Brevet FR3003787A1 — publié le 20141003

- DESCRIPTION L'invention concerne un procédé de pressage isostatique d'objets à partir de granulé céramique, selon lequel une chambre de remplissage, formée entre un poinçon inférieur et un poinçon supérieur d'un moule de pressage, est remplie de granulé et le granulé est, à l'aide d'une membrane élastique disposée sur le poinçon inférieur et sollicitée par une pression de pressage, comprimé de telle sorte qu'il forme un objet pressé. L'invention concerne en outre un moule de pressage pour le pressage isostatique d'objets à partir de granulé céramique, avec un poinçon supérieur et avec un poinçon inférieur présentant une membrane élastique, sachant que le poinçon supérieur et le poinçon inférieur forment entre eux, dans l'état fermé du moule de pressage, une chambre de remplissage dans laquelle la membrane, lorsqu'elle est sollicitée par une pression de pressage, comprime le granulé rempli dans la chambre de remplissage de telle sorte qu'il forme un objet pressé. Un tel procédé et un tel moule de pressage sont connus dans l'état de la technique. Le moule de pressage comprend ici deux parties de moule coopérantes, pour lesquelles on utilise ici les notions de poinçon inférieur et de poinçon supérieur. On appelle « poinçon inférieur » la partie de moule sur laquelle est disposée la membrane élastique pouvant être sollicitée par une pression de pressage, membrane qui, lors de l'application de la pression de pressage, comprime unilatéralement le granulé, rempli dans la chambre de remplissage entre les deux parties de moule, en direction de l'autre partie de moule, le « poinçon supérieur ». Si les objets sont des gobelets, des bols, des coupelles ou analogues avec de très hauts pieds, par exemple du type de ceux utilisés dans la zone asiatique pour des mets ou des boissons, le pressage isostatique classique pose le problème qu'il se produit principalement dans la région de pied/de fond des objets des perturbations de la structure et des fissurations, ce qui engendre un taux relativement élevé de rebuts. La présente invention a donc pour but d'éliminer les inconvénients précités et de fournir une technologie de fabrication améliorée. Ce but est atteint par le fait que le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que la compression du granulé comprend au moins une étape de précompression et une étape de compression finale ou consécutive, - 2 - sachant que pendant la précompression, le granulé n'est comprimé que dans une région partielle de la chambre de remplissage, et par le fait que, d'une manière correspondante, le moule de pressage selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour précomprimer le granulé dans une région partielle de la chambre de remplissage. Les avantages et configurations expliqués ci-après dans le contexte du procédé valent également par analogie pour le moule de pressage selon l'invention, et réciproquement. Selon des caractéristiques supplémentaires avantageuses du procédé selon l'invention : pendant la précompression, le granulé est comprimé uniquement dans la région de pied/de fond de l'objet ; un élément de précompression, servant à précomprimer le granulé et conçu comme élément du poinçon inférieur, est actionné indépendamment de la membrane de pressage. Selon des caractéristiques supplémentaires avantageuses du moule de pressage selon l'invention : lesdits moyens sont conçus pour précomprimer le granulé uniquement dans la région de pied/de fond de l'objet ; les moyens pour précomprimer le granulé comprennent au moins un élément de précompression conçu comme élément du poinçon inférieur ; l'élément de précompression au moins unique est une membrane de précompression pouvant être actionnée indépendamment de la membrane de pressage, ou bien une partie intégrante de la membrane de pressage est conçue comme partie de précompression, et l'élément de précompression au moins unique est un élément de pression mécanique qui est conçu pour solliciter cette partie de précompression ; l'élément de précompression forme une partie d'une délimitation de paroi pour la chambre de pression formée entre le poinçon inférieur et la membrane de pressage. La présente invention part de la constatation qu'il se produit dans le cas du pressage isostatique classique un arrachement des pieds d'objets dotés de très hauts pieds, car il n'y a pas d'évacuation d'air suffisante dans la région de pied/de fond des objets. L'invention résout le problème connu d'évacuation d'air par le procédé selon l'invention et par le moule de pressage selon l'invention. L'idée de base de l'invention consiste donc à ne précomprimer qu'une partie de l'objet. En d'autres termes, le granulé est, pendant la 35 précompression, comprimé uniquement dans une région partielle de la chambre de remplissage. L'air contenu dans le granulé peut ainsi - 3 - s'échapper de la partie précomprimée dans une autre partie de la chambre de remplissage. Cette solution apportée au problème d'évacuation d'air peut être appliquée non seulement à des gobelets, bols, coupelles ou autres objets dotés de très hauts pieds, mais aussi à tous les objets pressés isostatiquement pour lesquels on rencontrerait autrement, dans le cas d'une compression isochronique, en raison de leur forme et de leur conception, un problème d'évacuation d'air insuffisante dans une région partielle de la chambre de remplissage. Afin de résoudre le problème décrit consistant en des pieds arrachés, il est particulièrement avantageux que, pendant la précompression, le granulé soit comprimé uniquement dans la région de pied/de fond de l'objet. Une quantité relativement élevée d'air résiduel est contenue dans les hauts pieds de l'objet, et elle engendrerait des perturbations ou fissurations dans la région des pieds si elle restait dans la région de pied/de fond jusqu'à la fin de l'opération de pressage. Cet air résiduel est amené de la région de pied/de fond dans la région de bord de l'objet par la précompression de l'objet, spatialement ciblée et seulement partielle, se concentrant de préférence uniquement sur la région de pied/de fond. À la différence des techniques classiques où la totalité de l'objet est simultanément comprimée, l'air peut encore s'échapper par le bord de l'objet, qui à cet instant n'est pas encore comprimé, avant que cette région soit elle aussi comprimée au cours de l'étape consécutive de compression finale. Il s'est avéré particulièrement approprié que le moyen pour précomprimer le granulat comprenne au moins un élément de précompression conçu comme élément du poinçon inférieur. Selon une forme préférée de réalisation de l'invention, l'élément de précompression au moins unique est réalisé par le fait que le poinçon inférieur est réalisé en plusieurs parties, sachant que l'élément de précompression au moins unique est mobile par rapport à la partie restante du poinçon inférieur. Une telle structure se distingue entre autres par le fait que l'élément de précompression peut être actionné d'une manière particulièrement simple sur le plan de la construction et cependant fiable. Le poinçon inférieur ainsi divisé est caractérisé par le fait que l'élément de précompression forme une partie de la paroi de délimitation, fournie par le poinçon inférieur, de la chambre de pression. - 4 - Selon une forme préférée de réalisation de l'invention, l'élément de précompression au moins unique est une membrane de précompression supplémentaire pouvant être actionnée indépendamment de la membrane. La précompression s'effectue par le fait que la première membrane élastique classique, installée sur le poinçon inférieur, est sollicitée dans une région partielle souhaitée par la deuxième membrane élastique, la membrane de précompression, qui peut être actionnée indépendamment de la première membrane. Selon une autre forme préférée de réalisation de l'invention, une partie intégrante de la membrane est conçue comme partie de précompression, et l'élément de précompression au moins unique est un élément de pression mécanique qui est conçu pour solliciter la partie de précompression de la membrane. Une deuxième membrane n'est pas nécessaire. La précompression s'effectue en sollicitant en pression cette région partielle modifiée, de préférence indépendamment d'une sollicitation du reste de la membrane. L'exposé qui suit décrit plus en détail deux exemples de réalisation de l'invention à l'aide des dessins, parmi lesquels : les figures 1 à 4 sont des représentations en coupe d'un premier 20 moule de pressage à différents instants pendant l'opération de pressage, les figures 5 à 8 sont des représentations en coupe d'un deuxième moule de pressage à différents instants de l'opération de pressage. Les différentes figures illustrent l'invention de façon purement 25 schématique et par ses principaux composants. Des références numériques identiques correspondent ici à des éléments identiques ou de fonction comparable. Les figures représentent un moule de pressage 1 pour le pressage isostatique, à partir de granulé céramique 2, d'objets dotés de 30 hauts pieds. En ce qui concerne l'objet 3 représenté dans l'exemple, il s'agit d'une coupelle à usage alimentaire dont les pieds ne sont pas de la hauteur habituelle d'environ 7 à 9 mm, mais d'une hauteur de 15 à 20 mm. Les figures 1 à 4 illustrent un premier exemple de réalisation de l'invention. 35 Le moule de pressage 1 comprend un poinçon supérieur 4 conçu comme élément fixe et un poinçon inférieur mobile 5, sur lequel une membrane de pressage élastique 6 est fixée à l'aide d'une bague de serrage -5- 32. Les éléments de moule individuels 4, 5 sont installés sur des supports 7, 8. Pour l'exploitation, il est prévu un dispositif de chargement 9 pour le granulé 2, des conduites 10 pour remplir d'un fluide hydraulique la chambre de pression 13 qui se forme entre la paroi 12 du poinçon inférieur 5 et la membrane de pressage 6, etc. On ne détaillera pas plus ci-après la structure et le mode de fonctionnement d'un tel moule de pressage 1, car ils sont connus de l'homme du métier. La figure 1 représente le moule de pressage 1 fermé. Le granulé céramique 2 est rempli dans la chambre de remplissage 14, qui est délimitée 10 d'une part par la paroi 15 du poinçon supérieur 4 et d'autre part par la membrane de pressage 6. Une membrane de précompression élastique 16, prévue en plus de la membrane de pressage 6 et pouvant être actionnée indépendamment de la membrane de pressage 6, sert d'élément de précompression. Le 15 poinçon inférieur 5 est réalisé en plusieurs parties, sachant que la membrane de précompression 16 disposée sur une partie arrière 34 du poinçon inférieur 5 est conçu comme élément du poinçon inférieur 5 et forme conjointement avec la paroi fixe 12 du poinçon inférieur 5 une délimitation de la chambre de pression 13. La membrane de précompression 16 est elle 20 aussi fixée sur le poinçon inférieur 5 à l'aide d'une bague de serrage 33. La membrane de précompression 16 présente une partie 18 pouvant être sollicitée en pression et adaptée à la forme de la région de pied/de fond 17 de l'objet 3, partie qui est mobile par rapport à la partie restante fixe du poinçon inférieur 5. La partie de précompression 18 est 25 formée de telle sorte qu'elle prédéfinit, dans la région dans laquelle elle complète le poinçon inférieur 5, par son côté avant tourné vers la membrane de pressage 6 la forme ultérieure de l'objet 3, tandis que le côté arrière 20 de la partie de précompression 18, à solliciter par une pression de pressage, est réalisé essentiellement plan. 30 La figure 2 représente la situation au début de l'opération de pressage, pendant l'étape de précompression. La membrane de précompression 16 est sollicitée unilatéralement par une pression de pressage sur son côté arrière 20. La chambre de pression 21, entre la membrane de précompression 16 et la paroi 22 - disposée derrière la moule 35 de pressage 1 et interrompue par plusieurs conduites d'alimentation en fluide - de la partie arrière 34 du poinçon inférieur 5 est remplie d'un fluide sous pression, de sorte que la membrane de précompression 16 est sollicitée - 6 - unilatéralement par une pression de pressage. Le fluide est apporté à cet effet via une conduite centrale 11. La membrane de précompression 16 exerce ainsi par sa partie de précompression 18 une pression sur la membrane de pressage 6, de sorte que la membrane de pressage 6 précomprime le granulé 2 dans la région de pied/de fond 17 de l'objet 3. En d'autres termes, le granulé n'est comprimé que dans la région partielle de la chambre de remplissage 14 qui correspond à la région de pied/de fond ultérieure 17 de l'objet 3. À cet effet, la partie de précompression 18 présente une âme suffisamment solide, pouvant être peu ou prou comprimée. Pendant cette étape de précompression, il n'y a pas de sollicitation supplémentaire de la membrane de pressage 6. L'air qui se trouve dans le granulé 2 migre de la région de pied/de fond 17 dans la région de bord 23 de l'objet 3, d'où il peut s'échapper. Une fois que la région de pied/de fond 17 est précomprimée, le façonnage complet de l'objet 3 à l'aide de la membrane de pressage 6 a lieu pendant l'étape consécutive de compression finale. La figure 3 représente la situation pendant cette étape de compression finale. La chambre de pression 13 entre la paroi 12 du poinçon inférieur 5 d'une part et la membrane de pressage 6 d'autre part est remplie d'un fluide sous pression, de sorte que la membrane de pressage 6 est sollicitée unilatéralement par une pression de pressage et comprime unilatéralement le granulé 2. Un objet 3 appliqué contre la paroi 15 du poinçon supérieur 4 est ainsi définitivement formé. Pendant ce temps, la chambre de pression 21 reste sous pression. Dans la région de la partie de précompression 18, la membrane de pressage 6 s'appuie contre la membrane de précompression 16. Selon les paramètres de processus choisis, il est possible que le fluide sous pression pénètre également dans une chambre entre la membrane de pressage 6 d'une part et le côté avant 19 - formant à cet endroit la délimitation de la chambre de pression 13 - de la membrane de précompression 16 d'autre part, et comprime davantage la région de pied/de fond 17 déjà précomprimée de l'objet 3. Le fluide hydraulique est par exemple de l'huile, qui produit à une pression de 300 bars une compression du granulé 2. L'alimentation séparée en pression des deux membranes 6, 16 s'effectue via un guidage divisé 10, 11 du fluide dans le support 8 du poinçon inférieur 5. Selon une variante de réalisation (non représentée), la sollicitation de la membrane de précompression 16 pendant l'étape de - 7 - précompression peut s'effectuer à l'aide d'un élément de pression mécanique, par exemple à l'aide d'un poinçon ou piston à actionnement hydraulique par exemple. Dans ce cas également, il est avantageux que le côté arrière 20 - servant de surface d'attaque pour l'élément de pression - de la partie de précompression 18 soit réalisé essentiellement plan. La figure 4 représente l'ouverture du moule de pressage 1. Le poinçon inférieur 5 est éloigné du poinçon supérieur 4 au moyen d'un mécanisme en soi connu, non détaillé ici, dès que la suppression de la pression de pressage sollicitant la membrane de pressage 6 commence, donc que le fluide hydraulique ne s'applique plus contre la membrane de pressage 6 et que la membrane de pressage 6 commence à se décoller de la surface de l'objet pressé 3. Les figures 5 à 8 illustrent un deuxième exemple de réalisation de l'invention. Les figures représentent les étapes du processus telles qu'elles sont déjà illustrées sur les figures 1 à 4. En dehors des différences décrites ci-après, la structure fondamentale du moule de pressage 1 correspond à la structure de la forme de réalisation représentée sur les figures 1 à 4. Comme le montre la figure 5, le deuxième exemple de réalisation se différencie du premier exemple de réalisation pour l'essentiel par le fait qu'une deuxième membrane n'est pas présente comme membrane de précompression. Au lieu de quoi, la membrane de pressage 26 présente déjà une partie de précompression 28 dans la région partielle souhaitée de la membrane, qui s'applique contre la région à précomprimer 17 de l'objet 3. La partie de précompression 28 est adaptée à la forme de la région de pied/de fond de l'objet 3, sachant que son côté arrière 30 à solliciter par une pression de pressage est réalisé essentiellement plan. La précompression s'effectue par le fait que la partie de précompression 28 de la membrane de pressage 26 est sollicitée en pression indépendamment d'une sollicitation des autres régions partielles de la membrane de pressage 26. Un élément de pression mécanique, sous la forme d'un piston 24 pouvant être sollicité par une pression de pressage et ainsi actionné, sert de partie arrière du poinçon inférieur 5 et en même temps d'élément de précompression mobile par rapport à la partie restante du poinçon inférieur 5 et destiné à solliciter la partie de précompression 28 de la membrane de pressage 26. - 8 - La figure 6 représente la situation au début de l'opération de pressage, pendant l'étape de précompression. La partie de précompression 28 est déplacée par son âme en direction du poinçon supérieur 4, par le fait qu'elle est sollicitée mécaniquement à l'aide du piston 24 sur son côté 5 amère plan 30. Le piston 24, pourvu d'une surface de butée 25 correspondante, se déplace alors vers une butée 31 qui est prévue dans le guide de piston 27 du poinçon inférieur et qui définit la position finale de l'étape de précompression. En conclusion, le granulé 2 est précomprimé dans une région partielle de la chambre de remplissage 14, à savoir la 10 région de pied/de fond 17 de l'objet 3. Pendant cette étape de précompression, il n'y a pas de sollicitation supplémentaire de la membrane de pressage 26. L'air qui se trouve dans le granulé 2 migre de la région de pied/de fond 17 dans la région de bord 23 de l'objet 3, d'où il peut s'échapper. 15 Le façonnage complet de l'objet 3 a lieu à nouveau pendant l'étape consécutive de compression finale. La figure 7 représente la situation pendant cette étape de compression finale. La chambre de pression 13 entre la paroi 12 du poinçon inférieur 5 d'une part et la membrane de pressage 26 d'autre part est remplie d'un fluide sous pression, de sorte que 20 la membrane de pressage 26 est sollicitée unilatéralement par une pression de pressage et comprime unilatéralement le granulé 2. Un objet 3 appliqué contre la paroi 15 du poinçon supérieur 4 est ainsi définitivement formé. Selon les paramètres de processus choisis, il est ici aussi possible que le fluide sous pression pénètre également dans une chambre 25 entre la membrane de pressage 26 d'une part et le côté frontal 29 - qui forme à cet endroit la paroi 12 du poinçon inférieur 5 délimitant la chambre de pression 13 - du piston 24 d'autre part, et comprime davantage la région de pied/de fond 17 déjà précomprimée de l'objet 3. La figure 8 représente à nouveau l'ouverture du moule de pressage 1. 30 Les éléments, parties, composants et pièces faisant partie du moule selon l'invention sont référencés comme suit dans les dessins annexés : 1 : moule de pressage 2 : granulé 3 : objet 4 : poinçon supérieur : poinçon inférieur 35 -9- membrane de pressage support du poinçon supérieur support du poinçon inférieur dispositif de chargement 10 : conduite de fluide 11 : conduite de fluide 12 : paroi du poinçon inférieur 13 : chambre de pression 14 : chambre de remplissage 15 : paroi du poinçon supérieur 16 : membrane de précompression 17 : région de pied/de fond 18 : partie de précompression de la membrane de précompression 19 : côté avant de la partie de précompression : côté arrière de la partie de précompression 21 : chambre de pression 22 : paroi partielle du poinçon inférieur 23 : région de bord 20 24 : piston : surface de butée 26 : membrane de pressage 27 : guide de piston 28 : partie de précompression de la membrane de 25 précompression 29 : côté frontal du piston : côté arrière de la partie de précompression 31 : butée 32 : bague de serrage de membrane 30 33 : bague de serrage de membrane 34 : partie arrière Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. 6 : 7 : 8 : 9 : REVENDICATIONS1. Procédé de pressage isostatique d'objets (3) à partir de granulé céramique, selon lequel - une chambre de remplissage (14), formée entre un poinçon inférieur (5) et un poinçon supérieur (4) d'un moule de pressage (1), est 5 remplie de granulé (2) et - le granulé (2) est, à l'aide d'une membrane élastique (6, 26) disposée sur le poinçon inférieur (5) et sollicitée par une pression de pressage, comprimé de telle sorte qu'il forme un objet pressé (3), caractérisé en ce que la compression du granulé comprend au 10 moins une étape de précompression et une étape de compression finale ou consécutive, sachant que pendant la précompression, le granulé n'est comprimé que dans une région partielle (17) de la chambre de remplissage (14). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, 15 pendant la précompression, le granulé est comprimé uniquement dans la région de pied/de fond de l'objet (3). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un élément de précompression (16, 24), servant à précomprimer le granulé et conçu comme élément du poinçon inférieur (5), est actionné 20 indépendamment de la membrane (6, 26). 4. Moule de pressage (1) pour le pressage isostatique d'objets (3) à partir de granulé céramique, avec un poinçon supérieur (4) et avec un poinçon inférieur (5) présentant une membrane élastique (6, 26), 25 sachant que le poinçon supérieur (4) et le poinçon inférieur (5) forment entre eux, dans l'état fermé du moule de pressage (1), une chambre de remplissage (14) dans laquelle la membrane (6, 26), lorsqu'elle est sollicitée par une pression de pressage, comprime le granulé (2) rempli dans la chambre de remplissage (14) de telle sorte qu'il forme un objet pressé 30 (3), caractérisé en ce que le moule de pressage (1) comprend des moyens (16) pour précomprimer le granulé dans une région partielle (17) de la chambre de remplissage (14).-11- 5. Moule de pressage (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens (16) sont conçus pour précomprimer le granulé uniquement dans la région de pied/de fond de l'objet (3). 6. Moule de pressage (1) selon la revendication 4 ou 5, 5 caractérisé en ce que les moyens pour précomprimer le granulé comprennent au moins un élément de précompression (16, 24) conçu comme élément du poinçon inférieur (5). 7. Moule de pressage (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément de précompression au moins unique est une membrane 10 de précompression (16) pouvant être actionnée indépendamment de la membrane (6). 8. Moule de pressage (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une partie intégrante de la membrane (26) est conçue comme partie de précompression (28), et l'élément de précompression au moins 15 unique est un élément de pression mécanique (24) qui est conçu pour solliciter cette partie de précompression (28). 9. Moule de pressage (1) selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'élément de précompression (16, 24) forme une partie d'une délimitation de paroi pour la chambre de 20 pression (13) formée entre le poinçon inférieur (5) et la membrane de pressage (6, 26).