Procédé de fabrication de moules de coulée creux. La présente invention a trait- au moulage en général et plus particulièrement à l'art de fabriquer des moules de coulée creux.
L'invention vise les moules du type bien connu en plusieurs pièces, dont la cavité de moulage a sensiblement la même configura tion et les mêmes proportions volumétriques qu'un modèle prédéterminé, et dont la sur face interne suit les formes dudit modèle, le moule étant destiné à servir à la création d'un article devant y être coulé. L'usage particu lier du moule n'est pas l'objet principal de l'invention, mais celle-ci est particulièrement utile pour la production des moules princi paux, en métal. de préférence, destinés à servir de faon répétée à la. création d'articles mou lés en matière facilement volatile ou fusible, devant servir eux-mêmes de modèles à cire perdue pour la création de moules en plâtre ou en une matière similaire résistant à la cha leur.
Au moyen clé la présente invention, il est possible de confectionner un moule en plu sieurs pièces dont la surface interne se con forme avec une précision rare aux détails des formes du modèle orijinal. Des objets métal liques tels que des vis ou autres éléments file tés, ou des objets semblables à circonvolutions, bords ou creux relativement fins ou aigus, peuvent servir, selon la présente invention, de modèles originaux sans perte appréciable de détail, de finesse ou de précision au cours chi transfert de telles configurations à la surface intérieure du moule ainsi produit.
En consé quence, la présente invention permet de fa briquer par quantités et par des procédés de moulage beaucoup de différents types d'ob jets, dont la nature ou la configuration ren dait jusqu'ici impraticable leur production sous forme de moulages. Lorsque la matière dont ils doivent être faits est extraordinaire ment dure et résistante, comme c'est le cas pour beaucoup d'alliages possédant la carac téristique de résister à la chaleur, le présent procédé devient particulièrement précieux, car il évite la nécessité de forger, étamper ou usi ner.
Ce procédé permet donc. de fabriquer une grande variété d'objets différents avec certains alliages moulables spéciaux, lesquels, par suite de leur dureté et de leur résistance extrêmes ou de leurs autres qualités, ne seraient pas susceptibles d'être traités pratiquement par usinage, par étampage ou par un autre pro cédé similaire.
Le procédé faisant. l'objet de l'invention, est basé sur l'application, à titre de moyen de séparation, d'une membrane extensible d'épaisseur pratiquement inappréciable, c'est- à-dire aussi. petite qu'il est possible d'obtenir, par exemple, une feuille de caoutchouc dont l'épaisseur normale est approximativement de vingt-cinq millièmes de millimètre (0,025 mm) ou moins.
Une telle feuille, tune fois étirée, est réduite d'épaisseur à un degré même plus grand, présentant souvent en pratique une épaisseur de seulement cinq millièmes de mil limètre (0,005 mm) ou même moins.
Le procédé suivant l'invention pour la fa brication de moules :de coulée creux dont la cavité de moulage doit avoir de façon pré cise la forme d'un modèle, est caractérisé en ce que pour obtenir une partie du moule, on recouvre la partie correspondante du modèle d'une membrane extensible extrêmement mince et qu'on coule par-dessus cette mem brane la partie du moule désirée sous une pression suffisante pour faire pénétrer ladite membrane à fond dans les moindres anfrac tuosités :du modèle.
L'avantage obtenu résulte du fait que l'es pace compris entre la. partie de moule et le modèle n'est nulle part d'une épaisseur nulle, ni plus fort que l'épaisseur normale inappré ciable de la membrane.
A titre de comparaison, on remarquera qu'aucun moyen de séparation, qu'il soit li quide ou solide, ne produira un tel résultat, parce qu'inévitablement il se formera des accumulations d'épaisseur indésirable dans les creux du modèle (transférant ainsi un con tour émoussé, imprécis à la partie du moule). La membrane, d'un autre côté, joue bien son rôle de moyen de séparation dans toute son étendue, quel que soit le degré de son étirage, et les détails de configuration du modèle même les plus fins et les plus aigus sont tou jours transférés avec précision et fidélité à la partie de moule que l'on prépare.
La membrane offre un autre avantage, puisque son application comme moyen de sé paration permet la production d'une partie de moule ayant ses surfaces partielles exactement parallèles ou ayant des contours semblables qui, ordinairement, demanderaient à être en dépouille pour permettre la séparation de la partie de moule d'avec le modèle. La nature flexible de la présente membrane, même lors qu'elle est tendue, facilite une telle séparation et il devient inutile de donner dans ce but de la dépouille au modèle.
Dans certains cas, lorsque le modèle pré sente une cavité, il peut être désirable, comme opération préliminaire, de préparer indépen- damment une partie de moule conçue pour s'adapter étroitement dans ladite cavité et de ; disposer cette partie de moule dans la cavité. La partie de moule préparée indépendamment. se disjoint par la. suite du modèle.
Le dessin ci-joint illustre, à titre d'exem ple, le procédé dans son application au mou lage de deux objets typiques, l'un étant. une vis, l'autre une pièce de forme arbitraire pré sentant une cavité relativement profonde.
La fig. 7 est une vue en perspective d'un modèle de vis.
La fig. 2 est une vue en plan du modèle monté sur un support approprié.
La fig. 3 est une vue en coupe transver sale prise sensiblement le long de la. ligne 3-3 de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue semblable à la fig. 3, représentant la confection d'une des parties de moule.
La fig. 5 est une vue en coupe transver sale similaire, indiquant comment une autre des parties de moule a été produite.
La. fig. 6 est une vue en coupe transver sale du moule complet qui en est résulté.
La fig. 7 est une vue d'un autre exemple de modèle original avec une partie de moule spéciale destinée à lui être adjointe.
Les fig. 8 à 12 sont. des vues eorrespon- dant -aux fi;,. 2 à 6 respectivement, montrant comment on se sert. du modèle de la fig. 7.
Le modèle 20 de la fig. 1 peut être consi déré comme un spécimen réel de l'article en métal moulé devant être fabriqué par la suite en quantités. L'exemple choisi est, un élément allongé avec une partie filetée 21 et une tête 22 fendue transversalement en 23; il repré sente un type de vis couramment employée dans la, chirurgie des os.
La. première opération, pour mettre en pratique le procédé, consiste à montrer ce modèle d'une manière appropriée. Cela. se fait, de préférence, en l'incrusta.nt dans un bloc de plâtre 24 ou dans n'importe qu'elle matière de montage convenable, le modèle n'étant in crusté que jusqu'à concurrence d'un degré convenablement choisi qui dépend de sa con figuration. Dans le cas d'une vis du type re- présenté, il est préférable de l'incruster sensi blement jusqu'à la moitié, de faon que seule sa moitié supérieure soit en saillie.
S'il s'agit d'une vis, il est égaflement préférable d'y adjoindre une mince bande de métal 25 épou sant bien la fente 23, cette bande de métal étant également incrustée partiellement dans le plâtre, comme cela est représenté plus clai rement dans la, fig. 3.
Le bloc de plâtre 24 peut aussi être pourvu d'une ou de plusieurs cavités appro priées 26 devant servir à former une ou plu sieurs saillies de repérage sur les parties de moule à produire. Une fois le modèle incrusté d'une faon convenable, l'opération suivante consiste à appliquer sur sa surface exposée une mem brane spéciale 27. Cette membrane est en une matière extensible et elle est choisie à dessein pour avoir une épaisseur inapprécia ble, c'est-à-dire aussi réduite que possible. Il a été constaté qu'une feuille de caoutchouc ayant une épaisseur normale de vingt-cinq millièmes de millimètre (0,025 mm) environ ou même moins, convient dans le cas parti culier. On maintient cette feuille ou mem brane en position par ses bords par n'importe quel moyen approprié.
Une partie de moule 28 est alors réalisée en moulant le métal de cette partie de moule contre les surfaces couvertes par la membrane. La partie de moule peut être composée de n'importe quelle matière convenable et on a trouvé satisfaisant, en pratique, de se servir d'un alliage à basse température de fusion, tel que l'alliage bismuth-étain composé approxi mativement de soixante parties d'étain et de quarante parties de bismuth. Le point de fusion d'un,tel.alliage se situe approximativement entre 150 et 200 C. Cette température est insuffi sante pour avoir un effet destructif sur une feuille de caoutchouc.
Quelle que soit la ma tière employée pour la production de la par tie de moule, il faut naturellement la choisir pour que son point de fusion soit à une tem pérature inférieure à n'importe quelle tem pérature susceptible d'endommager ou de dé- tériorer la matière particulière dont peut se composer la membrane.
L'opération de moulage de la partie de moule 28 se fait généralement dans un réci pient approprié ou dans un autre support (non représenté), afin de donner un profil commode aux parois latérales. Un récipient sensiblement rectangulaire est généralement satisfaisant.
Le moulage de la partie de moule 28 s'effectua sous pression. Par pression , on entend une force suffisante pour appliquer la membrane avec fermeté contre le modèle, de manière à lui faire épouser avec précision les moindres anfractuosités de la surface du mo dèle. Bien que cette pression de la mem brane contre le modèle. puisse s'exercer de fa- cçous différentes et bien qu'on puisse modifier cette pression suivant les besoins, il a été cons taté qu'un alliage étain-bismuth en fusion, du genre déjà mentionné peut être facilement moulé sous une pression approximative de 5 à 6 kilos par centimètre carré.
Dans certaines circonstances, le poids du métal lui-même peut suffire pour produire la pression né cessaire. Le moulage de la partie de moule produit un étirage de la membrane 27, de telle sorte qu'elle s'applique avec précision à tous les reliefs et à toutes les dépressions de la sur face sous-jacente.
L'étirage de la membrane peut réduire son épaisseur jusqu'à cinq mil lièmes de millimètre (0,005 mm), ou même moins et, cependant, en aucun endroit l'épais seur ne devient nulle En conséquence, les con tours transférés sur la face interne de la par tie de moule 28 constituent une reproduction négative précise des contours du modèle ori ginal. Par exemple, les reliefs très aigus de la partie filetée 21 de la vis modèle produisent des dépressions d'une finesse correspondante dans la partie de moule 28; et même les plus délicates dépressions du modèle produisent des reliefs correspondants et précis dans la partie de moule.
Ce résultat est obtenu sans aucun danger que la matière de la partie de moule adhère au modèle, puisque la membrane sert de moyen continu de séparation sans in terruption dans toute son étendue.
Après avoir achevé cette partie du moule, les parties sont séparées et le bloc en plâtre 24 peut être mis de côté. La partie 28 sert alors de support au modèle 20, ce dernier étant couché directement dans la partie 28, comme représenté fig. 5, sans membrane intermédiaire.
Afin de faciliter la compréhension de la relation entre les fig. 4 et 5, la partie de moule 28 a été désignée dans chacune de ces figures comme Partie de moule A . Pour produire la Partie de moule B complémen taire, la. membrane 27 est à nouveau posée sur le modèle et la surface exposée de la par tie 28, et la partie de moule 29 est alors mou lée contre les surfaces couvertes par la mem brane. Ce moulage est à nouveau effectué avec une pression appropriée de la membrane 27 contre le modèle, et un étirage semblable de cette membrane se produit.
On comprend que la surface du modèle sur laquelle la membrane est appliquée dans la fig. 5 est la surface qui était antérieure ment incrustée dans le plâtre 24. Le procédé représenté par les fig. 2-5 donne donc un exemple d'une des caractéristiques essentielles de la présente invention, que l'on peut résu mer en disant qu'elle consiste à appliquer le moyen de séparation spécial successivement à des parties différentes choisies du modèle et à mouler successivement des parties de moule complémentaires contre les parties du mo dèle couvertes d'une membrane.
Le moule qui en résulte est représenté à la fig. 6. Il est en plusieurs parties et creux et convient pour la création d'un article devant y être moulé. Dans ce but, on pratique un ou plusieurs orifices appropriés soit pendant la. production des parties de moule, soit après. A titre d'exemple, il est montré dans la fig. 6 un orifice transversal 30 communiquant avec une cavité 31 disposée le long de la surface intérieure de la partie de moule 29 et qui communique avec une extrémité de la cavité du moule.
Comme précédemment indiqué, ce moule peut servir pour de nombreux usages, mais le procédé décrit est. particulièrement utile si l'on se sert d'une façon répétée du ; moule de la fig. 6 comme moule principal à injection dans lequel sont moulés des modèles en cire.
Chacun de ces modèles, une fois ter miné, présente la, même forme que celui re présenté fi,-. 1, et il est destiné lui-même à ; servir de modèle à cire perdue pour eréer ultérieurement un moule de coulée en plâtre ou en une matière similaire résistant à. la eha- leur. C'est le dernier moule mentionné qui est finalement employé pour produire un moulage en métal pareil au modèle représenté à la fig. 1.
Bien que le procédé ait été indiqué comme s'appliquant à une seule vis ou un autre arti cle .similaire, il est néanmoins entendu qu'on , peut se servir simultanément d'un grand nom bre de modèles si on le désire. Par exemple, une certaine quantité de modèles tel que celui représenté fig. 1 peuvent. à l'origine être dis posés côte à côte avec la bande 25 s'étendant dans toutes les fentes alignées des têtes des modèles. L'article en cire qui est finalement coulé dans le moule de la 6 consisterait alors en une série de pièces\ de cire reliées, si l'on s'est servi d'un orifice 30 commun, par un morceau de cire les faisant communiquer entre elles.
On remarquera. que la bande clé métal 25 est elle-même employée dans le moule de la fig. 6. On peut donc considérer cette bande , comme une partie clé moule créée ou faite séparément et conçue pour s'adapter étroite ment dans un creux du modèle original, en l'espèce, la fente 23.
A titre de nouvel exemple concernant , l'emploi d'une partie de moule faite séparé ment, un modèle 32 est représenté fig. 7, qui présente une cavité transversale 33 de relati vement grande profondeur.
Pour l'application du procédé au modèle 32, une partie séparée de moule 34 est d'abord faite par n'importe quel moyen appro prié, la partie 34 étant conformée pour pou voir s'adapter étroitement dans la cavité 33. Elle peut, s'étendre dans la profondeur en tière de la cavité 33 ou être plus courte que cette dernière, suivant les besoins. Dans le cas représenté, la partie de moule 31 est con formée pour avoir une profondeur sensible ment égale à celle de la cavité 33, et les extré mités opposées clé la partie 34 sont. légèrement convexes.
La partie de moule 34 est d'abord mise en position à ]'intérieur de la. cavité 33. Ce modèle peut être alors monté de n'importe i qu'elle manière appropriée et on a indiqué la faon dont il peut être incrusté dans un bloc en plâtre ou un support 35. Une membrane 36 extensible, d'épaisseur inappréciable, est ensuite appliquée sur le modèle et. la. partie de moule C" est alors moulée contre cette membrane, comme indiqué à la fig. 10.
Les parties sont ensuite séparées, le bloc 3 5 mis de côté, le modèle est couché dans la partie de moule C, et la membrane 36 est de nouveau appliquée sur les parties exposées du modèle et de la partie de moule C. La partie de moule D complémentaire est alors moulée, comme représenté à. la, fi-. 11..
Finalement, la partie de moule 31 est dis jointe du modèle 32 et assemblée ou position correspondante avec les parties de moule com plémentaire<I>C et D,</I> comme représenté dans la fi,-. 12. La convexité donnée à. l'origine aux extrémités clé la partie 31 aura produit clés creux correspondants dans les parties de moule C et D, ce qui facilite la. mise en posi tion de la, partie clé moule 31, comme repré senté à la fi-. 1.2.
On prévoit un ou plusieurs orifices clé cou lée 37 convenables, et le moule de la fiy. 12 est prêt, à servir au moulage d'articles, soit. en cire, soit en toute autre matière désirée.
On comprendra. que les modèles originaux représentés par les dessins ne sont que des exemples et que l'invention n'est en aucune façon limitée à la. création de moules dont les cavités ont ces formes particulières. De plus, alors due le modèle original est décrit dans chaque cas comme étant incrusté dans un bloc de support en plâtre ou une matière similaire, ]'emploi d'un tel support en plâtre n'est pas indispensable dans chaque cas. La manière particulière d'appliquer la membrane étirable successivement à différentes parties choisies du modèle original et de mouler suc cessivement des parties de moule complémen taires par pression contre la membrane dé pend dans une large mesure des contours et.
de la nature de la. cavité de moule désirée. Dans chacun des cas, toutefois, le moyen de séparation est constitué par une membrane d'épaisseur inappréciable et extensible. Le mot inappréciable s'entend pour une meni- brane aussi mince qu'il est possible de l'ob tenir, et, de préférence, n'ayant pas une épais-, seur supérieure à vingt-cinq millièmes de mil limètre (0,025 mm).
Une membrane en caout chouc dont, l'épaisseur normale est de vingt- cinq millièmes de millimètre (0,025 mm) a donné des résultats très satisfaisants comme c moyen clé séparation clé ce genre spécial dans la fabrication d'une grande variété d'articles moulés différents présentant des circonvolu tions fines et aig@iës, clés reliefs et clés creux.