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Cette invention concerne un procédé pour la production de mou- les destinés à la coulée des métaux, le moulage des plastiques et leurs équivalents et elle se rapporte plus particulièrement à un procédé pour la production des moules employés de préférence pour le moulage de précision, le moulage @ coquille exact, le moulage par injection, etc... où la qua- lité et l'observation de tolérances étroites, de même que la perfection des surfaces de montage, sont exigées.
Pour pouvoir exécuter le procédé suivant l'invention, des com- posés de modelage présentant un certain nombre de caractéristiques déter- minées sont nécessaires et par conséquent ces composés de modelage font aussi partie de l'invention.
La production des moules) appelés ci-après "moules de précision" qui peuvent être employés pour la coulée des métaux, le moulage des plasti- ques et leurs équivalents et qui sont aptes à fournir des pièces de préci- sion qui ne nécessitent aucun finissage mécanique ou du moins aucun finis- sage notable, est un problème qui a donné lieu récemment à des études con- sidérables et coûteuses. Au cours des dernières années, plusieurs procédés ont été proposés, bien que la plupart d'entre eux sont encore au début de leur développement. Parmi ces procédés connus, des résultats relativement bons ont été obtenus par le procédé à cire perdue, le procédé à modèles de mercure congelé et le procédé Croning.
Comme ces procédés sont bien connus dans le métier, on a estimé inutile d'entrer dans des explications détaillées à leur sujet, mais on peut dire que, dans chacun de ces procédés, l'une des premières phases consiste à produire une plaque-modèle en acier ou autre métal dans laquelle de. la cire,,du mercure à congeler ou de la résine, respectivement,sont versés et façonnés. En outre, dans le procédé à la cire aussi bien que dans le procédé au mercure ou autres procédés similaires, des modèles provisoires exécutés en cire, mercure ou leurs équiva lents doivent être produits chaque fois qu'un nouveau moule est désiré; en d'autres termes, le même nombre de modèles est nécessaire pour une quantité de moules déterminée.
La production des plaques-modèles en acier ou autre métal précitées demande du temps et donne lieu à des frais de production élevés.
Dans chacun des procédé cités ci-dessus, outre la nécessité d'un équipement de chauffage pour fondre la cire ou les résines, respectivement, ou une machine à injection pour injecter la matière thermoplastique, si on en utilise, ou un équipement de coagulation pour solidifier le mercure, l'emploi d'une installation coûteuse est également indispensable.
En dehors de ces inconvénients, le procédé à cire perdue aussi bien que le procédé au mercure nécessitent tous deux des phases de séchage et de chauffage pour la production des moules; en ce qui concerne le procédé à modèles de mercure congelé, un inconvénient supplémentaire réside dans le fait que les vapeurs de mercure sont extrêmement nocives.
Un autre inconvénient de ces procédés connus est que, par suite des frais de production élevés des moules, ces procédés ne se révéleront économiquement recommandables que lorsque le nombre de pièces à produire est suffisamment élevé pour justifier la dépense.
Tenant compte de ces inconvénients et d'autres bien connus, on a estimé qu'on obtiendrait un avantage en évitant la nécessité de produire des plaques-modèles en acier ou en un autre métal, tout en évitant aussi l'installation d'appareils coûteux. ; @
Si ces inconvénients pouvaient être supprimés et qu'en même temps on pourrait concevoir un procédé permettant la production à peu de frais qu'un petit nombre aussi bien que d'un grand nombre de moules de précision, on pourrait obtenir alors le résultat désiré.
Dans ce but, il était nécessaire d'étudier la manière d'éviter la nécessité de produire des modèles en acier ou autre métal, aussi bien
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que d'imaginer un procédé au moyen duquel la multiplication des moules pour- rait être réalisée, dans plusieurs des phrases ou stades que comprend le procédé suivant l'invention, c'est à dire lorsqu'on produit les moules intermédiaires, de telle 'Lagon que le nombre de moules de précision peut être aussi faible et aussi élevé qu'on le désire et que le temps pour produire ce nombre de moules,qu'il soit élevé ou non, peut toujours être maintenu dans des limites très raisonnables.
Bien que le procédé, suivant la présente invention, soit de préférence applicable à la production de moules de précision, il est évident qu'il pourrait aussi être employé pour la production de moules ordinaires et par conséquent l'invention ne doit pas être interprêtée comme étant limitée à la production de moules de précision pour le moulage de métaux, de plastiques, etc....
Ainsi, la présente invention concerne un procédé pour la production de moules, en vue du moulage des métaux, du moulage des plastiques, etc.. au moyen de n'importe quels types de modèles, tels que des originaux et des modèles existants, ce procédé consistant à presser partiellement le modèle (de façon à laisser une partie émergeant verticalement) dans au moins une première-moitié d'une masse d'un composé de modelage durcissable en présence d'humidité, de consistance approximativement liquide à pâteuse,non contractable et non dilatable,de préférence microporeuse de manière a être apte à absorber un agent séparateur, polissable et de préférence brunissable, à permettre ensuite à ce composé de durcir ou faire prise pour former un premier moule intermédiaire présentant un joint horizontal dur,
la partie en saillie du modèle émergeant de ce joint horizontal dur, à recouvrir d'un agent séparateur cette partie émergente du modèle et de préférence le joint horizontal dur de ce premier moule intermédiaire, à appliquer sur cette partie émergente et sur le joint horizontal dur une seconde moitié de la masse de composé de modelage pour enfermer cette partie émergente dans un second moule intermédiaire, CI 1 permettre à ce second moule intermédiaire de durcir, à séparer ces premier et second moules inter- médiaires, et à retirer les modèles, à produire une première et une seconde série d'éléments de moules complémentaires de ces premier et second moules intermédiaires en appliquant sur ceux-ci un composé durcissable en présence d'humidité,
résistant à la chaleur et résistant à l'action du métal en fusion pour former des premiers et seconds éléments de moules complémentaires, à laisser ce composé mentionné en dernier lieu durcir ou faire prise et à retirer chaque premier et second éléments de moule complémentai- re du moule intermédiaire correspondant, à sécher chaque élément de ces pre- mières et secondes séries de moules complémentaires et à réunir chacun de ces premiers éléments de moules complémentaires à un de ces seconds éléments de moules complémentaires pour former une série de moules pour le moulage de métaux, de plastiques et leurs équivalents.
Ceci étant, la présente invention a pour buts : - de procurer un procédé pour la production de moules, de préférence de moules de précision, sans nécessiter la fabrication d'une pla- que-modèle métallique; - d'exécuter le procédé suivant l'invention sans nécessiter l'installation d'équipements de chauffage ou de congélation coûteux; - de procurer un procédé acceptable du point de vue économique même s'il ne faut qu'un petit nombre de pièces ou de moules;
- de procurer un procédé permettant de copier directement des pièces existantes sans devoir tenir compte des coefficients de contraction et de dilatation des matières employées pour la production tant des moules intermédiaires que des moules définitifs; de procurer un procédé où la matière employée est peu coûteuse et facile à obtenir de telle sorte que le procédé peut être réalisé même dans les régions du pays où l'industrie est relativement peu développée.
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Ces buts et d'autres encore, de même que les avantages obtenus, réssortiront mieux de la description donnée ci-après, à titre d'exemple, de deux procédés spécifiques suivant l'invention se rapportant l'un à la pro- duction de moules pour le moulage des métaux et l'autre à la production de moules pour le moulage de plastiques.
Afin de rendre ces buts et avantages de la présente invention plus apparents, la description des deux exemples d'exécution précités sera donnée avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
Fig. 1 montre en élévation de côté un modèle à reproduire par moulage en métal;
Figs. 2 à 10 sont des coupes longitudinales des différents mou- les et montrent les différentes phases à exécuter suivant le procédé de la présente invention.
Fig. Il est une élévation de côté de la pièce moulée.
Fig. 12 montre en élévation de côté un modèle à reproduire par moulage en plastique.
Fig. 13 à 21 sont des coupes longitudinales de différents mou-.- les et montrent les différentes phases à exécuter suivant le procédé de la présente invention.
Fig. 22 est une élévation de côté de la pièce moulée en plastique.
Ainsi qu'il a déjà été expliqué, la fig. 1 montre en éléva- tion de côté le modèle 1 qui doit être reproduit par moulai en métal. La configuration particulière du modèle représenté en 1 a été choisie pour faciliter 'L'identification de chaque côté dans les différents moules, bien qu'en soi, évidemment, ce modèle n'est pas censé représenter une pièce d'utilité quelconque.
Le terme "modèle" employé dans cette description et les revendications annexées est censé couvrir aussi bien un modèle exécuté spécialement en une des matières conventionnelles facilement façonnables, telles que le bois, le plâtre, la résine, le métal et leurs équivalents, qu'une pièce originale existante, employée spécialement dans l'industrie du moulage des plastiques, dans les cas où le retrait, c'est à dire la contraction, n'a pas à entrer en considération, par exemple dans la reproduction d'un jouet ou autres objets semblables.
Bien que les phases du procédé pour l'obtention de moules destinés à la coulée des métaux et les phases du procédé pour l'obtention de moules destinés au moulage des plastiques seront maintenant décrites séparément, les hommes de métier comprendront, après s'être familiarisés avec les deux procédés, que dans leur essence ceux-ci comportent les mêmes phases fondamentales et ne se différencient l'un de l'autre que par leur agencement, de telle sorte que la reproduction résultante sera positive, c'est à dire pour ainsi dire identique au modèle.
On peut dire en outre que l'un et l'autre des procédés décrits ci-après permettent aussi de produire d'autres articles tels que des outils, des matrices et autres articles semblables, et que cette faculté doit par conséquent s'entendre comme entrant dans le cadre de la présente invention.
On décrira maintenant en'premier-lieu le procédé correspondant aux figures 1 à 11 se rapportant au procédé de production de moules pour
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la coulée des métaux, la figure 1 montrant, comme il a été 9it-::pi'éaédeû1ment un modèle 1.
La première opération consiste à préparer, à l'aide de ce modèle 1, un négatif fait au moins de deux parties, à quelle fin, le modèle 1, de préférence recouvert préalablement d'un agent de séparation, est
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d'abord enfoncé dans un premier châssis en caisson 2 (voir fige 2) jusqu'à une ligne de division théorique 3 (voir fig. 1) . Ce châssis 2 contient de préférence du plâtre, de la cire ou un composé de modelage, comme c'est indiqué ci-dessous, qui se trouve évidemment dans un état de consistance liquide à pâteuse pour permettre au modale 1 d'y être immergé.
L'expression "consistance liquide à pâteusett doit être considérée comme se rapportant à une matière qui peut être soit un liquide, soit une pâte d'un degré de consistance quelconque entre ces limites. Quel que soit le composé employé, il doit être susceptible de faire prise rapidement et présenter de préférence une surface microporeuse de manière qu'il soit apte à absorber un agent séparateur, de préférence de nature huileuse. Aussitôt que le négatif 4 a fait prise et qu'un joint horizontal dur ou rigide 5 a été formé, ce joint horizontal rigide ou surface de séparation 5 et les parties émergentes du modèle 1 sont induits ou recouverts de l'agent séparateur mentionné, pour assurer une séparation nette et propre comme on le verra ultérieu- rement.
Pour les besoins de cette description et des revendications, l'expression "parties émergentes" doit être entendue comme identifiant les surfaces du modèle 1 qui ne sont pas couvertes par le composé 4, que ces surfaces s'étendent à l'extérieur ou à l'intérieur par rapport au joint horizontal rigide ou surface de séparation 5 et au châssis en caisson 2.
On monte alors un second châssis en caisson 6 ( voir fig. 3) sur le premier châssis 2 et on verse dans ce second châssis 6 un composé similaire 4' de consistance liquide à pâteuse qu'on laisse durcir.
Le négatif est ainsi formé et les deux châssis, le premier 2 et le second 6, sont alors séparés, ce qui peut se faire par suite de la présence de l'agent séparateur, après quoi le modèle 1 est retiré.
La formation du négatif n'est pas une phase fondamentale du procédé suivant la présente invention, comme on le constatera lorsque les phases se rapportant au moulage de plastique seront exposées.
Les premiers et second châssis 2 et 6 contiennent ainsi deux moules négatifs 4 et 4' qui sont alors assemblés entre eux pour former un espace ou une cavité à peu près identique à la forme du modèle 1. Si on le désire, des jets de coulée, des conduits d'alimentation et leurs équivalents peuvent être formés dans ces négatifs 4 et 4'. Ces négatifs 4 et 4' pourraient constituer les moules désirés pour la préparation du moulage, mais évidemment la matière n'est pas propre à résister aux températures élevées des métaux en fusion..
Les négatifs 4 et 4' ne sont par conséquent que des moules in- termédiaires provisoires au moyen de chacun desquels on peut produire une série de moules intermédiaires positifs qui doivent être faits en un composé durcissable à l'état humide, c'est à dire qui peut être appliqué à l'état de consistance liquide à pâteuse, de telle sorte qu'il peut prendre la forme exacte du négatif, le moule intermédiaire provisoire, et qui doit être apte à faire prise rapidement. Ce composé appelé ci-après ucomposé de modelage!! doit en outre être de telle nature qu'il ne se contracte ni se dilate sensiblement pendant la phase de durcissement, de telle sorte que la copie ne change pas de dimensions au-delà des tolérances permises.
A cet effet, le composé de modelage doit avoir une composante de contraction et une composante de dilatation qui se compensent de telle façon que ces deux composantes sont en équilibre, en sorte que le composé résultant est non-contractable et non dilatable, dans les limites des tolérances permises.
Le composé de modelage doit de préférence être aussi microporeux, du moins sur les parties périphériques ou superficielles, de façon à être capable d'absorber un agent séparateur, de préférence de nature huileuse, pour faciliter la séparation des deux demi-moules . Toutefois, si le composé
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de modelage et les demi-moules sont constitués d'une matière telle qu'ils ne tendent pas à adhérer ensemble, alors la microporosité n'est évidemment pas une caractéristique nécessaire vu qu'il est inutile d'employer un agent séparateur.
Enfin, le composé de modelage doit être de nature telle qu'au moins les parties périphériques ou superficielles soient suffisamment dures pour permettre de polir et de préférence de brunir le moule intermédiaire de telle sorte qu'une série de moules complémentaires peuvent être obtenus au moyen des moules intermédiaires faits en ce composé de modelage, sans qu'il y ait de changements quelconques dans les dimensions et, en même temps,, ce composé de modelage doit être suffisamment dur sur sa périphérie pour éviter l'usure et les détériorations du moule intermédiaire par ces meules complémentaires qui sont destinés à recevoir le métal en fusion, ainsi qu'il sera expliqué ultérieurement et qui contiennent habituellement une matière réfractaire extrêmement abrasive.
Le composé de modelage peut être constitué par de la résine synthétique qui est habituellement un composé contractable auquel un agent producteur d'écume doit être ajouté comme agent dilatable pour compenser l'effet de contraction.
Un autre composé de modelage peut être constitué par un mélange d'oxyde de magnésium et de chlorure de magnésium en quantités équimaléculai- res, c'est à dire dans un rapport 40 : 94, de manière à former un oxychlorure de magnésium.
Ce produit, en lui-même, ne donne pas de résultats favorables parce qu'il se contracte pendant le durcissement. Il est par conséquent nécessaire d'ajouter à ce composé un autre composé qui tend à se dilater afin que le nouveau composé soit maintenu en équilibre, comme il a été expliqué précédemment.
On a trouvé qu'en ajoutant du plâtre à prise libre (SO4Ca.O,5H2O) la compensation nécessaire entre les composantes de contraction et de dilatation peut être réalisée, de telle sorte que, lors de la formation du moule, le composé de modelage n'altère pas l'espace correspondant à l'objet à reproduire. ,
Les proportions dans lesquelles ces deux composés peuvent être employés sont variables, du moins dans les limites de 10 à 60% environ du mélange de magnésie et de 90 à 40% environ du plâtre à prise libre en proportion appropriée avec ce mélange de magnésie.
Bien que le mélange ci-dessus spécifié peut être considéré comme présentant les qualités physiques et chimiques requises comme il a été dit précédemment, spécialement au point de vue de la microporosité, du polissage, etc., le composé peuh être considérablement perfectionné en ce qui concerne la dureté de la surface produite par l'addition de petites quantités, approximativement inférieures à 2% du mélange, d'au moins un oxyde, spécialement des oxydes métalliques des éléments les plus lourds du groupe IV ou des éléments les plus légers du groupe VI de la table périodique.
Au lieu d'employer de l'oxyde et du chlorure de magnésium, les composés de zinc correspondants peuvent être employés ou bien l'un des composés de zinc avec un des composés de magnésium peuvent être utilisés avec succès.
Il est possible de concevoir même un autre composé de modelage formé d'un alliage métallique, dont les composantes de contraction et de dilatation sont compensées, et qui doit évidemment présenter aussi les au- tres caractéristiques spécifiées précédemment.
Dans quelques cas, il peut être recommandable d'employer un mélange où la composante de dilatation domine légèrement la composante de contraction. Ceci est désirable lorsqu'on emploie une pièce originale exis-
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tante, de manière à compenser l'effet de contraction sur le moulage final.
Revenant maintenant au procédé de fabrication des moules, un nouveau jéu de troisième et quatrième châssis de moulage 7 et 8 est monté sur les moules intermédiaires provisoires et plus particulièrement sur le premier et le le second châssis 2 et 6 qui ont été séparés précédemment , (voir figures 4 et 5).
Le composé de modelage est versé dans ces châssis 7 et 8, de manière à former le premier moule intermédiaire 9 et le second moule intermédiaire 10, qui, lorsqu'ils ont fait prise sont séparés des moules intermédiaires provisoires 4 et 4'- Ces moules intermédiaires forment, dans le présent procédé, un positif du modèle et sont en réalité les moules de départ pour la production des prochains moules négatifs faits en des composés durcissables à l'état humide, résistant à la chaleur et à l'action du métal en fusion, dans lesquels on peut verser le métal en fusion pour l'exécution du moulage.
En vue de produire les moules négatifs complémentaires qui, dans certains cas, peuvent être des moules métalliques ou coquilles, on monte un cinquième châssis 11 sur le troisième châssis 7 et un sixième châssis 12 sur le quatrième châssis 8, comme on peut le voir sur les figures 6 et 7, respectivement. Le composé durcissable à l'état humide, résistant à la cha- leur et pouvant supporter le contact du métal en fusion est versé dans ce cinquième et sixième châssis 11 et 12,de manière à former les moules complémentaires 13 et 14, respectivement, qu'on laisse également faire prise comme il a déjà été décrit pour les phases précédentes.
On peut employer n'importe quel type des composés connus pour produire ces moules complémentaires 13 et 14, et notamment les ciments actuellement employés par les dentistes et les bijoutiers pour le moulage de l'or ou d'autres métaux.
Le moule complémentaires 13 et 14 sont convenablement séchés et sont ensùite de préférence logés dans des châssis finals 15 et 16 (voir figs. 8 et 9) où une charge de fond 18 et 17 peut être aménagée pour conférer aux moules complémentaires le renforcement nécessaire lorsqu'il s'agit de moules métalliques ou coquilles. Il est évident que, bien que la "coquille" soit un type de moule employé en pratique pour le moulage de précision, les moules complémentaires 13 et 14 ne nécessitent pas toujours le remplissage ou charge de fond 18 et 17.
Les châssis finals 15 et 16 appelés ci-après "demi-moules" sont alors assemblés de manière à former l'espace 19 pour la pièce de moulage 20 (voir fig. Il) qui est identique au modèle 1.
De ce qui précède, on peut voir que le procédé décrit permet de produire un nombre voulu quelconque de moules dans l'une ou l'autre des deux phases de reproduction correspondant aux figures 4, 5 et 6,7 respectivement. On peut ajouter en outre que les moules intermédiaire provisoires, tels que'ceux représentés sur les figures 2 et 3 peuvent évidemment aussi être produits en toutes quantités désirées suivant les circonstances de telle sorte que le nombre de moules définitifs, comme celui représenté sur la figure 10, peut être choisi arbitrairement.
Il convient d'insister sur le fait que, pour la fabrication des moules intermédiaires provisoires 4 et 4', le composéde modelage décrit ci-dessus peut également être employé au lieu de plâtre ou de cire, com- me sur les figures 2 et 3.
Si l'on désire confectionner un moule pour le moulage des plastiques, de préférence pour le moulage par injection, on peut employer le procédé décrit précédemment, mais le moule final doit être exécuté en métal et par conséquent le procédé pour le moulage des plastiques diffère du procédé pour le moulage des métaux en ce que les moules destinés à recevoir
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métallique négatif dans lequel le plastique pourra, par exemple, être in- jecté, ce qui fait que la pièce en plastique à former sera positive et sensiblement identique au modèle.
La figure 12 montre un modèle 34 à immerger dans un premier châssis en caisson 35 (voir fig. 13) contenant un composé de modelage 21 jusqu'à une ligne de division 22 (voir fig. 12). On enduit le modèle 34 d'un agent séparateur avant de l'immerger dans ce compose de modelage 21.
Il est évident que, dans certains cas, plus d'une ligne de division seront nécessaires. Aussitôt qu'un joint horizontal ferme 22 est formé, on l'enduit de même que les parties émergentes du modèle 34 de l'agent séparateur exac- tement de la même manière que celle décrite dans l'autre procédé, et on monte un second châssis de moulage 23 sur le premier 35 après quoi on for- me un second moule intermédiaire 24,comme c'est représenté sur la figure
14. Dès que le composé de modelage du second moule intermédiaire 24 a fait prise, on sépare les premier et second moules intermédiaires 21 et
24 et on retire le modèle 34.
L'opération est rpétée autant de fois qu'on désire obtenir des moules intermédiaires.
La phase suivante consiste à produire les moules eomplémentai- res 25 et 26 (voir fig. 15 et 16) et dès que ces moules complémentaires 25 et 26 sont obtenus, on les loge dans des châssis finals 27 et 28 (voir figs. 17 et 18) avec une charge de fond appropriée 29 et 30, respectivement, si on le désire.
Au lieu d'assembler ces moules complémentaires 25 et 26, ou plus spécialement les châssis finals 27 et 28, comme on l'avait proposé dans le premier procédé décrit (voir fig. 10), on forme des plaques métal- liques 31 et 32 (par moulage) comme c'est représenté sur les figures 19 et 20, respectivement, ces plaques métalliques pouvant être considérées comme le premier et le second demi-moule 31 et 32 respectivement.
Ces demi-moules métalliques 31 et 32 sont alors convenablement assemblés comme c'est représenté sur la figure 21, de telle sorte que l'es- pace ou la cavité formé 33 correspond à la forme du modèle 34. En injec- tant dans l'espace 33 une masse plastique, on obtient une nouvelle pièce 33' comme c'est représenté sur la figure 22.
On a montré ainsi que les deux procédés décrits sont basés sur le même principe, et qu'ils permettent d'obtenir tous deux des posi- tifs aussi bien que des négatifs par rapport au modèle qui doit être con- sidéré comme un positif.
REVENDICATIONS.
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