Procédé de fabrication d'une pièce tubulaire, dispositif pour la mise en oeuvre
du procédé et pièce tubulaire obtenue par le procédé
La présente invention est relative à un procédé de fabrication d'une pièce tubulaire notamment d'une pièce de raccordement d'au moins deux tuyauteries, en matière susceptible d'tre travaillée entre deux températures rapprochées l'une de l'autre, par exemple en matière thermo-plastique telle que le chlorure de polyvinyle rigide.
Ce procédé de fabrication est caractérisé en ce que dans un moule chaud pourvu d'au moins un noyau chaud, on introduit sous pression par un orifice annulaire étroit la matière préalablement ramollie par la chaleur jusqu'à ce qu'une quantité de matière correspondant au volume de la pièce terminée à fabriquer soit entrée dans le moule, puis on refroidit le noyau seul en laissant toutefois chaude la partie du noyau proche de l'orifice d'entrée de la matière et l'on continue l'introduction de la matière chaude sous pression jusqu'à ce que le retrait soit terminé de sorte qu'un excédent de matière chaude est injecté pendant le retrait de la pièce, enfin l'on démoule la pièce partiellement en la laissant sur le noyau et l'on termine son refroidissement à l'extérieur du moule.
Ce procédé permet d'obtenir des pièces saines de tous diamètres et notamment de forts diamètres et de toutes épaisseurs et/ou d'épaisseurs variables. En effet, le procédé assure un apport de matière chaude sous pression pendant le retrait de sorte que les vides laissés dans le moule par le retrait sont immédiatement comblés et qu'il ne peut y avoir de cavités internes ou de crevasses externes.
L'invention comprend également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus ainsi que la pièce tubulaire obtenue par ledit procédé.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé.
La fig. 1 est une coupe diamétrale d'une pièce à fabriquer.
La fig. 2 est une coupe de ladite forme d'exécution du dispositif permettant de réaliser la pièce de la fig. 1.
La forme d'exécution du dispositif représentée en fig. 2 est appliquée à la fabrication d'une pièce tubulaire telle qu'un té A en matière thermo-plastique telle que le chlorure de polyvinyle rigide. Ce té A comporte un corps 1 pourvu de deux alésages perpendiculaires 2 et 3 à entrées coniques et renforcé à chacune desdites entrées par une collerette externe 4. L'alésage 2 est séparé en deux parties par un épaulement circulaire interne 5.
A titre d'exemple numérique, les alésages 2 et 3 peuvent avoir un diamètre interne de 90 mm, les collerettes constituant des parties épaisses, leur épaisseur radiale étant de 12 mm, tandis que le reste du corps 1 est mince, son épaisseur radiale étant de 8 mm.
Pour fabriquer le té A, on utilise un moule 6 en deux parties séparées par un plan de joint diamétral correspondant au plan de la fig. 2 de telle sorte que sur cette figure n'est représentée que l'une des deux parties. Celles-ci sont assemblées au moyen d'organes de guidage et de serrage non représentés.
Chacune d'elles comporte une empreinte 7 telle que la cavité formée par la juxtaposition des deux empreintes correspond à la forme externe du té A.
Cette cavité communique avec l'extérieur à l'une de ses extrémités par un orifice de remplissage 8a prolongé sous forme d'un alésage 8 coaxial à la tubulure principale du té et par deux portées cylindriques 9 et 9a. Bien entendu cet orifice Sa, l'alésage 8 qui lui fait suite et les portées 9 et 9a sont formées par moitiés dans les deux parties du moule. La portée 9 est coaxiale à l'alésage 8 et située à l'extrémité opposée de l'empreinte, cependant que la portée 9a est située suivant un axe perpendiculaire. Dans les portées accolées des deux parties du moule et de longueurs suffisantes pour le centrage sont montés deux noyaux 10 et 1 1 immobilisés dans le moule par des collerettes 12 et 12a en saillie.
Le noyau 10 comporte un évidement latéral 13 dans lequel peut venir s'emboîter l'extrémité 14 de forme correspondante du noyau 11, ce qui permet le montage et le démontage des noyaux 10 et 11, tout en assurant une parfaite juxtaposition de leurs surfaces externes coopérant à la formation de la cavité de moulage.
Le noyau 10 se termine du côté opposé à la portée 9 par une partie de plus faible diamètre sur laquelle est montée coulissante une bague 15 pour permettre le démoulage du noyau 10, démoulage qui, sans cela, serait impossible du fait de 1' exis- tence de l'épaulement 5 du té A (fig. 1).
Enfin le noyau 10 comporte à son extrémité un téton de centrage 16 sur lequel est ajuste une pièce terminale 17 prolongeant le noyau 10 et présentant extérieurement une surface convexe, par exemple sphérique.
Cette pièce 17 extérieure à l'empreinte 7 proprement dite forme dans l'orifice 8a un passage annulaire étroit 18 constituant l'entrée effective du moule pour la matière à couler.
Par ailleurs le moule 6 et les noyaux 10 et 11 comportent des moyens de chauffage. Ces moyens consistent en résistances électriques 19, 20, 21 logées respectivement à l'intérieur du moule 6 et des noyaux 10 et 1 1 et branchées en dérivation sur un circuit électrique 22 comportant un dispositif usuel de régulation automatique de température R. Les résisances électriques 20 et 21 des noyaux 10 et 1 1 sont susceptibles d'tre coupées du circuit principal 22 par des interrupteurs li et 12.
Les noyaux 10 et 1 1 comportent en outre des moyens de refroidissement consistant en des canaux 23 et 23a traversant intérieurement ces noyaux et susceptibles d'tre parcourus par un fluide de refroidissement par exemple de l'eau.
Enfin, le moule 6 est fixé sur une presse non représentée de manière que le piston 24 de cette presse, comportant une résistance électrique 25 de chauffage branchée sur un circuit non représenté, puisse coulisser dans l'alésage 8.
Pour fabriquer le té A on procède de la manière suivante: on place dans l'une des parties du moule 6 le noyau 10, sa bague 15 et sa pièce terminale 17 puis le noyau 11 et l'on ferme le moule en appliquant et fixant sur l'ensemble ci-dessus l'autre partie du moule. Les interrupteurs I1 et I2 étant fermés, on fait passer le courant dans toutes les résistances de chauffage 19, 20 et 21 en réglant la température à une valeur de l'ordre de 185 à 190 C à l'aide du régulateur R. Les canaux de refroidissement 23 et 231 sont vides. On chauffe également le piston de presse 24 à la mme température par sa résistance électrique 25.
Puis l'on introduit sous pression dans le moule 6 à l'aide du piston 24 le chlorure de polyvinyle en provenance directe d'une boudineuse, c'està-dire non refroidi donc à une température comprise entre 180 et 190 C, par conséquent ramolli; sous forme d'un cylindre d'un diamètre approximativement égal à celui de l'alésage 8 et en quantité correspondant au volume du té A terminé plus un excédent susceptible d'emplir le passage annulaire 18 et une partie de l'alésage 8.
Le chlorure de polyvinyle est laminé à l'entrée du moule dans le passage annulaire 18 et est ainsi réchauffé. Sa plasticité est accrue et sa viscosité diminuée, ce qui permet d'appliquer pour son introduction une pression relativement réduite de 200 à 300 kg/cm2. La matière plastique est refoulée entre la paroi de la cavité du moule et les noyaux 10 et 1 1 et emplit rapidement ce moule en épousant toutes les formes des deux empreintes 7 accolées. Lorsque le moule est complètement plein, le piston 24 ayant progressé d'une longueur déterminée à l'avance, on ouvre les interrupteurs I, et L de manière à couper le courant seulement dans les résistances électriques 20 et 21 des noyaux, le courant étant maintenu dans les résistances 19 du moule ainsi que dans la résistance 25 du piston 24.
En mme temps on introduit, dans les canaux 23 des noyaux 10, 11, l'eau ou autre fluide de refroidissement. Ces noyaux sont donc refroidis tandis que la pièce terminale 17 massive et non parcourue par l'eau de refroidissement reste chaude. Le moule 6 et le piston 24 restent également chauds tandis que la pression est maintenue sur le piston 24.
Dès cet instant la pièce coulée se refroidit rapidement à partir des noyaux 10 et 1 1 et le retrait commence. Les parties les plus éloignées du passage d'entrée 18 qui ont été emplies les premières sont refroidies également les premières. Toutefois le retrait de matière est compensé par l'apport continu de matière chaude sous pression et la solidification se propage progressivement, à partir des zones les plus éloignées de l'entrée du moule, vers ladite entrée,
Grâce à la fois à ce refroidissement dirigé et à cet apport continu de matière chaude sous pression pendant le retrait, aucune solution de continuité de rupture de contact au sein de la matière plastique ne peut se produire. Lorsque la collerette 4 (fig. 1) située près de l'entrée 18 prend à son tour son retrait, le vide de matière est comblé.
Lorsque le retrait est terminé la résistance à l'avance du piston 24 croît.
On arrte alors le fonctionnement de la presse et l'on démoule le té A formé en l'emportant à l'aide des noyaux 10 et 1 1 enlevés simultanément. Le té refroidi intérieurement mais encore chaud extérieurement à une température à laquelle ne peut plus se produire de déformation permanente est donc soutenu par les noyaux 10 et 1 1 et termine son refroidissement à l'extérieur du moule 6. Il porte un excédent de matière correspondant à la partie restée dans l'alésage 8. Cet excédent sera enlevé ultérieurement. Le té obtenu est parfaitement sain et homogène.
Quant au moule 6 resté chaud, ainsi que le piston 24, il est prt pour un nouveau moulage. I1 suffit d'y placer deux autres noyaux 10 et 1 1 branchés sur le circuit 22 et chauffés à l'avance.
Bien entendu l'injection peut avoir lieu par la tubulure du moule, destinée dans l'exemple précédent au noyau 11.
Par ailleurs la pièce terminale 17 constituant la partie plus centrale de l'orifice annulaire d'injection peut présenter une surface extérieure conique ou ogivale.
Enfin, tous moyens de chauffage et de refroidissement peuvent tre employés pour amener les différentes parties du dispositif de moulage aux températures voulues.
REVENDICATIONS
I. Procédé de fabrication d'une pièce tubulaire, notamment d'une pièce de raccordement d'au moins deux tuyauteries, en matière susceptible d'tre travaillée entre deux températures voisines l'une de l'autre, caractérisé en ce que dans un moule chaud pourvu d'au moins un noyau chaud, on introduit sous pression par un orifice annulaire étroit la matière préalablement ramollie par la chaleur jusqu'à ce qu'une quantité de matière correspondant au volume de la pièce terminée à fabriquer soit entrée dans le moule, puis on refroidit le noyau seul en laissant toutefois chaude la partie dudit noyau proche de l'orifice d'entrée de la matière et l'on continue l'introduction de la matière chaude sous pression jusqu'à ce que le retrait soit terminé de sorte qu'un excédent de matière chaude est injecté pendant le retrait de la pièce,
enfin l'on démoule la pièce partiellement refroidie en la laissant sur le noyau et l'on termine son refroidissement à l'extérieur du moule.
Method of manufacturing a tubular part, device for the implementation
of the process and tubular part obtained by the process
The present invention relates to a method of manufacturing a tubular part, in particular a part for connecting at least two pipes, made of a material capable of being worked between two temperatures close to each other, for example. made of thermoplastic material such as rigid polyvinyl chloride.
This manufacturing process is characterized in that in a hot mold provided with at least one hot core, the material previously softened by heat is introduced under pressure through a narrow annular orifice until a quantity of material corresponding to the volume of the finished part to be manufactured has entered the mold, then the core is cooled alone while leaving the part of the core close to the material inlet orifice hot, and the introduction of the hot material is continued under pressure until the withdrawal is complete so that an excess of hot material is injected during the withdrawal of the part, finally the part is partially demolded, leaving it on the core and its cooling is completed outside the mold.
This process makes it possible to obtain sound parts of all diameters and in particular of large diameters and of all thicknesses and / or of varying thicknesses. Indeed, the process ensures a supply of hot material under pressure during the withdrawal so that the voids left in the mold by the withdrawal are immediately filled and there can be no internal cavities or external crevices.
The invention also comprises a device for implementing the above method as well as the tubular part obtained by said method.
The appended drawing represents, by way of example, one embodiment of the device for implementing the method.
Fig. 1 is a diametral section of a part to be manufactured.
Fig. 2 is a section through said embodiment of the device making it possible to produce the part of FIG. 1.
The embodiment of the device shown in FIG. 2 is applied to the manufacture of a tubular part such as a tee A in thermoplastic material such as rigid polyvinyl chloride. This tee A comprises a body 1 provided with two perpendicular bores 2 and 3 with conical entries and reinforced at each of said entries by an external flange 4. The bore 2 is separated into two parts by an internal circular shoulder 5.
As a numerical example, the bores 2 and 3 may have an internal diameter of 90 mm, the flanges constituting thick parts, their radial thickness being 12 mm, while the rest of the body 1 is thin, its radial thickness being of 8 mm.
To manufacture tee A, a mold 6 is used in two parts separated by a diametrical parting line corresponding to the plane of FIG. 2 so that in this figure is shown only one of the two parts. These are assembled by means of guide and clamping members, not shown.
Each of them has an imprint 7 such that the cavity formed by the juxtaposition of the two imprints corresponds to the external shape of the tee A.
This cavity communicates with the outside at one of its ends by a filling orifice 8a extended in the form of a bore 8 coaxial with the main pipe of the tee and by two cylindrical bearing surfaces 9 and 9a. Of course this orifice Sa, the bore 8 which follows it and the bearing surfaces 9 and 9a are formed by halves in the two parts of the mold. The bearing 9 is coaxial with the bore 8 and located at the opposite end of the cavity, while the bearing 9a is located along a perpendicular axis. In the contiguous litters of the two parts of the mold and of sufficient lengths for centering are mounted two cores 10 and 11 immobilized in the mold by protruding flanges 12 and 12a.
The core 10 has a lateral recess 13 in which the end 14 of the corresponding shape of the core 11 can fit, which allows the assembly and disassembly of the cores 10 and 11, while ensuring a perfect juxtaposition of their external surfaces. cooperating in the formation of the mold cavity.
The core 10 ends on the side opposite to the bearing surface 9 by a portion of smaller diameter on which is slidably mounted a ring 15 to allow demoulding of the core 10, a demolding which would otherwise be impossible due to the existence of one. tence of shoulder 5 of tee A (fig. 1).
Finally, the core 10 comprises at its end a centering stud 16 on which is fitted an end piece 17 extending the core 10 and having on the outside a convex surface, for example spherical.
This part 17 external to the imprint 7 proper forms in the orifice 8a a narrow annular passage 18 constituting the effective entry of the mold for the material to be cast.
Furthermore, the mold 6 and the cores 10 and 11 comprise heating means. These means consist of electrical resistors 19, 20, 21 housed respectively inside the mold 6 and cores 10 and 11 and connected in bypass on an electrical circuit 22 comprising a usual device for automatic temperature regulation R. The electrical resistances 20 and 21 of the cores 10 and 11 are capable of being cut from the main circuit 22 by switches 11 and 12.
The cores 10 and 11 further comprise cooling means consisting of channels 23 and 23a internally passing through these cores and capable of being traversed by a cooling fluid, for example water.
Finally, the mold 6 is fixed on a press (not shown) so that the piston 24 of this press, comprising an electric heating resistor 25 connected to a circuit not shown, can slide in the bore 8.
To manufacture tee A, the procedure is as follows: the core 10, its ring 15 and its end piece 17 are placed in one of the parts of the mold 6, then the core 11 and the mold is closed by applying and fixing on the set above the other part of the mold. The switches I1 and I2 being closed, the current is passed through all the heating resistors 19, 20 and 21 by adjusting the temperature to a value of the order of 185 to 190 C using the regulator R. The channels cooling units 23 and 231 are empty. The press piston 24 is also heated to the same temperature by its electrical resistance 25.
Then is introduced under pressure into the mold 6 using the piston 24 the polyvinyl chloride coming directly from an extruder, that is to say not cooled therefore to a temperature between 180 and 190 C, therefore softened; in the form of a cylinder with a diameter approximately equal to that of the bore 8 and in an amount corresponding to the volume of the finished tee A plus an excess capable of filling the annular passage 18 and part of the bore 8.
The polyvinyl chloride is rolled at the entrance of the mold in the annular passage 18 and is thus heated. Its plasticity is increased and its viscosity reduced, which makes it possible to apply for its introduction a relatively reduced pressure of 200 to 300 kg / cm2. The plastic material is forced between the wall of the mold cavity and the cores 10 and 11 and quickly fills this mold by matching all the shapes of the two contiguous imprints 7. When the mold is completely full, the piston 24 having progressed by a length determined in advance, the switches I, and L are opened so as to cut off the current only in the electric resistances 20 and 21 of the cores, the current being maintained in the resistors 19 of the mold as well as in the resistance 25 of the piston 24.
At the same time, water or other cooling fluid is introduced into the channels 23 of the cores 10, 11. These cores are therefore cooled while the end piece 17 massive and not traversed by the cooling water remains hot. The mold 6 and the piston 24 also remain hot while the pressure is maintained on the piston 24.
From this moment the casting cools rapidly from the cores 10 and 11 and the withdrawal begins. The parts furthest from the inlet passage 18 which were filled first are also cooled first. However, the material shrinkage is compensated by the continuous supply of hot material under pressure and the solidification propagates progressively, from the areas furthest from the entrance to the mold, towards said entrance,
Thanks both to this directed cooling and to this continuous supply of hot material under pressure during the withdrawal, no solution of continuity of contact rupture within the plastic material can occur. When the collar 4 (fig. 1) located near the inlet 18 takes its turn in its withdrawal, the material void is filled.
When the withdrawal is complete the resistance to the advance of the piston 24 increases.
The operation of the press is then stopped and the tee A formed is demolded by carrying it using the cores 10 and 11 removed simultaneously. The tee cooled internally but still hot externally to a temperature at which permanent deformation can no longer occur is therefore supported by the cores 10 and 11 and finishes its cooling outside the mold 6. It carries a corresponding excess of material. to the part remaining in the bore 8. This excess will be removed later. The tee obtained is perfectly healthy and homogeneous.
As for the mold 6 remained hot, as well as the piston 24, it is ready for a new molding. It suffices to place two other cores 10 and 11 connected to the circuit 22 and heated in advance.
Of course, the injection can take place through the mold pipe, intended in the previous example for the core 11.
Furthermore, the end piece 17 constituting the more central part of the annular injection orifice may have a conical or ogival outer surface.
Finally, all heating and cooling means can be used to bring the different parts of the molding device to the desired temperatures.
CLAIMS
I. A method of manufacturing a tubular part, in particular a part for connecting at least two pipes, made of a material capable of being worked between two temperatures close to one another, characterized in that in a hot mold provided with at least one hot core, the material previously softened by heat is introduced under pressure through a narrow annular orifice until a quantity of material corresponding to the volume of the finished part to be manufactured has entered the the mold, then the core alone is cooled while leaving the part of said core close to the inlet of the material hot, and the introduction of the hot material under pressure is continued until the withdrawal is complete so that an excess of hot material is injected during the withdrawal of the part,
finally, the partially cooled part is unmolded, leaving it on the core and its cooling is completed outside the mold.