EP2475480B1 - Piston d'injection pour le moulage sous pression et procede de moulage - Google Patents

Piston d'injection pour le moulage sous pression et procede de moulage Download PDF

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EP2475480B1
EP2475480B1 EP10761040.4A EP10761040A EP2475480B1 EP 2475480 B1 EP2475480 B1 EP 2475480B1 EP 10761040 A EP10761040 A EP 10761040A EP 2475480 B1 EP2475480 B1 EP 2475480B1
Authority
EP
European Patent Office
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piston
injection
plunger
alloy
steel
Prior art date
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EP10761040.4A
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German (de)
English (en)
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EP2475480A1 (fr
Inventor
Frédéric ZEDDA
Cédric VERON
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PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
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Publication date
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/2015—Means for forcing the molten metal into the die
    • B22D17/2038—Heating, cooling or lubricating the injection unit

Definitions

  • the present invention relates to an injection piston for the die casting of a material.
  • the invention further relates to a method of molding a material under pressure with the injection piston.
  • a piston When molding a material under pressure, a piston is used to introduce the material of an injection bushing into the cavity of a mold. The piston is then in contact with the piston head with the material in the liquid state and at an elevated temperature. The piston is also subject to high temperature variations and friction in the material injection bushing. The life of such a piston is then limited by these constraints and generates significant costs, including the frequent shutdown of mass production of die cast parts for the replacement of the injection piston.
  • the document FR-A-2,631,862 proposes an injection piston for molding coated with a thermal shield, with a low coefficient of thermal conductivity, on the front wall of the piston.
  • the purpose of the document is then to provide a seal between the piston and the wall of the injection chamber while avoiding the possibility of excessive cooling of the front portion of the piston. This solution does not appear entirely satisfactory and does not allow a short molding cycle time.
  • the invention proposes an injection piston for molding under pressure, characterized in that the piston comprises a piston body and a material injection head, at least a part of the head being made of refractory alloy with the heat with a coefficient of thermal expansion of less than 6 * 10 -6 K -1 and / or a coefficient of thermal conductivity greater than 50 W / mK
  • the piston comprises an insert fixed to the body of the piston, the insert forming the injection head of the piston.
  • the piston body comprises a hot working steel whose thermal conductivity coefficient is of the order of 25 W / mK and / or whose coefficient of thermal expansion between 8 * 10 -6 K -1 and 10 * 10 -6 K -1 .
  • the refractory alloy has a thermal expansion less than that of steel, preferably five times lower than that of steel, and a thermal conductivity greater than that of steel, preferably from three to five times. times greater than that of steel.
  • the refractory alloy is a nickel-based alloy, tungsten or molybdenum.
  • the piston further comprises a copper alloy ring around the piston body.
  • the invention also relates to a pressure molding process of a material characterized in that the injection of the material is carried out using the injection piston as defined above.
  • the injected material is an aluminum alloy, the injection then preferably being carried out at a temperature of between 650 ° C. and 680 ° C.
  • the invention relates to an injection piston for die casting.
  • This piston comprises a piston body and a metal alloy injection head. At least a part of the head is made of heat-refractory alloy.
  • the material for molding is in a socket before its introduction into the mold cavity 96 shown figure 1 .
  • the mold cavity 96 consists of a moving part 92 and a fixed part. The mobility of this part 92 makes it possible to extract the part after solidification and the mass production of molded parts.
  • an injection piston 10 placed in contact with the material 30 is used to introduce it into the cavity of the mold 96.
  • the piston 10 then moves inside the injection bushing to inject the material in the mold cavity 96.
  • the injection sleeve is in a fixed part 94 of the machine 90.
  • the molding material 30 in the injection sleeve is liquid, thus above its melting point, when the material 30 is in contact with the injection piston 10.
  • the temperatures of the material before molding can be important, for example in the case of an aluminum alloy the temperature can be 650 ° C to 680 ° C in contact with the piston injection head.
  • the rate of mass production of molded parts imposes a rapid cooling of the material 30 just after the injection resulting in rapid and large variations in the temperature of the material 30.
  • piston 10 particularly the piston injection head, are subjected to high temperatures and large temperature variations.
  • the refractory alloy has a good mechanical strength at high temperature, for example temperatures between 600 ° C and 700 ° C.
  • the use of such a piston 10 then reduces the loss of mechanical strength of the piston 10 due to these high temperatures and large temperature variations.
  • the heat refractory alloy has a low coefficient of thermal expansion, the high temperatures then cause only limited expansion of the injection piston 10 in the socket. Indeed the piston injection head, as well as the rest of the piston 10, tend to deform depending on the coefficient of thermal expansion of the material component of the piston 10.
  • the piston 10 and / or the injection head of piston can then no longer be perfectly cylindrical.
  • the limitation of the expansion of the piston 10 is advantageous in that it makes it possible to reduce the friction between the piston 10 and the bushing during the injection of material for molding. Indeed such friction can cause localized wear on the piston 10.
  • the reduction of the friction of the piston 10 then avoids premature failure of the piston 10 and ensures a longer life of the piston 10 as well as the entire molding machine 90. This longer lifetime also reduces the production costs of molded parts using such a piston 10.
  • the coefficient of thermal expansion of a refractory material may for example be less than 6 * 10 -6 K -1 , preferably between 4 * 10 -6 K -1 and 6 * 10 -6 K -1 .
  • heat resistant alloys have a good coefficient of thermal conductivity.
  • the use of an injection piston 10 comprising a refractory alloy then causes rapid cooling of the injected material.
  • the material remaining in the sleeve in contact with the piston 10, the pellet 40 shown figure 2 then solidifies faster.
  • the reduction of the solidification time makes it possible to save time on the production of the molded piece 80, ie a reduction in the cycle time of the mass production.
  • a rapid cooling of the pellet 40 also makes it possible to reduce the number of splashes of the primary casting channel containing the material 42 and which connects the socket to the mold cavity 96. Thus, if the primary casting channel remains too hot, this can cause many production stops.
  • the coefficient of thermal conductivity of a refractory material may, for example, be greater than 50 W / m ⁇ K, preferably between 50 W / m ⁇ K and 150 W / m ⁇ K.
  • the refractory alloy has a good mechanical strength at high temperature, for example temperatures between 600 ° C and 700 ° C.
  • the breaking strength of the refractory alloy can then be of the order of 500 to 600 MPa.
  • the use of such a refractory alloy makes it possible to maintain the mechanical strength of the piston 10 while improving the thermal conductivity and decreasing the thermal expansion.
  • the piston comprising a heat refractory alloy ultimately makes it possible to increase the service life of the molding installation and to reduce the production costs of molded parts.
  • FIG 3 shows a front view of an injection piston 10 for die casting of material.
  • the piston injection head 16 intended to come into contact with the material 30 to be injected into the cavity of the mold 96.
  • figure 4 shows a side view of the injection piston 10 of the figure 3 .
  • the piston 10 may further comprise an insert 12.
  • the insert 12 is fixed to the body of the piston 14.
  • the insert may form part of the head or form the entirety of the piston head 16.
  • the insert 12 has the refractory alloy to heat. It is also possible to make the insert 12 entirely of heat-refractory alloy in accordance with the figure 5 .
  • the addition to the piston 10 of the refractory alloy can then be done simply and economically by the production of an insert 12 which is fixed to the rest of the piston 10.
  • the piston body 14 may however comprise a hot working steel.
  • Hot working steels may have a coefficient of thermal conductivity of the order of 25 W / mK -1 , a coefficient of thermal expansion greater than 8 * 10 -6 K -1, typically of the order of 9 * 10 - 6 K -1 .
  • the realization of a piston body 14 made of hot-working steel makes it possible to limit the consumption of heat-refractory alloy for the production of the piston 10. Heat-resistant alloys can be more expensive to supply than heat-resistant alloys. hot working steel.
  • the refractory alloy has a thermal expansion less than that of steel.
  • the coefficient of thermal expansion of the refractory alloy is then lower than that of the hot working steel.
  • the deformation of the piston 10, or of the piston injection head 16 is therefore limited with respect to the deformation of the piston body 14 made of hot working steel with a coefficient of thermal expansion greater than that of the refractory alloy. .
  • the piston injection head 14 has dimensions very close to that of the sleeve to prevent the infiltration of material to be injected between the piston 10 and the sleeve. Slight variations in the dimensions of the piston injection head by expansion then lead to friction of the piston injection head 16 against the injection bushing.
  • the limitation of the expansion of the piston 10 is therefore particularly useful at the level of the piston injection head 16.
  • the limitation only of the deformation of the piston head 16 makes it possible to avoid the friction of the piston injection head 16 with the injection bushing while limiting the manufacturing costs of the steel piston body 14, which is a more common material.
  • the shape of the end of the piston head 16 can also be made thinner to limit the mechanical forces due to thickness variations. Indeed the piston head 16 expands under the effect of high temperatures. Significant variations in the thickness of the piston head 16 may lead to the appearance of mechanical forces at the level of thickness variations. It can then be provided that the inner face 22 of the piston head 16 is hollowed to refine the shape of the end of the piston head 16, that is to say to limit the variation of the refractory alloy thickness.
  • the thermal expansion of the refractory alloy is five times lower than that of steel. This ratio between the thermal expansion of the refractory alloy and that of the steel of the piston body 14 makes it possible to limit the production costs of the piston 10 with the refractory alloy while ensuring sufficient thermal expansion.
  • the refractory alloy has a higher thermal conductivity than steel.
  • the piston portion 10 of refractory alloy then allows a better heat dissipation as the piston body 14. This better heat dissipation, including the heat of the material remaining in the injection bushing after injection of the material into the mold cavity, allows faster solidification of this material 30 in a pellet 40. This better heat dissipation also allows a faster solidification of the material remaining in the casting channel 42.
  • the piston body 14 is not directly in contact with the molding material, and it plays a secondary role in the evacuation of heat. The rest of the steel piston body 14 is then made for reasons of economy, the refractory alloy being more expensive than steel.
  • the refractory alloy has a thermal conductivity three to five times greater than that of steel.
  • thermal conductivity allows sufficient heat removal while limiting the use of refractory materials much more efficient and more expensive.
  • the refractory alloy may be a nickel-based alloy, tungsten or molybdenum.
  • the tungsten and molybdenum based alloys thus have a low thermal expansion and excellent thermal conductivity.
  • Nickel base alloys have average thermal expansion and average thermal conductivity.
  • the piston 10 may comprise a copper alloy ring 18.
  • This copper alloy ring 18 surrounds the piston body 14 and a part of the piston injection head 16.
  • the copper alloy ring 18 has an outer diameter greater than the outside diameter of the piston head 14.
  • the copper ring 18 makes it possible to produce the facing surface of the injection bushing containing the piston 10.
  • the copper ring 18 is then the part of the piston 10 which is wear the most rapidly by friction during the molding process.
  • the realization of the part of the piston 10 that wears most frictionally in a separate part of the rest of the piston 10 allows the replacement of the ring 18 independently of the rest of the piston which can thus have a longer life.
  • the piston 10 may comprise a tip 20 on which is disposed the piston body 14.
  • the arrangement of the piston body 14 on a tip 20 allows rapid replacement of the used piston body 14 by mass production of molded parts 80.
  • the tip 20 may be made of hot working steel.
  • the piston 10 may then comprise a copper ring 18 in addition to the nozzle 20.
  • the copper ring 18 has an outer diameter greater than that of the piston head 16 and that of the nozzle 20.
  • the invention also relates to a method of molding a material 30 under pressure. This molding process is then carried out using the injection piston 10 previously described. The molding process allows a reduction of the solidification times of the pellet 40 and stop times for the piston 10 to be changed. The molding process using the piston 10 for the injection of a material 30 results in a productivity gain of molding of parts 80.
  • the method of molding under pressure with such a piston 10 then makes it possible to inject a one-piece aluminum alloy 80.
  • the molding process can also allow the injection of a zinc or magnesium alloy into one. room 80.
  • the die-casting process makes it possible to produce solid pieces, for example in the automotive field, such as motor housings.
  • the use of this die-casting process for molding aluminum alloy is then particularly useful in the automotive field which uses aluminum alloys for their light weight and mechanical strength.
  • the die casting process using the injection piston 10 allows the molding of material at elevated temperatures.
  • aluminum alloys can have a relatively high injection molding temperature, for example between 650 ° C and 680 ° C.
  • the pressure molding process with the piston 10 then allows the injection at these temperatures while ensuring a good life of the injection piston 10 and thus a good productivity of the molding process.

Landscapes

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  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

  • La présente invention revendique la priorité de la demande française 0956177 déposée le 10 Septembre 2009 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
  • La présente invention concerne un piston d'injection pour le moulage sous pression d'un matériau. L'invention concerne en outre un procédé de moulage sous pression d'un matériau à l'aide du piston d'injection.
  • Lors du moulage sous pression d'un matériau, on utilise un piston pour introduire le matériau d'une douille d'injection dans l'empreinte d'un moule. Le piston est alors en contact par la tête du piston avec le matériau à l'état liquide et à une température élevée. Le piston est aussi soumis à de fortes variations de température et à un frottement dans la douille d'injection du matériau. La durée de vie d'un tel piston est alors limitée par ces contraintes et engendre des coûts importants, notamment la mise à l'arrêt fréquente de la production en série de pièces moulées sous pression pour le remplacement du piston d'injection.
  • Le document FR-A-2 631 862 propose un piston d'injection pour le moulage revêtu d'un bouclier thermique, avec un faible coefficient de conductibilité thermique, sur la paroi frontale du piston. Le but du document est alors de réaliser un joint étanche entre le piston et la paroi de la chambre d'injection tout en écartant la possibilité d'un refroidissement excessif de la partie frontale du piston. Cette solution n'apparaît pas entièrement satisfaisante et ne permet pas un temps de cycle de moulage court.
  • Il existe donc un besoin pour un piston d'injection qui, soumis à de fortes températures et avec de fortes variations avec un temps de cycle court, a une durée de vie plus importante.
  • Pour cela, l'invention propose un piston d'injection pour le moulage sous pression, caractérisé en ce que le piston comporte un corps de piston et une tête d'injection de matériau, au moins une partie de la tête étant en alliage réfractaire à la chaleur dont le coefficient de dilatation thermique inférieur à 6*10-6 K-1 et/ou un coefficient de conductivité thermique supérieur à 50 W/m.K.
  • Dans une variante, le piston comporte un insert fixé au corps du piston, l'insert formant tête d'injection du piston.
  • Dans une variante, le corps du piston comprend un acier de travail à chaud dont le coefficient de conductivité thermique de l'ordre de 25W /m.K et/ou dont le coefficient de dilatation thermique entre 8*10-6 K-1 et 10*10-6K-1.
  • Dans une variante, l'alliage réfractaire a une dilatation thermique inférieure à celle de l'acier, de préférence cinq fois inférieure à celle de l'acier, et une conductivité thermique supérieure à celle de l'acier, de préférence de trois à cinq fois supérieure à celle de l'acier.
  • Dans une variante, l'alliage réfractaire est un alliage à base nickel, tungstène ou molybdène.
  • Dans une variante, le piston comporte en outre une bague en alliage de cuivre autour du corps de piston.
  • L'invention a également pour objet un procédé de moulage sous pression d'un matériau caractérisé en ce que l'injection du matériau est effectuée à l'aide du piston d'injection tel que défini ci-dessus. De préférence, le matériau injecté est un alliage d'aluminium, l'injection étant alors de préférence effectuée à une température comprise entre 650°C et 680°C.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent :
    • figure 1, une machine de moulage en fonderie sous pression ;
    • figure 2, un carter de moteur obtenu par un moulage à l'aide de la machine de moulage en fonderie sous pression ;
    • figure 3, une vue de face d'un piston d'injection pour le moulage sous pression d'un matériau ;
    • figure 4, une vue en coupe du piston d'injection de la figure 3 ;
    • figure 5, une vue en coupe d'un piston d'injection comportant un insert ;
    • figure 6, un schéma de piston d'injection muni d'une bague.
  • L'invention se rapporte à un piston d'injection pour le moulage sous pression. Ce piston comporte un corps de piston et une tête d'injection d'un alliage métallique De plus au moins une partie de la tête est en alliage réfractaire à la chaleur
  • En fonderie sous pression le matériau pour le moulage est dans une douille avant son introduction dans l'empreinte du moule 96 représenté figure 1. L'empreinte du moule 96 est constituée d'une partie mobile 92 et d'une partie fixe. La mobilité de cette partie 92 permet d'extraire la pièce après la solidification ainsi la production en série de pièces moulées. On utilise alors pour le moulage sous pression un piston d'injection 10 mis au contact du matériau 30 pour l'introduire dans l'empreinte du moule 96. Le piston 10 se déplace alors à l'intérieur de la douille d'injection pour injecter le matériau dans l'empreinte de moule 96. La douille d'injection est dans une partie fixe 94 de la machine 90. Le matériau de moulage 30 dans la douille d'injection est liquide, donc au dessus de sa température de fusion, lorsque le matériau 30 est au contact du piston d'injection 10.
  • Or les températures du matériau avant moulage peuvent être importantes, par exemple dans le cas d'un alliage d'aluminium la température peut être de 650°C à 680°C au contact avec la tête d'injection de piston. De plus la cadence de la production en série de pièces moulées impose un refroidissement rapide du matériau 30 juste après l'injection entraînant de rapides et fortes variations de la température du matériau 30.
  • Ainsi le piston 10, particulièrement la tête d'injection de piston, sont soumis à de fortes températures et de fortes variations de température.
  • L'alliage réfractaire a une bonne tenue mécanique à haute température, par exemple des températures entre 600°C et 700°C. L'utilisation d'un tel piston 10 permet alors de réduire la perte de résistance mécanique du piston 10 due à ces fortes températures et fortes variations de température.
  • L'alliage réfractaire à la chaleur a un faible coefficient de dilatation thermique, les fortes températures n'entraînent alors qu'une dilatation limitée du piston d'injection 10 dans la douille. En effet la tête d'injection de piston, ainsi que le reste du piston 10, ont tendance à se déformer en fonction du coefficient de dilatation thermique de la matière composant le piston 10. Le piston 10 et/ou la tête d'injection de piston peuvent alors ne plus être parfaitement cylindriques. La limitation de la dilatation du piston 10 est avantageuse en ce qu'elle permet de réduire les frottements entre le piston 10 et la douille lors de l'injection de matériau pour le moulage. En effet de tels frottements peuvent provoquer une usure localisée sur le piston 10. La réduction des frottements du piston 10 évite alors une ruine prématurée du piston 10 et assure une durée de vie plus importante au piston 10 ainsi qu'à l'ensemble de la machine de moulage 90. Cette durée de vie plus importante réduit par ailleurs les coûts de production de pièces moulées à l'aide d'un tel piston 10.
  • Le coefficient de dilatation thermique d'un matériau réfractaire peut par exemple être inférieur à 6*10-6 K-1, de préférence entre 4*10-6 K-1 et 6*10-6 K-1.
  • En outre les alliages réfractaires à la chaleur ont un bon coefficient de conductivité thermique. L'utilisation d'un piston d'injection 10 comportant un alliage réfractaire entraîne alors un refroidissement rapide du matériau injecté. Le matériau restant dans la douille au contact du piston 10, la pastille 40 représentée figure 2, se solidifie alors plus vite. La réduction du temps de solidification permet de gagner du temps sur la production de la pièce moulée 80, i.e. une réduction du temps de cycle de la production en série.
  • Enfin un refroidissement rapide de la pastille 40 permet également de réduire le nombre des éclatements du canal primaire de coulée contenant la matière 42 et qui relie la douille à l'empreinte de moule 96. Ainsi si le canal primaire de coulée reste trop chaud, cela peut provoquer de nombreux arrêts de production.
  • Le coefficient de conductivité thermique d'un matériau réfractaire peut par exemple être supérieur à 50 W/m.K, de préférence entre 50 W/m.K et 150W/m.K.
  • L'alliage réfractaire a une bonne tenue mécanique à haute température, par exemple des températures entre 600°C et 700°C. La résistance à la rupture de l'alliage réfractaire peut alors être de l'ordre de 500 à 600MPa. L'utilisation d'un tel alliage réfractaire permet de maintenir la résistance mécanique du piston 10 tout en améliorant la conductivité thermique et diminuant la dilatation thermique.
  • Le piston comportant un alliage réfractaire à la chaleur permet in fine d'augmenter la durée de vie de l'installation de moulage et de réduire les coûts de production de pièces moulées.
  • La figure 3 montre une vue de face d'un piston d'injection 10 pour le moulage sous pression de matériau. On voit la tête d'injection de piston 16 destinée à venir en contact du matériau 30 à injecter dans l'empreinte du moule 96. La figure 4 montre une vue de côté du piston d'injection 10 de la figure 3.
  • En référence à la figure 5, le piston 10 peut en outre comporter un insert 12. L'insert 12 est fixé au corps du piston 14. L'insert peut former une partie de la tête ou former l'intégralité de la tête du piston 16. L'insert 12 comporte l'alliage réfractaire à la chaleur. On peut par ailleurs réaliser l'insert 12 totalement en alliage réfractaire à la chaleur conformément à la figure 5. L'ajout au piston 10 de l'alliage réfractaire peut alors se faire simplement et économiquement par la réalisation d'un insert 12 que l'on vient fixer au reste du piston 10.
  • Il est bien entendu possible de réaliser le piston 10 entièrement en alliage réfractaire à la chaleur. Ceci facilite la fabrication du piston.
  • Le corps de piston 14 peut cependant comprendre un acier de travail à chaud. Les aciers de travail à chaud peuvent avoir un coefficient de conductivité thermique de l'ordre de 25 W/m.K-1, un coefficient de dilatation thermique supérieur à 8*10-6K-1 typiquement de l'ordre de 9*10-6K-1. La réalisation d'un corps de piston 14 en acier de travail à chaud permet de limiter la consommation d'alliage réfractaire à la chaleur pour la réalisation du piston 10. En effet les alliages réfractaires à la chaleur peuvent être plus coûteux à la fourniture que l'acier de travail à chaud.
  • Il est préféré que l'alliage réfractaire ait une dilatation thermique inférieure à celle de l'acier. Le coefficient de dilatation thermique de l'alliage réfractaire est alors plus faible que celui de l'acier de travail à chaud. La déformation du piston 10, ou de la tête d'injection de piston 16 est donc limitée par rapport à la déformation du corps de piston 14 réalisée en acier de travail à chaud avec un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui de l'alliage réfractaire.
  • La tête d'injection de piston 14 possède des dimensions très proches de celle de la douille pour éviter l'infiltration de matériau à injecter entre le piston 10 et la douille. De légères variations des dimensions de la tête d'injection de piston par dilatation entraînent alors un frottement de la tête d'injection de piston 16 contre la douille d'injection. La limitation de la dilatation du piston 10 est donc particulièrement utile au niveau de la tête d'injection de piston 16. La limitation uniquement de la déformation de la tête du piston 16 permet d'éviter les frottements de la tête d'injection de piston 16 avec la douille d'injection tout en limitant les coûts de fabrication du corps de piston 14 en acier, qui est un matériau plus courant.
  • La forme du bout de la tête de piston 16 peut aussi être rendue plus fine pour limiter les efforts mécaniques dus aux variations d'épaisseur. En effet la tête de piston 16 se dilate sous l'effet des hautes températures. D'importantes variations d'épaisseur de la tête de piston 16 peuvent entraîner l'apparition d'efforts mécaniques au niveau des variations d'épaisseurs. On peut alors prévoir que la face interne 22 de la tête de piston 16 soit creusée pour affiner la forme du bout de la tête de piston 16, c'est-à-dire limiter la variation de l'épaisseur d'alliage réfractaire.
  • On peut aussi réaliser la tête d'injection du piston 16 avec des jeux de fonctionnements différents, c'est-à-dire plus faibles.
  • De préférence la dilatation thermique de l'alliage réfractaire est cinq fois inférieure à celle de l'acier. Ce rapport entre les dilatations thermiques de l'alliage réfractaire et celle de l'acier du corps de piston 14 permet de limiter les coûts de production du piston 10 avec l'alliage réfractaire tout en assurant une dilatation thermique suffisante.
  • L'alliage réfractaire présente une conductivité thermique supérieure à celle de l'acier. La partie de piston 10 en alliage réfractaire permet alors une meilleure évacuation de la chaleur que le corps de piston 14. Cette meilleure évacuation de la chaleur, notamment de la chaleur du matériau qui reste dans la douille d'injection après l'injection du matériau dans l'empreinte de moule, permet une solidification plus rapide de ce matériau 30 en une pastille 40. Cette meilleure évacuation de la chaleur permet aussi une solidification plus rapide du matériau restant dans le canal de coulée 42. Le corps de piston 14 n'est pas directement au contact avec le matériau à mouler, ainsi il joue un rôle secondaire dans l'évacuation de la chaleur. On réalise alors le reste du corps de piston 14 en acier pour des question d'économie, l'alliage réfractaire étant plus cher que l'acier.
  • De préférence l'alliage réfractaire a une conductivité thermique de trois à cinq fois supérieure à celle de l'acier. Une telle conductivité thermique permet une évacuation de la chaleur suffisante tout en limitant le recours à des matériaux réfractaires beaucoup plus performants et plus coûteux.
  • Particulièrement l'alliage réfractaire peut être un alliage à base nickel, tungstène ou molybdène. Les alliages à base tungstène et molybdène ont ainsi une faible dilatation thermique et une conductivité thermique excellente. Les alliages à base nickel ont une dilatation thermique moyenne et une conductivité thermique moyenne.
  • En référence à la figure 6, le piston 10 peut comprendre une bague en alliage de cuivre 18. Cette bague en alliage de cuivre 18 entoure le corps de piston 14 ainsi qu'une partie de la tête d'injection de piston 16. La bague en alliage de cuivre 18 possède un diamètre extérieur supérieur au diamètre extérieur de la tête de piston 14. La bague en cuivre 18 permet de réaliser la surface en regard de douille d'injection contenant le piston 10. La bague de cuivre 18 est alors la partie du piston 10 qui s'use le plus rapidement par frottement au cours du procédé de moulage. La réalisation de la partie du piston 10 s'usant le plus par frottement en une pièce distincte du reste du piston 10 autorise le remplacement de la bague 18 indépendamment du reste du piston qui peut ainsi avoir une durée de vie plus longue. Selon la figure 6, le piston 10 peut comporter un embout 20 sur lequel est disposé le corps de piston 14. La disposition du corps de piston 14 sur un embout 20 permet un remplacement rapide du corps de piston 14 usagé par la production en série de pièces moulées 80. L'embout 20 peut être réalisé en acier de travail à chaud.
  • Le piston 10 peut alors comporter une bague en cuivre 18 en plus de l'embout 20. La bague en cuivre 18 possède un diamètre extérieur supérieur à celui de la tête de piston 16 et à celui de l'embout 20. L'utilisation d'un embout 20 avec une bague en cuivre 18 permet de remplacer rapidement la bague en cuivre 18 usée par frottement par simple translation du corps de piston 14 par rapport à l'embout 20.
  • L'invention se rapporte aussi à un procédé de moulage sous pression d'un matériau 30. Ce procédé de moulage se fait alors à l'aide du piston d'injection 10 précédemment décrit. Le procédé de moulage permet une réduction des temps de solidification de la pastille 40 et des temps d'arrêts pour changement du piston 10. Le procédé de moulage utilisant le piston 10 pour l'injection d'un matériau 30 entraîne un gain de productivité du moulage de pièces 80.
  • Particulièrement le procédé de moulage sous pression avec un tel piston 10 permet alors l'injection d'un alliage d'aluminium en une pièce 80. Le procédé de moulage peut aussi permettre l'injection d'un alliage de zinc ou de magnésium en une pièce 80.
  • Plus particulièrement le procédé de moulage sous pression autorise la réalisation de pièces massives, par exemple dans le domaine de l'automobile, comme des carters de moteur. L'utilisation de ce procédé de moulage sous pression permettant le moulage d'alliage d'aluminium est alors particulièrement utile dans le domaine de l'automobile qui utilise les alliages d'aluminium pour leur légèreté et leur résistance mécanique.
  • Le procédé de moulage sous pression utilisant le piston d'injection 10 autorise le moulage de matériau à des températures élevées. Par exemple les alliages d'aluminium peuvent avoir une température d'injection pour le moulage relativement élevée, par exemple entre 650°C et 680°C. Le procédé de moulage sous pression avec le piston 10 permet alors l'injection à ces températures tout en assurant une bonne durée de vie du piston d'injection 10 et donc une bonne productivité du procédé de moulage.

Claims (10)

  1. Piston d'injection pour le moulage sous pression, caractérisé en ce que le piston (10) comporte un corps de piston (14) et une tête d'injection (16) de matériau, au moins une partie de la tête (16) étant en alliage réfractaire à la chaleur dont le coefficient de dilatation thermique inférieur à 6*10-6 K-1 et/ou un coefficient de conductivité thermique supérieur à 50 W/m.K.
  2. Piston d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston (10) comporte un insert (12) fixé au corps du piston (14), l'insert (12) formant tête d'injection (16) du piston (10).
  3. Piston d'injection selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le corps de piston (14) comprend un acier de travail à chaud dont le coefficient de conductivité thermique de l'ordre de 25W /m.K et/ou dont le coefficient de dilatation thermique entre 8*10-6K-1 et 10*10-6K-1.
  4. Piston d'injection selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'alliage réfractaire a une dilatation thermique inférieure à celle de l'acier et une conductivité thermique supérieure à celle de l'acier.
  5. Piston d'injection selon l'une des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que l'alliage réfractaire a une dilatation thermique cinq fois inférieure à celle de l'acier.
  6. Piston d'injection selon l'une des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que l'alliage réfractaire a une conductivité thermique de trois à cinq fois supérieure à celle de l'acier.
  7. Piston d'injection selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau réfractaire est un alliage à base nickel, tungstène ou molybdène.
  8. Piston d'injection selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le piston (10) comporte en outre une bague (18) en alliage de cuivre autour du corps de piston (14).
  9. Procédé de moulage sous pression d'un matériau caractérisé en ce que l'injection du matériau est effectuée à l'aide du piston d'injection (10) selon l'une des revendications 1 à 8.
  10. Procédé de moulage selon la revendication 9, caractérisé en ce que le matériau injecté est un alliage d'aluminium.
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