Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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Description
Presse d'injection
L'invention concerne une presse d'injection pour surmouler par injection une
deuxième pièce sur une première pièce. La presse comporte une partie mobile et
une
partie fixe, au moins un premier élément de moule étant placé sur l'une des
parties de la
presse et au moins un deuxième élément de moule étant placé sur l'autre partie
de la
presse de sorte à former une cavité entre les deux parties de moules lorsque
la presse
est fermée. La première partie de moule est munie d'une première surface
d'appui et la
deuxième partie de moule est munie d'une deuxième surface d'appui, les deux
surfaces
d'appui étant disposées dans leur partie de moule respective de telle sorte
qu'en position
fermée de la presse avec une première pièce insérée dans la première partie de
moule,
une partie au moins de l'extrémité avant de la première pièce se trouve pincée
entre les
deux surfaces d'appui en formant un joint étanche pour la cavité. L'invention
concerne
également un procédé pour utiliser la presse de l'invention.
Il est de plus en plus courant de surmouler une deuxième pièce sur une
première.
Cette technique est par exemple utilisée pour injecter des têtes de
distribution au sommet
de jupes pour fabriquer des tubes. Il faut pour cela une presse constituée
d'une partie fixe
et d'une partie mobile. Une ou plusieurs matrices sont placées sur la partie
fixe par
exemple et autant de noyaux de forme cylindrique sont placés en face des
matrices sur la
partie mobile. La partie mobile est écartée de la partie fixe, des jupes sont
enfilées sur les
noyaux puis la presse est refermée en rapprochant la partie mobile de la
partie fixe.
L'extrémité avant des jupes pénètre dans la cavité formée par l'espace situé
entre la face
sommitale du noyau et le fond de la matrice. La tête de distribution est alors
injectée dans
cette cavité. La pression d'injection est de l'ordre de 500 à 600 bars par
empreinte. Il est
donc impératif que la surface cylindrique du noyau soit exactement ajustée au
diamètre
interne des jupes et que la surface cylindrique de la partie avant de la
matrice, partie
située vers le noyau, soit exactement ajustée au diamètre externe des jupes
afin
d'assurer une étanchéité parfaite de la cavité et éviter ainsi une fuite de la
masse injectée.
Cette précision de surface implique des coûts conséquents.
Les documents FR 2 532 882 Al, FR 2 527 510 Al et JP 5 008260 A décrivent tous
une presse d'injection pour surmouler par injection une deuxième pièce sur une
première
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pièce. Les presses présentent une partie mobile et une partie fixe, un premier
élément de
moule étant placé sur l'une des parties de la presse et au moins un deuxième
élément de
moule étant placé sur l'autre partie de la presse de sorte à former une cavité
entre les
deux parties de moules lorsque la presse est fermée. La première partie de
moule est
munie d'une première surface d'appui et la deuxième partie de moule est munie
d'une
deuxième surface d'appui, les deux surfaces d'appui étant disposées dans leur
partie de
moule respective de telle sorte qu'en position fermée de la presse avec une
première
pièce insérée dans la première partie de moule et avec la première surface
d'appui
avancée en position de travail, une partie au moins de l'extrémité avant de la
première
pièce se trouve pincée entre les deux surfaces d'appui en formant un joint
étanche pour la
cavité. Dans le premier document, le pincement est obtenu entre le sommet de
la partie
cylindrique du noyau et le bord périphérique de la matrice. Dans le second,
qui explique
bien le problème de fuite évoqué précédemment, la solution proposée réside
dans une
collerette annulaire située au sommet du noyau et qui vient pincer le sommet
de la jupe
contre une surface d'appui correspondante de la matrice. L'application du
pincement et sa
suppression sont donc associées à la fermeture et à l'ouverture de la presse
respectivement.
Il peut cependant être utile de ne réaliser le pincement qu'après la fermeture
du
moule ou de supprimer le pincement avant l'ouverture du moule. L'objectif de
l'invention
est donc de permettre de pincer et de supprimer le pincement entre le moment
de la
fermeture du moule et celui de l'ouverture.
Cet objectif est atteint du fait que la première surface d'appui est mobile
dans la
première partie de moule et du fait que des moyens de déplacement sont prévus
pour
déplacer la première surface d'appui entre une position reculée et une
position avancée,
dite position de travail, de telle sorte qu'en position fermée de la presse
avec une
première pièce insérée dans la première partie de moule et avec la première
surface
d'appui avancée en position de travail, une partie au moins de l'extrémité
avant de la
première pièce se trouve pincée entre les deux surfaces d'appui en formant
durant toute
la durée de l'injection un joint étanche pour la cavité. Dans ces conditions,
l'étanchéité de
la cavité est assurée par le pincement d'une partie au moins de l'extrémité
avant de la
première pièce entre les deux surfaces d'appui. Si la surface d'appui est en
position
rétractée, la fermeture de la presse ne provoque pas le pincement de la
première pièce. Il
faut tout d'abord déplacer la première surface d'appui jusqu'à sa position de
travail pour
provoquer le pincement. De même, il est possible de supprimer le pincement
après
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l'injection, mais avant l'ouverture de la presse. La première pièce étant
constituée d'une
matière plastique, elle se déforme suffisamment sous la pression exercée par
les deux
surfaces d'appui pour assurer l'étanchéité à leur interface sans qu'il soit
nécessaire que la
précision des surfaces d'appui soit particulière importante, ni d'ailleurs
celle du reste des
parties de moule.
Dans un exemple de réalisation privilégiée de l'invention, la première partie
de
moule est constituée par un noyau et la deuxième partie de moule est
constituée par une
matrice, le noyau étant de préférence placé sur la partie mobile de la presse
et la matrice
sur la partie fixe de la presse.
Lorsque la première pièce est cylindrique, il est préférable que le noyau soit
constitué d'une pièce cylindrique creuse et d'une soupape placée en partie à
l'intérieur de
la pièce cylindrique, des moyens étant prévus pour déplacer la soupape par
rapport à la
pièce cylindrique entre une position reculée et une position avancée dans
laquelle,
lorsque la presse est fermée, la première surface d'appui est pressée contre
la deuxième
surface d'appui avec interposition d'une partie au moins de l'extrémité avant
de la
première pièce. Dans ce cas, la première surface d'appui peut être constituée
par une
partie de la face sommitale de la soupape, et la deuxième surface d'appui par
une partie
de la paroi de fond de la matrice. La première surface d'appui et la seconde
surface
d'appui ont une forme annulaire entourant la cavité.
Il est préférable que la soupape soit constituée d'une tige terminée sur
l'avant par
une tête de plus grande section, cette tête étant munie d'une paroi
cylindrique de même
contour extérieur que la partie cylindrique du noyau, et étant fermée en
direction de la
matrice par une paroi sommitale dont la partie périphérique constitue la
première surface
d'appui et dont le centre constitue une partie de l'empreinte de la deuxième
pièce et
délimite une partie de la cavité.
L'invention concerne également le procédé pour utiliser la presse. Ce procédé
comprend les étapes suivantes :
(a) Ouverture de la presse ;
(b) Mise en place d'une première pièce sur ou dans la première partie de moule
;
(c) Fermeture de la presse ;
(d) Injection de la deuxième pièce sur la première pièce dans la cavité
réalisée entre les
deux parties de moule ;
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(e) Ouverture de la presse ;
(f) Éjection de l'objet fini et retour à l'étape (b).
Le procédé de l'invention se caractérise par le fait qu'a l'étape (c) ou
durant une étape
(cl) précédant l'étape (d) et suivant l'étape (c), une partie au moins de
l'extrémité avant
de la première pièce est pincée entre la première surface d'appui et la
deuxième surface
d'appui de sorte à former un joint étanche pour la cavité.
De même, le pincement de la partie de l'extrémité avant de la première pièce
peut
être supprimé à l'étape (e) ou durant une étape (dl) suivant l'étape (d) et
précédant
l'étape (e).
Le pincement de l'étape (c) ou (cl) et/ou la suppression de ce pincement à
l'étape
(e) ou (dl) peuvent être obtenus en déplaçant la première surface d'appui par
rapport à la
deuxième surface d'appui de sorte à l'en approcher ou à l'en éloigner. Ce
pincement peut
notamment être obtenu en déplaçant la soupape par rapport à la pièce
cylindrique.
L'invention est décrite plus en détail ci-dessous à l'aide des figures qui
montrent :
Figure 1 une vue en coupe du noyau et de la matrice, la presse étant fermée
et la
soupape étant en position reculée ;
Figure 2: une vue en coupe semblable à la figure 1, mais dans laquelle la
soupape est
en position avancée ;
Figure 3 : une vue de l'agrandissement B de la figure 1, la soupape étant en
position
reculée ;
Figure 4 : une vue de l'agrandissement D de la figure 2, la soupape étant en
position
avancée ;
Figure 5 : vue schématique de la position de la matrice et du noyau lorsque la
presse est
ouverte ;
Figure 6 : une vue isométrique en coupe de la tête de soupape ;
Figure 7 : une vue isométrique en coupe de la matrice ;
Figure 8: une vue agrandie de la zone de pincement lorsque la soupape est en
position
avancée ; et
Figure 9 : une vue d'un exemple de tube obtenu avec la presse et le procédé de
l'invention.
Le dispositif de l'invention est destiné à simplifier une presse pour le
surmoulage sur
d'une deuxième pièce sur une première pièce. Dans l'exemple présent, il s'agit
de
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surmouler sur une jupe (8), constituant la première pièce, une tête de
distribution (9),
constituant la deuxième pièce, pour former un tube d'un seul tenant.
Par convention, on posera que la partie avant du noyau (10), du cylindre (11),
de la
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soupape (12) ou de la jupe (8) est la partie de l'élément considéré située du
côté de la
matrice (20), c'est-à-dire à droite sur les figures. Par analogie, la partie
avant de la matrice
(20) correspond à la partie de la matrice située du côté du noyau (10).
Les presses de surmoulage comprennent une partie fixe et une partie mobile
portant chacune un plateau ; ces éléments ne sont pas représentés. En général,
la
matrice (20) de la pièce à surmouler se trouve sur la partie fixe, tandis que
le noyau (10)
se trouve dans la partie mobile. La matrice (20) constitue le deuxième élément
de moule
tandis que le noyau (10) constitue le premier élément de moule.
La partie mobile est tout d'abord écartée de la partie fixe, comme cela est
représenté schématiquement à la figure 5, et la première pièce, ici la jupe
(8), est placée
sur le noyau (10). La presse est ensuite fermée de sorte que le noyau pénètre
en partie
dans la matrice, ainsi que l'extrémité avant (8a, 8b, 8c) de la jupe (8).
Conformément à l'invention, le noyau (10) est constitué non seulement d'une
paroi
cylindrique sur laquelle est enfilée la jupe (8), mais également d'une soupape
(12). Pour
cela, la paroi cylindrique est constituée d'un cylindre creux (11) à
l'intérieur duquel la
soupape (12) peut être déplacée par des moyens de déplacement non représentés.
Ces
moyens peuvent être constitués par des pistons hydrauliques ou pneumatiques ou
par
des cames par exemple.
Cette soupape (12) est constituée essentiellement d'une tige (121) et d'une
tête
(122) plus large que la tige. La face arrière (123) de cette tête est en
partie tronconique, le
cône s'évasant en allant vers la face sommitale. Cette paroi tronconique se
poursuit par
une paroi cylindrique (124) et par une paroi sommitale (125). Le contour de la
paroi
cylindrique (124) correspond au contour de la face externe du cylindre (11) et
au contour
interne de la jupe. En général, le contour sera un cercle. Il est cependant
possible de
prévoir un contour ellipsoïdal ou toute autre forme appropriée. En d'autres
termes, la paroi
cylindrique (124) et la face externe du cylindre ont la même section
transversale. La paroi
sommitale (125) se divise en deux parties : son bord circonférentiel (125a)
qui sert de
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surface d'appui et son centre (125b) qui sert d'empreinte pour la face interne
de la
deuxième pièce, ici la tête de distribution (9).
L'arête avant (112) du cylindre (11), dirigée vers la matrice (20), est elle
aussi
tronconique, le cône s'évasant vers l'avant, c'est-à-dire en direction de la
matrice (20).
Cette face tronconique (112) est de forme complémentaire à la forme
tronconique de la
face arrière (123) de la tête de soupape. Elle sert de butée arrière à cette
dernière (123)
lorsque la soupape est en position reculée. Par (tron)conique, il faut
comprendre non
seulement le cône de révolution, mais également autre type de cône défini par
le pourtour
de la jupe.
Le pourtour externe du cylindre (11) et de la paroi cylindrique (124) de la
soupape
(12) correspond sensiblement au pourtour interne des jupes (8). En général, il
s'agira ici
de cercles ou d'ellipses.
La matrice (20) comprend un creux présentant une paroi cylindrique (21) se
poursuivant par une paroi de fond (22). Cette paroi de fond (22) remplit deux
fonctions :
sont bord circonférentiel (22a) sert de surface d'appui, tandis que son centre
(22b) sert
d'empreinte pour la face externe de la deuxième pièce, ici la tête de
distribution (9).
Le pourtour interne de la paroi cylindrique (21) de la matrice correspond
sensiblement au pourtour externe des jupes (8). La surface d'appui (22a) de la
matrice
(20) est d'une forme complémentaire à la surface d'appui (125a) de la soupape.
Pour fonctionner, il faut que les surfaces d'appui (125a, 22a) ne soient pas
parallèles au mouvement de déplacement de la partie mobile de la presse et/ou
de celui
de la soupape (12) sans quoi, il n'y aurait pas d'effet de pincement. Dans les
exemples
présentés ici, les surfaces d'appui sont inclinées vers le centre par rapport
à la direction
du mouvement de la presse et/ou de la soupape de telle sorte que l'extrémité
avant (8a,
8b, 8c) de la jupe (8) tende à se refermer. Comme on le voit sur l'exemple de
tube de la
figure 9 obtenu par le procédé, l'inclinaison des surfaces d'appui n'a pas
besoin d'être très
importante, et notamment pas aussi importante que sur les figures 1 à 5 et 8
qui n'ont
qu'une valeur schématique.
La presse de l'invention fonctionne de la façon suivante :
(a) La presse est ouverte et la soupape est reculée si ce n'est pas déjà fait.
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(b) La première pièce, ici la jupe (8), est ensuite placée sur le cylindre
(11). Des moyens
non représentés limitent l'enfoncement de la jupe au-delà de la position
souhaitée.
Ces moyens peuvent être constitués par exemple de bagues de mise à longueur en
fonction des jupes utilisées. L'extrémité avant de la jupe dépasse légèrement
en
direction de la matrice, au-delà de la paroi cylindrique (124) de la soupape.
(c) La presse est ensuite refermée. L'extrémité (8a, 8b, 8c) de la jupe qui
dépasse au-
delà du cylindre (11) pénètre dans la partie cylindrique (21) de la matrice,
puis se
déforme légèrement en suivant la forme inclinée vers le centre de la paroi de
fond
(22). Parallèlement, l'extrémité avant du noyau, essentiellement la tête de la
soupape
lo (122), pénètre également dans le creux de la matrice. Quand la presse
est fermée,
on se trouve dans la position présentée aux figures 1 et 3. Dans cette
position, il n'y a
pas d'étanchéité entre la matrice et le noyau.
(cl) La soupape (12) est maintenant déplacée en position avancée présentée aux
figures
2, 4 et 8. Dans cette position, une partie (8b) de l'extrémité avant de la
jupe se trouve
donc pincée entre la surface d'appui (125a) de la soupape et la surface
d'appui (22a)
de la matrice. La pression exercée par la surface d'appui (125a) de la soupape
sur la
matrice (20) et sur la partie (8b) de la jupe pincée entre les deux surfaces
d'appui
(125a, 22a) est au moins égale à la pression d'injection, soit de l'ordre de
500 à 600
bars. La zone de pincement (P) est marquée sur les figures 8 et 9. Ces deux
surfaces
étant annulaires, il se forme un joint qui ferme de façon étanche la cavité
(C) dans
laquelle sera surmoulée la deuxième pièce. Cette cavité (C) est formée par
l'espace
compris entre le centre (125b) de la paroi sommitale de la soupape et le
centre (22b)
de la paroi de fond de la matrice.
(d) La deuxième pièce, ici la tête de distribution (9), est injectée dans la
cavité (C). Lors
de l'injection, la masse ne peut pas s'échapper de cette cavité.
(dl) La soupape (12) est reculée.
(e) La presse est ouverte.
(f) Le tube fini est éjecté. Le processus peut reprendre à l'étape (b).
Le recul de la soupape (12), au lieu d'être effectué à l'étape (dl), peut être
effectué
entre l'étape (e) et l'étape (f), dans une étape (el). C'est donc l'ouverture
de la presse à
l'étape (e) qui provoque la suppression du pincement. La surface d'appui
(125a) est
placée en position de travail (en pinçant la partie de l'extrémité avant de la
première pièce
entre elle et la deuxième surface d'appui 22a) avant le début de l'injection,
reste dans
cette position durant toute l'injection, et n'est reculée qu'une fois
l'injection achevée. Le
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joint étanche formé par le pincement de la partie de l'extrémité avant de la
première pièce
entre les deux surfaces d'appui persiste durant toute la durée de l'injection.
Si le noyau n'est pas muni d'une soupape, les étapes (cl) et (dl) ou (el)
n'ont pas
lieu. Les surfaces d'appui sont rapprochées ou écartées du seul fait de la
fermeture ou de
l'ouverture de la presse aux étapes (c) et (e).
Pour augmenter l'interface de fusion entre la première pièce, ici la jupe (8),
et la
deuxième pièce, ici la tête de distribution (9), il est possible de prévoir
une partie (8c) de
la jupe au-delà de la partie (8b) pincée entre les deux surfaces d'appui,
cette extrémité
avant (8c) dépassant dans la cavité de surmoulage. Ainsi, le surmoulage ne se
fait pas
uniquement au niveau de l'arête avant de la jupe, comme cela est le cas sur la
figure 4,
mais également sur la surface interne de la partie (8c) de la jupe qui dépasse
de la zone
de pincement entre les surfaces d'appui à l'intérieur de la cavité de
surmoulage. C'est le
cas du mode de réalisation de la figure 8.
Pour assurer l'étanchéité de la presse, il suffit donc que la partie annulaire
formant
la surface d'appui (125a) de la tête de soupape soit sensiblement ajustée à la
géométrie
de la surface d'appui (22a) de la matrice. Une partie (8b) de l'extrémité
avant de la jupe
étant interposée entre ces deux surfaces, leur précision n'a pas besoin d'être
très élevée.
La précision de surface du cylindre (11) ne joue aucun rôle pour l'étanchéité,
pas
plus que la précision de surface de la partie cylindrique (124) de la tête de
soupape et
celle de la partie cylindrique (21) de la matrice. Le coût de fabrication de
ces pièces est
donc considérablement diminué.
Ce procédé n'est pas limité au surmoulage d'une pièce circulaire sur la face
avant
d'une pièce cylindrique. Le procédé s'adapte très bien au surmoulage d'une
tête de
distribution (9) fermant le haut du cylindre constituant la jupe (8) et muni
d'une coiffe
charnière (9a) excentrée par rapport à la jupe, comme le tube représenté sur
la figure 9.
Plus généralement, le procédé peut s'appliquer à toute première pièce, même
non
cylindrique présentant une extrémité avant qui peut être coincée entre deux
surfaces
d'appui appartenant l'une à la partie mobile et l'autre à la partie fixe de la
presse, de sorte
que la partie pincée entre les deux surfaces d'appui constitue un joint
étanche pour la
cavité de surmoulage. Du fait du pincement subi par cette extrémité avant
entre les deux
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surfaces d'appui, elle se déforme sur les côtés pour assurer l'étanchéité
latérale entre les
deux surfaces d'appui. Pour cela, il n'est pas nécessaire que le déplacement
de la
soupape se fasse parallèlement à la direction de déplacement de la partie
mobile de la
presse.
Le procédé est destiné au surmoulage par injection d'une matière plastique sur
une
autre matière plastique. En général, les deux matières seront compatibles,
c'est-à-dire
qu'elles fusionneront ensemble lors du surmoulage. Cependant, il est également
possible
de prévoir des matériaux incompatibles si la géométrie des deux pièces est
telle qu'il se
forme des moyens d'ancrage. Notamment, on pourra prévoir des moyens d'ancrage
sur la
partie (8c) de la jupe qui pénètre dans la cavité au-delà de la zone de
pincement (8b, P).
La soupape mobile (12) permet de compenser les variations d'épaisseurs de
jupes
liées aux tolérances d'extrusion ainsi que les hauteurs de jupes liées aux
tolérances de
coupe à longueur.
Liste des références :
8 Première pièce (jupe)
8a Partie de la jupe qui pénètre dans la matrice, sans atteindre la zone de
pincement
8b Partie de la jupe située dans la zone de pincement
8c Partie de la jupe située au-delà de la zone de pincement
9 Deuxième pièce, c'est-à-dire pièce à surmouler (tête de distribution)
10 Noyau (première partie de moule)
11 Cylindre
12 Soupape
121 Tige de la soupape
122 Tête de la soupape
123 Paroi arrière conique de la tête
124 Paroi cylindrique de la tête
125 Paroi sommitale de la tête
125a Surface d'appui de la paroi sommitale
125b Surface d'empreinte
20 Matrice (deuxième partie de moule)
21 Paroi cylindrique
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22 Paroi de fond
22a Surface d'appui
22b Surface d'empreinte
P Zone de pincement
5 C Cavité pour l'injection de la deuxième pièce
