FR2477462A1 - PROCESS FOR THE INJECTION MOLDING OF PLASTIC MATERIALS HAVING HOLLOW OR LEFT FORMS UNDEROUT, AND TOOLS USED - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé spécial pour mouler par injection des pièces en matière plastique présentant des formes creuses ou gauches en contre-d#pouille. Ltinvention concerne également le noyau utilisé pour la mise en oeuvre du procédé. The present invention relates to a special process for injection molding of plastic parts having hollow or left shapes against the undercut. The invention also relates to the core used for implementing the method.
Différents procédés utilisent un noyau destructible pour réaliser par injection des pièces en matière plastique pro sentant des formes creuses ou en contre-depouille sont déjà connus. Different methods use a destructible core to produce by injection plastic parts having hollow shapes or undercut are already known.
La difficulté du moulage par injection des pièces précitées réside essentiellement dans la précision du moulage : Itétat de surface des noyaux utilisés doit être excellent, et le noyau ne doit pas se déformer lors de ltinjection. The difficulty of injection molding of the aforementioned parts lies essentially in the precision of the molding: The surface condition of the cores used must be excellent, and the core must not be deformed during injection.
Un procédé connu notamment par le brevet français NO 1366921 consiste à utiliser des noyaux faits en alliages à bas point de fusion. Les inconvénients généralement rencontres lors de la mise en oeuvre de ce procédé sont les suivants
- Du fait que la température de fusion de la matière plastique injectée est supérieure à la température de fusion du métal ou de ltalliage du noyau, ltéquilibre des températures de la matière injectée et du noyau constitue un obstacle très important à ltutili sation dtun tel procédé
- L'ope'ration de récupération du noyau par fusion est relativement lente, puisquton doit effectuer un réchauffage de ltensemble à une température toujours inférieure à la température de fusion de la matière plastique.A process known in particular from French patent NO 1366921 consists in using cores made of alloys with a low melting point. The disadvantages generally encountered during the implementation of this process are as follows
- Because the melting temperature of the injected plastic is higher than the melting temperature of the metal or the core alloy, the temperature balance of the injected material and the core constitutes a very important obstacle to the use of such a process
- The operation of recovery of the core by fusion is relatively slow, since it must carry out a reheating of the whole at a temperature always lower than the melting temperature of the plastic material.
L'invention a pour but de réaliser par injection des pièces en matière plastique sans rencontrer les inconvénients précités. The object of the invention is to produce plastic parts by injection without encountering the aforementioned drawbacks.
Un procédé suivant l'invention, pour mouler par injection des pièces en matière plastique présentant des formes creuses ou gauches en contre-dépouille à l'aide d'un noyau métallique à bas point de fusion, est caractérisé en ce quton porte le noyau à basse température avant dteffectuer ltopération dtinjection de la matière plastique. A method according to the invention, for injection molding plastic parts having hollow or left shapes undercut using a metal core with a low melting point, is characterized in that the core is brought to low temperature before performing the plastic injection injection operation.
Suivant une caractéristique supplémentaire de ltinvention, on porte le noyau à basse température en le faisant séjourner dans un congélateurs la température du noyau au moment de ltopération dt injection étant ainsi de l'ordre de -200C à -400C, tandis qu'une pellicule diapir formée autour du noyau au moment de ltinjection confère à la pièce en matière plastique obtenue un meilleur état de surface. According to an additional feature of the invention, the core is brought to low temperature by making it stay in a freezer the core temperature at the time of injection injection being thus of the order of -200C to -400C, while a diapir film formed around the core at the time of injection gives the plastic part obtained a better surface condition.
Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, on place à ltintérieur du noyau fusible une broche de grandes dimensions faite en un métal bon conducteur de la chaleur, cette broche étant elle-mtme en contact avec le moule métallique dtinjoction, et permettant une bonne évacuation des calories pendant ltinjection. According to an additional characteristic of the invention, there is placed inside the fusible core a large spindle made of a metal that is a good conductor of heat, this spindle itself being in contact with the metal mold being joined, and allowing good evacuation calories during the injection.
Suivant une caractéristique supplémentaire de lrinvention, on récupère le noyau après ltopération dtinjection en immergeant la pièce moulée et son noyau dans un bain dteau bouillante ou dans un bain de liquide chaud, puis en agitant la pièce et son noyau jus qutà ltélimination de celui-ci. According to an additional feature of the invention, the core is recovered after the injection operation by immersing the molded part and its core in a bath of boiling water or in a bath of hot liquid, then agitating the part and its core until the elimination thereof. .
Suivant une caractéristique supplémentaire de 11 invention, on accélère ltévacuation du noyau grâce à une contrigugation, en particulier en ce qui concerne les pièces à symétrie axiale, par exemple pour les turbines. According to an additional characteristic of the invention, the evacuation of the core is accelerated by contrigugation, in particular with regard to the parts with axial symmetry, for example for turbines.
Un noyau utilisé pour la mise en oeuvre du procédé suivant ltinvention est caractérisé en ce qu'il est constitué par une pièce métallique de faible épaisseur, correspondant à la contre-dépouille des pièces à mouler, faite en un alliage à bas point de fusion, et disposée autour d'une broche massive de grandes dimensions faite en un métal bon conducteur de la chaleur, et à point de fusion relativement élevé. A core used for the implementation of the process according to the invention is characterized in that it is constituted by a thin metal part, corresponding to the undercut of the parts to be molded, made of an alloy with a low melting point, and arranged around a massive spindle of large dimensions made of a metal which is a good conductor of heat and has a relatively high melting point.
Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, des résistances électriques sont incorporées dans le noyau, si bien que, pour faire fondre ce noyau, il suffit de relier ces résistances à une source de courant électrique. According to an additional characteristic of the invention, electrical resistors are incorporated in the core, so that, to melt this core, it is sufficient to connect these resistors to a source of electric current.
Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif permettra de mieux comprendre les caractéristiques de ltinvention. The appended drawing, given by way of nonlimiting example, will allow a better understanding of the characteristics of the invention.
- Figures 1 à 3 sont des vues montrant une pièce et son noyau en section axiale, et illustrant les phases successives du procédé suivant ltinvontion. - Figures 1 to 3 are views showing a part and its core in axial section, and illustrating the successive phases of the process according to ltinvontion.
- Figures 4 et 5 sont des vues de la pièce et de son noyau, suivant des variantes de l'invention. - Figures 4 and 5 are views of the part and its core, according to variants of the invention.
Suivant une disposition connue et illustrée sur la figure 1 pour mouler par injection une pièce en matière plastique présentant des formes creuses ou gauches en contre-dépouille, on utilise un noyau 1 à bas point de fusion que l'on dispose à ltintérieur de la cavité d'injection 2 du moule 3, puis on injecte de la matière plastique en fusion dans l'espace qui reste libre autour du noyau pour obtenir une pièce moulée 4 (fig 2). Pour récupérer le noyau, on le fait fondre en-immergeant la pièce 4 surmoulée sur son noyau (fig 3) dans un bain d'eau bouillante, ou dans un bain d'un liquide chaud de nature appropriée. La température du bain est choisie en fonction des températures de fusion respectives du noyau 1 et de la matière plastique formant la pièce 4. According to a known arrangement and illustrated in FIG. 1 for injection molding a plastic part having hollow or left shapes as an undercut, a core 1 with a low melting point is used which is placed inside the cavity injection 2 of the mold 3, then injected molten plastic into the space which remains free around the core to obtain a molded part 4 (fig 2). To recover the core, it is melted by immersing the part 4 molded on its core (fig 3) in a bath of boiling water, or in a bath of a hot liquid of an appropriate nature. The temperature of the bath is chosen as a function of the respective melting temperatures of the core 1 and of the plastic material forming the part 4.
Suivant l'invention, on porte le noyau à basse température avant dteffectuer ltopération dtinjection. On peut par exemple faire séjourner le noyau dans un congélateur de façon à abaisser sa température jusqutà environ -200C à -400C, ce qui conduit aux avantages suivants :
- Les frigories emmagasinées dans le noyau dvitent tout ra mollissement du noyau au contact de la matière plastique en fusion, et garantit le respect de la géométrie exacte de la piece moulée. On note que la matière plastique en fusion est inåectée à des pressions pouvant atteindre 500 1000bars, ou plus dans le cylindre dtinjec- tion.According to the invention, the core is brought to low temperature before carrying out the injection operation. For example, the core can be left in a freezer so as to lower its temperature to around -200C to -400C, which leads to the following advantages:
- The frigories stored in the core avoid any softening of the core in contact with the molten plastic, and guarantees compliance with the exact geometry of the molded part. It should be noted that the molten plastic material is inåect at pressures up to 500 1000bars, or more in the injection cylinder.
- - Ltexpérience montre qutune pellicule d'air se forme autour du noyau froid au moment de ltinjection. Cette pellicule dtair oonfère à la pièce 4 un bon état de surface au voisinage du noyau 1. - - Experience shows that an air film forms around the cold core at the time of injection. This air film gives the piece 4 a good surface condition in the vicinity of the core 1.
En jouant sur les composants de ltalliage utilisé pour la fabrication du noyau à bas point de fusion, on peut bien entendu faire varier ce point de fusion : un point de fusion éleva risquerait dtendommager la pièce en matière plastique surmoulée, tandis qu'un point de fusion trop bas permettrait une déformation du noyau pendant ltopération d'injection, cette déformation étant bien entendu préjudiciable aux qualités géométriques de la pièce surmoulée. Le choix de l'alliage est donc effectué en fonction de la matière plastique utilisée. By playing on the components of the alloy used to manufacture the core with a low melting point, it is of course possible to vary this melting point: a high melting point would risk damaging the overmolded plastic part, while a point of too low a melting would allow a deformation of the core during the injection operation, this deformation being of course detrimental to the geometric qualities of the molded part. The choice of alloy is therefore made according to the plastic material used.
Suivant l'invention, on peut aussi utiliser un noyau 5 constitué par une pièce métallique de faible épaisseur dispose autour dtune broche massive de grandes dimensions C (fig 4). La broche 6 est faite en un alliage bon conducteur de la chaleur, tel qutun alliage dtaluminium, et est elle-mtme en contact avec le moule 3 par des zones à forte section assurant un bon écoulement des calories en direction du moule. Dans ce cas, la broche 6 constitue le support mécanique du noyau. According to the invention, it is also possible to use a core 5 constituted by a metallic piece of small thickness arranged around a massive spindle of large dimensions C (FIG. 4). The pin 6 is made of an alloy that is a good conductor of heat, such as an aluminum alloy, and is itself in contact with the mold 3 by zones with a large section ensuring good flow of calories towards the mold. In this case, the pin 6 constitutes the mechanical support of the core.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, on utilise un moule 3 en alliage ni ferreux, ni cuivreux, et de préférence à base dtaluminium, par exemple du type "AU4G" ce qui procure les avantages suivants :
- Le moule possède ainsi une bonne résistance mécanique la solidité du moule étant une qualité appréciable compte tenu des pressions dtinjection élevées.According to another characteristic of the invention, a mold 3 is used which is neither ferrous nor cuprous alloy, and preferably based on aluminum, for example of the "AU4G" type, which provides the following advantages:
- The mold thus has good mechanical strength, the solidity of the mold being an appreciable quality taking into account the high injection pressures.
- Un tel alliage est facile à usiner. - Such an alloy is easy to machine.
- - Un tel alliage possède un bon coefficient de transmission thermique. - - Such an alloy has a good coefficient of thermal transmission.
- Un tel alliage ne se soude pas sur le métal fondu du noyau, alors que les métaux fusibles se soudent sur les métaux fer relut ou cuivreux. - Such an alloy does not weld on the molten metal of the core, while the fusible metals are welded on the metals re-iron or copper.
Pour diminuer le temps nécessaire à la récupération du noyau par fusion, on peut agiter la pièce et son noyau dans le bain de liquide chaud ou d'eau bouillante, suivant des mouvements alternatifs, ou par tous autres mouvements composés. To reduce the time required for the core to recover by melting, the part and its core can be agitated in the bath of hot liquid or boiling water, using alternative movements, or by any other compound movement.
On peut aussi utiliser des résistances électriques 7 incor porées au noyau (fig 5) s dans ce cas, pour faire fondre le noyau, il suffit de relier ces résistances à une source de courant électri- que. It is also possible to use electrical resistors 7 incorporated in the core (FIG. 5). In this case, to melt the core, it suffices to connect these resistors to a source of electric current.
On ne sortirait pas du cadre de la présente invention en utilisant diverses variantes évidentes pour l'homme do l'art
- - On peut utiliser des procédés de fusion plus rapide du noyau, en répartissant des résistances électriques dans le noyau, ou en utilisant des systèmes à induction, à micro-ondes, à courants de Foucault, ou simplement en construisant l'ensemble de façon à permettre un meilleur écoulement des calories en direction du noyau, par conduction. Cela permet notamment d'utiliser des alliages à point de fusion plus élevé, soit lorsque cola est imposé par le type de matière plastique utilisé, soit simplement en vue de réduire le temps de ltopération de récupération du noyau.It would not be departing from the scope of the present invention to use various variants obvious to a person skilled in the art.
- - One can use methods of faster fusion of the core, by distributing electrical resistances in the core, or by using systems with induction, microwaves, with eddy currents, or simply by building the whole in a way to allow a better flow of calories towards the nucleus, by conduction. This makes it possible in particular to use alloys with a higher melting point, either when cola is imposed by the type of plastic material used, or simply in order to reduce the time of the recovery operation of the core.
- Toujours pour obtenir une fusion plus rapide du noyau, on peut réaliser un système du type échangeur de chaleur" , en insérant dans le noyau une broche creuse, un tube à ailettes, un serpentin, ou tout autre corps creux à ltintérieur duquel on peut faire circuler un fluide chaud. - Always to obtain a faster fusion of the core, we can make a system of the heat exchanger type ", by inserting into the core a hollow pin, a tube with fins, a coil, or any other hollow body inside which we can circulate hot fluid.
- Pour économiser ltalliage fusible, on peut mettre dans le noyau des inserts en matériau non fusible, de faible inertie thermique, et susceptibles autre extraits de la pièce en matière plastique par les orifices de celle-ci. Ces inserts peuvent par exemple autre constitués par des billes, ou par des plaques métalliques. - To save the fusible alloy, it is possible to put in the core inserts made of non-fusible material, of low thermal inertia, and likely other extracts from the plastic part by the orifices thereof. These inserts may for example other consist of balls, or by metal plates.
- Pour améliorer la cadence de fabrication, on peut porter le noyau à basse température en 1'immergeant dans une enceinte contenant un gaz liquéfié. - To improve the production rate, the core can be brought to low temperature by immersing it in an enclosure containing a liquefied gas.
- Lorsque la température de fusion de l'alliage utilisé pour réaliser la partie fusible du noyau est supérieure à 1000C, on récupère avantageusement le noyau en ltimmergeant dans un bain d'huile chaude. - When the melting temperature of the alloy used to make the fusible part of the core is greater than 1000C, the core is advantageously recovered by immersing it in a hot oil bath.
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