à l'intérieur duquel est positionné le moule en plâtre engendrant la fonte de la cire qu'il contient, notamment desdites pièces constituant les modèles des empreintes à mouler (3), évacuée par le canal central dégagé après le retrait dudit moyen de liaison central (2), 15 - coulée du métal dans lequel devront être réalisés les objets moulés finis dans le moule en plâtre.