Procédé de fabrication d'un moule de coulée ou de matriçage d'objets et moule obtenu par ce procédé. La. présente invention concerne la techni que de la, coulée ou du matriçage d'objets en général et., plus particulièrement, un pro cédé de fabrication d'un moule de coulée ou de matricage d'objets, ainsi que le moule obtenu parce procédé.
Quoique L'invention soit phis spécialement applicable à la fabrication de moules à injee- tion et de moules de matricage, il est entendu qu'elle n'est pas nécessairement limi tée à cette application, mais qu'elle peut au contraire servir à d'autres usages, par exem ple à la. fabrication :de moules pour la fabri cation de produits en caoutchouc, matières plastiques en général, et même à la fabrica tion de moules destinés à la coulée d'alliaâes, de la manière usuelle dans l'industrie de la fonderie.
lies techniciens de l'industrie du moulage, plus particulièrement du moulage de matières plastiques, connaissent bien les problèmes aux quels ils doivent. faire face dans la fabrica tion de moules ou de matrices. Ce travail exige L'intervention d'outilleurs et de gra veurs expérimentés pour L'usinage et la pré paration clés cavités et des éléments coopé rants clés matrices, en partant de pièces bru tes en acier ou de matières similaires.
1)e plus, en dehors de la grande expérience des opérateurs, nécessaire à cet effet, les travaux sont très longs, ce qui contribue à augmenter les dépenses déjà, très élevées de la fabrica- tion des moules ou matrices. Ce fait entraîne fréquemment de graves inconvénients lorsque la, fabrication de certains éléments doit être modifiée en vue de l'emploi de matières plas tiques.
Lorsque le volume des produite à fa briquer est trop réduit pour justifier les dé penses élevées de la. fabrication des outils, des moules ou des matrices, cers produits doivent être fabriqués par d'autres moyens et il en résulte un prix de revient excessif de pro duits finaux en matière plastique, par exemple.
Les mêmes conditions se retrouvent fré quemment dans l'industrie du matriçage, dans laquelle on fabrique de petites séries d'organes vitaux par des moyens autres que le procédé de matriçage, par suite du prix initial très élevé de la fabrication des outils ou des matrices.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un moule susceptible de servir à. la. coulée ou au matrica-e d'ob jets, caractérisé en .ce que pour constituer chaque partie de moule, on forme une embase épaisse dont une face est modelée conformé ment à un modèle-type et on coule sur cette face une couche dite matrice en matière, métallique dure, dont le pourtour est ancré sur ladite embase et dont la. face externe est lisse et reproduit exactement la surface du modèle-type.
Elle vise également le moule obtenu par ledit procédé et. qui est. caractérisé en ce que ses parties constitutives comportent chacune une embase épaisse dont. une face est mode lée conformément à un modèle-type, et une couche dite matrice de matière métallique dure, dont le pourtour est ancré sur l'embase correspondante et dont la. face externe est. lisse et reproduit exactement la surface du modèle- tV1)e.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exem- ple, un procédé de fabrication du moule de coulée ou de matriçage suivant la présente invention.
La fig. 1 indique :schématiquement la pre mière opération de fabrication du moule de coulée ou de maï.riqage suivant l'invention.
La. fig. 2 est une vue en élévation latérale de l'en)base de matrice coulée ainsi obtenue. La fig. 3 est une vue en plan de dessus d'un détail de la fig. \'.
La fig. 4 illustre l'opération de moulage, sur le détail .de fig. 3, du modèle pour la cou lée de la matrice.
La fig. 5 illustre schématiquement une autre opération de la préparation du moule. La fi;-. 6 est une vue en élévation latérale, avec coupe verticale partielle, du bloc de ma- triça;,e terminé.
La fig. 7 est une vue en plan de la ma trice.
Pour faciliter les explications, 1e procédé selon l'invention est représenté dans son appli cation à la. fabrication d'un moule de coulée ou de matriçage pour le moulage .d'veux arti fieiels en une matière plastique.
-Iinsi que l'indique la. fig. 1, un modèle- t@-pe 10, par exemple d'un #i1 artificiel, est encastré clans un fond de plâtre 11, dans Lui plan. de séparation préalablement déterminé.
Le modèle 10 reproduit, exactement. la forme et les dimensions de l'ceil artificiel. En fait, l'un des objets à. fabriquer avec le moule de matriçage peut être utilisé comme modèle- type. Le modèle 10, utilisé dans le présent cas, se présente sous la. forme d'une coupelle d'un profil général concave-convexe. Dans le dessin, la.
face convexe est tournée vers le bas et enfoncée dans le plâtre 11, tandis que la. face concave est dé;-agée. lie fond de plâtre 11. est maintenu dans le châssis usuel 12.
Après l'encastrement du modèle-type 10, sa face supérieure dégagée est recouverte d'une garniture de moulage. A cet effet, on applique et ajuste, par exemple, une matière de moulage 13, choisie d'une manière appro priée sur la face supérieure dégagée du mo dèle. A titre d'exemple, on emploie une feuille (le cire d'une épaisseur appropriée, qui est en suite recouverte d'une pellicule d'étain 14.
La cire est, utilisée de préférence, parce qu'elle se laisse facilement adapter à n'importe quel modèle-type. La pellicule en. étain 7.4, ajus tée au relief de la cire, empêche la fusion de la garniture de moulage 13 :sous l'action de la. chaleur de la cire qui sera injectée ulté rieurement pour la coulée (lu modèle de l'em base de matrice, opération qui sera décrite plus loin. On peut employer une autre ma tière due ].'étain pour la pellicule de sépara tion.
De même, pour remplacer la cire de 1a garniture de moulage, on peut utiliser une feuille épaisse en plomb se laissant bien appli quer, adapter et. ajuster à la face dégagée du modèle 10.
On monte ensuite un châssis supérieur 15 sur 1e châssis inférieur 12 contenant le mo dèle 10 et. la,garniture de moulage 13 qui le recouvre. De préférence, on prévoit des che villes 16 pour centrer le châssis 15 sur le châssis 12. Dans le châssis 15 est pratiqué un trou de coulée ou d'injection 17.
Au eollrs de la. mise en place de 1a garni ture de moulage 1 3 sur le modèle 10, la par tie marginale , de cette garniture est, repliée vers le haut en 18, sur tout le pourtour du châssis 12. Le rebord 18 de la. garniture ainsi obtenu est façonné de manière à présenter un bourrelet. semi-circulaire 19 qui est destiné à former une gorge périphérique dans le mo dèle destiné à la coulée de l'embase de ma trice.
Après la mise en place de la garniture de moulage 13 et. du châssis 15 sur le châssis 12, on injecte de la. cire par le trou 17 sur le modèle-type recouvert de la garniture. On obtient ainsi un bloc de cire 20 dont la forme est déterminée par les châssis 12 et 15 et la surface de la sarniture de moulage 7.3. Ce bloc (le cire est. ensuite percé d'un certain nombre de canaux 21 partant de sa face infé rieure en. relief et convergeant vers le haut. Après le moulage du bloc, celui-ci est retiré du ehiissis 15 et débarrassé de la -arniture de moulage<B>1.3</B> et de sa- pellicule 14.
Ce bloc ou modèle d'embase 20 peut être fait en une matière autre que la. cire.
A l'aide de ce bloc ou modèle 20, on coule ensuite une embase en acier, en un alliage eobalt-ehrome ou en une autre matière appropriée. Le procédé de coulée (le l'embase métallique 22 que mon trent les fi g-. 2, 3 et 4 est bien connu, et. la forme et les dimensions de cette embase correspondent à celles du modèle en cire 20.
Au sujet de la. coulée, il suffira d'indiquer qu'on prépare avec ce modèle 20 un moule en matière réfractaire appropriée, après quoi on élimine le modèle par l'action de la. ch a- leur pour obtenir une cavité de coulée cor- respondant exactement au modèle, et dans la quelle on coule ou introduit d'une autre ma nière un métal, Lui alliage ou une antre ma tière présentant les propriétés désirées. On laisse ensuite durcir cette matière pour l'ob tention de l'embase 22.
Cette embase coulée 22 est percée de .ca naux 23 semblables aux canaux 21 du mo dèle en cire 20. Elle est replacée dans le moule peur occuper, par rapport au modèle principal 1.0, la position précédemment. occu pée par le modèle d'embase 20. Mais le modèle 10 étant préalablement débarrassé de la gar niture de moulage 13, on obtient ainsi une cavité dont un côté est formé par la face dé- ()al du modèle-type et qui correspond exac tement à l'espace précédemment occupé par la garniture de moulage 13.
A cet, effet, on peut procéder en plaçant., par exemple, l'em base 22 dans le châssis 15, en la fixant à l'aide de vis -de serrage 24 vissées dans les côtés latéraux du châssis et en plaçant de nouveau le châssis 15 sur le châssis 12. L'ne nervure 40, faisant corps avec l'embase 22 (fig. 1), s'encastre dans une rainure 42 pra tiquée dans le châssis 15 pour assurer la mise ; en place exacte de l'embase et. pour l'empê cher de tourner à l'intérieur du .châssis.
On injecte alors de la. cire, du méthyle- méthaerylate, du polysty rolène ou une autre matière appropriée par le trou 17 dans la ; cavité, dont un côté est formé par la face dégagée du modèle principal 10, qui était pré cédemment occupée par la garniture de mou lage 13. On :choisit une matière qui se vola tilise sensiblement à une température sapé- , rieure à 540 C. On forme ainsi sur l'embase 22 un modèle 25 propre à la .coulée d'une matrice et pouvant être ultérieurement éli miné par l'action de la chaleur.
Ce modèle 25 est ajusté et ancré sur l'embase 22 par les, branches coulées dans les canaux 23 et par la. ;orge périphérique 26 prévue à proximité de la face en relief. Les canaux 23 !sont rem plis par la matière 25 utilisée pour la coulée du modèle de matrice. De préférence, on .coule également une rondelle de cire 27 sur la. face supérieure de l'embase 22, à l'extrémité supé rieure des .canaux 23 convergeant de bas en hart, pour ajuster et ancrer la. matière du modèle de matrice sur l'embase perforée. Au lieu d'utiliser de la cire en masse ou en feuille, on peut la couler simplement à l'épais seur désirée :sur la, face supérieure de l'em base.
L'embase 22, portant le modèle 25, est en suite retirée du châssis,. On fixe sur .le mo dèle 25 une masselotte destinée à former le trou de coulée 28' et faite en cire ou une autre matière de moulage appropriée, du genre pré cédemment indiqué. D'après le dessin, cette masselotte est fixée sur le dessus du modèle 2:5 et sur un côté de la. surface reproduisant le modèle-type, de façon à ne pas empiéter sur celle-ci. Elle peut être fixée en tout autre point du modèle L'ensemble est. ensuite com plètement. enrobé dans une matière de mou lage, de la manière indiquée à la fig. 5.
Un cbâ ssis est. indiqué en 29, et une queue 30 de l'embase 22, dirigée vers le bas, supporte l'em base et maintient celle-ci .dans une position sur élevée de faqon cl-Lie la matière de moulage 32 puisse remplir l'espace au-dessous :de cette embase pour l'enrober complètement..
On em pêche les déplacements .de l'embase 22, du modèle 25 et. de la masselotte -de cire formée en 28', à l'intérieur de la matière de moulage 32, par exemple en employant .des languettes 34 en matière résistant à la chaleur, qu'on fixe aux parois latérales de l'embase 22 de manière à centrer celle-.ci par coopération de ces languettes 34 avec le châssis 29.
La. matière du modèle 25, 27 et. de la mas- selotte 28' est ensuite éliminée par l'action de la chaleur, puis on coule un alliage métalli que ou une autre matière dans la cavité ainsi obtenue, pour former la matrice proprement dite 35 recouvrant la face en relief de l'em base 22 (fig. 5). Cette matrice présente la surface de matriçage qui est la. reproduction exacte de la surface correspondante du mo- dèle-type. Elle est ajustée et ancrée sur l'em base 22, grâce .aux canaux 23 qui forment. deus tenons et à la gorge périphérique 26.
Après la coulée de la matrice 35 sur l'embase 22, et la solidification :de cette matrice, la matière de moulage 32 est éliminée de la manière 'usuelle ou de toute autre manière. Bien en tendu, on supprime aussi la masselotte 28 for mée dans le trou de coulée (fig. 5, 6).
Le bloc de matriçage ainsi obtenu, composé de l'embase préalablement coulée 22 et de la matrice proprement dite 35, est. ensuite re placé sur le châssis 15 qui est retourné pour prendre la place précédemment occupée par le châssis 12.
Le modèle-type 10 est ajusté sur la partie en relief correspondante de la matrice 35, et l'on prépare l'autre moitié du moule en appliquant une garniture de mou lage sur la face .dégagée du modèle principal, en moulant le modèle, en .cire ou autre ma tière appropriée, de l'embase de la contre matrice, en coulant cette embase, en la recou vrant -du modèle pour la coulée de la contre- matrice, et en coulant celle-ci sur la deuxième embase, de la manière décrite pour la prépa ration du moule de coulée de l'embase 22 et de la matrice 35.
L'embase 22 préalablement coulée peut être faite en un alliage ou une matière diffé- rente de celle utilisée pour la matrice propre ment dite. II n'est pas nécessaire que sa @sur- face présente les propriétés de celle de la ma trice 35. (ruelle que soit la, complication de l'objet., la. matrice 35 peut être coulée avec une grande précision, et on petit. utiliser des alliages durs et. tenaces qui ne peuvent pas être employés pour la fabrication de matrices par les procédés d'usinage usuels, par suite de la grande difficulté qui s'oppose<B>à</B> cet usinage.
Un alliage cobalt-chronre d'une teneur en cobalt supérieure à. 50 oio et contenant 10 à 40 % environ de chrome, représente un exem- ple d'une matière appropriée pour la fabrica tion de la matrice 35. -Tais il est entendu que la matrice 35 peut. être faite en une autre matière.
D'autre part, L'embase 22 peut être faite en une même matière, par exemple avec l'alliage cobalt-chrome utilisé pour la matrice 35, au lieu d'être coulée en une matière diffé rente, de la manière précédemment. indiquée.
La matrice 35 est. de préférence d'une épaisseur uniforme, et. elle est aussi de pré férence relativement mince, quoique l'épais seur exacte de cette matrice puisse varier en fonction des dimensions du bloc de matriçage. Cette épaisseur de la matrice est de préfé rence telle que l'effet clé refroidissement pro duit par l'embase 22 ne soit pas trop rapide. Dans la, pratique, le .procédé décrit a permis ,.'obtenir des moules de coulée ou de matri çage sans retrait ni déformation perceptibles et sans aucune inexactitude clé la matrice pro prement :dite.
Au contraire, avec des moules de coulée ou de matriçage obtenus par des procédés usuels, sensiblement de même forme et de mêmes dimensions, il :se produit un re trait appréciable.
Grâce au procédé décrit, il est facile d'ob tenir .des pièces coulées saines, car il n'est pas nécessaire clé tenir compte (lu retrait lors qu'on coule l'embase 22. Il est également pe- sible d'employer une température de moulage relativement basse. L'utilisation d'une embase préalablement coulée peut présenter un autre avantage.
Grâce au refroidissement plus ra pide de la. matrice 35, certains alliages pré- sentent un grain plus fin, ce qui favorise le polissage et. constitue un facteur important dans la fabrication de moules à injection de résine.
Pour la mise en place de la masselotte ser vant à ménager le trou de coulée pour la ma trice, il n'est, pas nécessaire de couler le métal à travers l'embase 22 préalablement coulée. Par exemple, la ou les masselottes des trous de coulée peuvent être raccordées à la. matrice elle-même, à condition, bien entendu, que ces masselottes n'empiètent ,pas sur une partie essentielle de la surface de De plus,
pour des objets de forme relati vement simple, il est possible d'usiner -an bloc ou une embase en matière appropriée au lieu de procéder par coulée de cette embase.