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Dans les procédés connus de fabrication de pièces profilées et no- tamment de corps creux en matières plastiques, à savoir les procédés de coulée, de pressage, d'emboutissage sous vide, de compression, on utilise des moules dont les surfaces - que l'on ait affaire à un moule complet avec poinçon et matrice ou bien à un demi-moule avec poinçon (noyau de moule) ou matrice (moule d'embou- tissage sous vide) - reproduisent en creux ou en relief ou bien à la fois en creux et en relief le profil de la pièce profilée à fabriquer.
Ceci présente un inconvénient car on produit ainsi des tensions in- ternes dans la matière plastique ou une diminution plus ou moins importante de l'épaisseur de paroi, ce qui peut facilement conduire à des fissures et à des cassures.
L'invention concerne notamment un procédé d'emboutissage profond de plaques en matières plastiques à l'état plastique pour réaliser des corps creux à trois dimensions, notamment des objets du type bac, au moyen de matrices et de poinçons, procédé caractérisé notamment par ce que le processus d'emboutissa-, ge s'effectue, sous entrave de la part des parois du moule, par fluage libre de la matière plastique sur les surfaces constituées lors de l'engagement de la matrice et du poinçon et par suite de l'effet de mise sous contrainte de la ma- tière dans l'espace libre compris entre ces surfaces, procédé permettant d'évi- ter les tensions internes et les fissures dans les produits fabriqués.
Le procédé selon l'invention et les dispositifs de mise en applica- tion de celui-ci permettent la fabrication de pièces de forme, notamment de corps creux, à partir de plaques de matières thermo plastiques comme par exemple du chlorure de polyvinyle, du polystyrol et d'autres polymérisats ou mélanges de polymérisats.
Le procédé selon l'invention est nettement différent des procédés connus de mise en forme de plaques de matière plastique car il ne faut plus ap- pel, comme on le fait actuellement, à une déformation au moyen de "moules", c'est-à-dire au moyen d'organes "en relief" ou "en creux" suivant la surface de la pièce de forme à fabriquer.
Le procédé selon l'invention peut être défini comme une opération d'emboutissage avec matrice et poinçon qui se différencie du procédé courant d'emboutissage par ce fait que l'emboutissage des plaques de matière plastique s'effectue, sans que les parois du moule aient une action d'entrave et sans bridage de la plaque sur sa lisière, avec un libre glissement de la matière en tous sens.
La forme définitive du corps creux à réaliser est obtenue par mise sous tension de la matière plastique dans l'espace libre compris entre et situé au dessus des bords ou des flancs, venant en regard lors de l'engagement du poinçon et de la matrice, et qui servent à modifier l'orientation de la plaque de matière plastifiée.
L'invention concerne également un dispositif de mise en application du procédé ci-dessus, dispositif caractérisé par ce que la matrice et le poin- çon ne correspondent au corps creux à réaliser que pour autant que ces deux élé- ments comportent les bords de cotes et d'orientation convenables constituant les contours de rebroussement du corps creux.
Comme dispositif selon l'invention, on utilise simplement des cadres ou des châssis ouverts pouvant coulisser l'un dans l'autre ou pouvant être pla- cés l'un à coté de l'autre et entrer en service simultanément ou l'un après l'autre.
La mise en forme des plaques de matière thermo-plastique est assurée par le coulissement relatif de ces cadres ou de ces châssis. Dans le processus de mise en forme, la matière plastique flue à partir des zones où la matière est en excès et ce n'est qu'une fois la mise en forme terminée qu'elle est mise sous
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contrainte ou serrée. Pendant l'opération de mise en forme de plaques, planes à l'origine et rendues plastiques par échauffement, la matière a une liberté totale. de mouvement entre les châssis et peut se déplacer aussi bien "positivement" que "négativement", sans entraves de la part des parois ou des sections de passage, même lorsqu' il y a des plis, jusqu'à ce qu'elle soit finalement tendue, à la fa- çon d'un écran, entre les bords du châssis.
Inversement les bords du châssis peu- vent s'enfoncer avec une faible résistance au frottement dans la matière de la plaque, auquel cas, suivant le principe du moindre effort, on utilise de la ma- tière venant des zones d'excédent pour conserver une épaisseur de matière con- stante, avant que ne puisse se produire une diminution d'épaisseur des plaques, même dans les angles, par suite de la contrainte de glissement uniforme.
Cette matière peut en outre être mise en oeuvre à des températures inférieures à celles qui sont nécessaires dans le processus courant d'emboutissa- ge.
De même, il ne peut plus se produire pendant la mise en forme un re- trait de la matière plastifiée sur les parois des "moules", qui, en application du procédé, sont à une température inférieure, La faible capacité calorifique des bords des châssis, notamment lorsqu'on utilise, selon l'invention, un maté- riau non métallique isolant ou mauvais conducteur de la chaleur, donne lieu à un refroidissement et à une solidification uniforme de la matière thermoplasti- que contenue dans un espace vide ou libre, et qui est alors exempte de tensions internes. On n'a plus alors affaire en ce cas aux "incidents postérieurs à la fabrication". qui se traduisent par des fissures ou des cassures.
L'efficacité du procédé selon l'invention est particulièrement grande lorsque la répartition des contraintes de la matière thermoplastique s'effectue dans plus de deux plans, c'est-à-dire lorsque, par exemple, en plus de la con- trainte exercée par le châssis creux ou un corps comportant des bords dans le châssis d'emboutissage, un autre châssis, relié de façon quelconque au châssis creux ou pouvant entrer en action de façon indépendante, agit, dans le sens op- posé au sens d'action du châssis creux, sur un troisième bord de châssis, pour réaliser un fluage de la matière autre que celui qui provient des bords.
Le retrait se produisant lors du refroidissement de la matière plas- tique, et qui s'est révélé nuisible dans la plupart des cas, augmente les con- traintes existant entre les bords du châssis.
Pour éviter en cas de fluage un déport ou une formation de plis dans les zones marginales des plaques, qui ont été échauffées au préalables, ce fluage pouvant se produire avec des intensités différentes en différents endroits et suivant le profil donné à la pièce, on peut disposer un guidage à mortaise en deçà du bord intérieur du châssis d'emboutissage, ce guidage étant avantageuse- ment placé en dehors du plan du bord intérieur du châssis d'emboutissage afin qu'au début de l'entrée en contact du châssis creux avec la matière plastique, une légère contrainte soit exercée sur le bord supérieur du châssis d'emboutis- sage sans empêcher pourtant un fluage uniforme.
Des combinaisons variées de plusieurs châssis, formes et bâtis-ten- deurs etc., placés l'un dans l'autre ou l'un à côté de l'autre, la possibilité de les déplacer l'un par rapport à l'autre; de préférence dans le sens vertical, pour les amener dans la position limite voulue et l'interchangeabilité des châssis permettent de fabriquer avec des moyens très simples des pièces de for- mes quelconques. On peut ainsi, par exemple, fabriquer avec les mêmes éléments de châssis, des corps creux de profondeurs différentes.
On peut même mettre en forme avec succès des matières en plaques avec incorporation de fibres ou de tissu.
Sur les lisières des flancs-.tendeurs extérieurs, on peut disposer des arêtes de découpage ou d'écrasement qui éliminent les excédents de matière sur les bords avant, pendant ou après solidification de sorte que les corps creux
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n'ont pas à subir de travaux de finition.
A l'extérieur du châssis d'emboutissage, on peut prévoir des appuis auxiliaires et des guidages complémentaires à mortaise qui peuvent être enlevés avant introduction du châssis creux.
L'invention s'étend également aux caractéristiques résultant de la description ci-après et des dessins annexés ainsi qu'à leurs combinaisons possi- bles.
La description ci-après se rapporte aux dessins ci-joints représen- tant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale du châssis servant de poin- çon, - la figure 2 est une vue de dessus de ce dernier, - la figure 3 est une coupe longitudinale du châssis servant de ma- trice, - la figure 4 est une vue de dessus de cette dernière, - la figure 5 est une coupe longitudinale du poinçon et de la matri- ce dans deux positions où ils sont engagés l'un dans l'autre à des profondeurs différentes, - la figure 6 représente un poinçon, semblable à celui des figures 1 et 2, en vue perspective à échelle réduite, - la figure 7 représente la plaque de matière plastique à mettre en forme, lorsqu'elle est encore plane,
- la figure 8 représente la matrice semblable à celle des figures 3 et 4 et agissant en coopération avec le poinçon de la figure 6 en une vue pers- pective à échelle réduite, - la figure 9 représente le bac terminé, l'excédent des bords ayant été découpée.
Dans les deux exemples de réalisation, les poinçons et matrices sont des châssis en bois, matériau mauvais conduoteur de la chaleur ; peut aussi les fabriquer à partir d'autres matériaux isolants ou mauvais conducteurs de la chaleur.
Les outils se composent d'une matrice inférieure 1 associée au noyau de fond 2 (figures 3,4 ou 8) et dans laquelle vient s'engager le poinçon 3 (figures 1,2 et 6) à l'aide de guidage appropriés 11, 12. Les outils peuvent aussi être actionnés de façon inverse et la matrice 1 associée au noyau de fond 2 peut venir s'engager dans le poinçon 3 placé au dessus d'elle. Avant l'engage- ment des outils l'un dans l'autre, la plaque plane 5 de matière plastique est, comme le montre la partie droite de la figure 3, placée librement sur le noyau de fond 2.
Dès que cette plaque est amenée à l'état plastique par échauffement et s'affaisse, par son propre poids, sur les bords du noyau de fond 2 pour venir finalement reposer sur la matrice 1 - comme on peut le voir sur la gauche de la figure 3 - le poinçon est introduit, par l'effet d'une légère pression et de haut en bas, dans la matrice 1 par l'intermédiaire des guidages 11, 12, la figu- re 5 le représentant dans deux positions différentes.
La partie gauche de la figure 5 montre comment, lors de la descente du poinçon, le bourrelet 6 faisant saillie vers le bas et servant à réaliser le bord roulé du corps creux à fabriquer (figure 9) glisse le long de la feuille de matière 5 à l'état plastique. Ce bourrelet 6 tend d'une part la matière sur le bord du noyau de fond 2 dans l'espace libre situé ce noyau et le poinçon et sans que des parties de moule viennent entraver cette mise en forme, et d'autre part retourne le bord libre de la plaque sans qu'il y ait pratiquement de réduction de section.
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La partie droite de la figure 5 montre la fin de l'opération d'em- boutissage. La face intérieure du bord extérieur du poinçon 3 repose alors par l'intermédiaire de la plaque de matière sur la face supérieure de la matrice 1 de sorte que toutes les surfaces d'emboutissages sont alors fixes les unes en fa- ce des autres et la matière est comprimée entre celles-ci de sorte que le corps creux à fabriquer est mis en forme.
@ De cette manière, on réalise en une seule opération une déformation, convenable pour la matière, de plaques de matières thermoplastiques par ce que la matière à l'état plastique peut, lors de l'emboutissage, céder à la légère contrainte nécessaire en conservant une épaisseur pratiquement constante et fluer à partir des zones excédentaires de matière de sorte que la mise sous contrainte du corps creux fabriqué n'est réalisée qu'entre les contours margi- naux ou retournés avec utilisation des contraintes de retrait propres au maté- riau qui sont ensuite stabilisées.
Le bord 9 et par conséquent la plaque d'ori- gine 5 doivent dans chaque cas être déterminés de telle sorte qu'il reste sur le corps creux: terminé (figure 9) un bord suffisamment important, représenté en pointillé sur la figure 9 par le contour 10, à l'aide duquel on effectue l'arrêt du bord extérieur de la plaqeu 5 à la fin du processus d'emboutissage. Ce bord peut être séparé lors de l'emboutissage ou bien plus tard par une opération de finition.
La matrice de la figure 8 se différencie de la matrice des figures 2,3 et 4 par le fait que le noyau de fond est également conçu comme un châssis creux. Cette conception est en particulier avantageuse lorsque la surface du fond du corps creux à fabriquer a une grandeur telle qu'il est possible de fa- briquer le noyau de fond comme un corps creux.
Les outils représentés sur les croquis permettent de se rendre compte du processus de fabrication.
Evidemment, le poinçon ou la matrice peuvent aussi se composer de plusieurs châssis opérant l'un dans l'autre et qui sont déplaçables simultanément ou l'un après l'autre ou bien qui peuvent être engagés l'un dans l'autre par l'effet d'une faible pression. Pour une grandeur appropriée de la plaque on peut prévoir des dispositifs auxiliaires, mais cela n'est pas représenté, qui empê- chent que, pendant la plastification des plaques, celles-ci s'affaissent d'une manière excessive dans les espaces libres de parties d'outils situées en dessous.
Dans ce but, des châssis auxiliaires et des guidages auxiliaires à mortaise peu- vent être prévus sur les bords extérieurs des poinçons et/ou,des matrices, à l'aide desquels on peut uniformiser des différences de hauteur entre les élé- ments de l'outils d'emboutissage situé en-dessous et/ou on peut obtenir une cer- taine action de freinage sur les bords de la plaque de matière à l'état plasti- que, pour empêcher un fluage trop rapide de la matière pendant l'opération d'em- boutissage.
La réalisation représentée et décrite ne limite pas l'invention, d'autres modifications sont aussi possibles sans sortir du domaine de l'inven- tion.
REVENDICATIONS.
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