FR2570979A1 - Appareil et procede de moulage de pieces par compression notamment pour la fabrication d'elements de carrosserie automobile. - Google Patents

Appareil et procede de moulage de pieces par compression notamment pour la fabrication d'elements de carrosserie automobile. Download PDF

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Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UN APPAREIL DE FABRICATION DE PIECES EN MATIERE PLASTIQUE RECEVANT UN REVETEMENT A L'INTERIEUR DE LEUR MOULE DE FABRICATION. LE MOULE10 COMPREND UN ELEMENT SUPERIEUR FEMELLE12 ET UN ELEMENT INFERIEUR MALE14 DONT DES SURFACES COMPLEMENTAIRES18, 16 DEFINISSENT UNE CAVITE AYANT APPROXIMATIVEMENT LA FORME DE LA PIECE A PRODUIRE. L'ELEMENT MALE DU MOULE PRESENTE UNE PARTIE ENTAILLEE RENTRANTE DANS LAQUELLE UN REBORD EST FORME A L'EXTREMITE DE LA PIECE AFIN QUE CETTE DERNIERE SOIT RETENUE LORSQUE LE MOULE EST PARTIELLEMENT OUVERT POUR L'INJECTION D'UNE MATIERE DE REVETEMENT. UNE FOIS LA PIECE TERMINEE, SON EJECTION EST REALISEE AU MOYEN DE DISPOSITIFS34, 36 QUI AGISSENT SUR CE REBORD DE LA PIECE. DOMAINE D'APPLICATION: FABRICATION DE PANNEAUX DE CAISSES D'AUTOMOBILES ET AUTRES PIECES MOULEES.

Description

L'invention concerne plus particulièrement des techniques pour revêtir en-
moule des panneaux extérieurs de caisse d'automobile constitués d'un composé moulé en feuille, afin de réaliser
des surfaces lisses, de haute qualité.
Les pièces formées d'un composé moulé en
feuille font l'objet de recherches de plus en plus appro-
fondies afin d'être utilisées à la place des panneaux extérieurs classiques en acier pour caisses d'automobiles, tels que les couvercles de coffres arrière, les capots, les panneaux de pavillon et, dans une certaine mesure, les portes. Ces panneaux extérieurs de caisses sont
caractérisés par une surface principale étendue, générale-
ment plate. Il est difficile de donner à ces panneaux des finitions lisses, de haute qualité, sans piqûres (appelVes finitions de classe A dans l'industrie) à l'aide des techniques classiques de moulage par compression de composés mis en feuille. Des pailles ou autres défauts de surfaces de la pièce, après moulage, exigent souvent un masticage et des opérations de finition manuelles
pour obtenir la qualité de surface souhaitée.
Au cours des dernières années, un procédé
appelé "revêtement en-moule" a été développé pGua amélio-
rer la qualité de surface des pièces en composé moulé en feuille. Fondamentalement, le procédé de revêtement en-moule comprend une opération supplémentaire au cours de laquelle une matière de revêtement est injectée sur la pièce alors que les moules sont partiellement ouverts. Puis les moules sont refermés et la matière de revêtement recouvre la surface de la pièce, remplissant les piqûres, les pores et les fissures et donnant ainsi
une surface revêtue, presque sans taches.
Malheureusement, plusieurs problèmes sont à résoudre avec ce procédé. Par exemple, l'utilisation classique de doigts éjecteurs portant contre la face inférieure de la surface plate principale de la pièce pour l'éjecter du moule entraîne souvent des déformations qui se transmettent ou se voient à travers la surface supérieure revêtue, détruisant ainsi sa finition de haute qualité. Un autre problème est que la pièce a tendance à se soulever du moule mâle inférieur lorsque les moules sont ouverts pour permettre l'injection de la matière de revêtement. Le déplacement ou soulèvement résultant de la pièce entraîne une aspiration qui risque d'amener des débris au-dessous de la pièce et de la
déformer, également lorsque les moules sont refermés.
Si la pièce se soulève sur une distance suffisante du moule inférieur, la matière de revêtement peut en fait être injectée au-dessous de la pièce plutôt que sur sa surface supérieure. Dans certains cas, ce problème peut également avoir pour résultat une rupture ou une fissuration de la pièce lorsque les moules sont refermés,
pendant le durcissement de la matière de revêtement.
Conformément à l'invention, la cavité du moule est façonnée de façon à former un rebord rabattu sur les extrémités de la pièce. L'élément mâle du moule présente en outre une partie entaillée rentrante qui s'étend transversalement au trajet de la course des
éléments du moule. Une charge de matière plastique thermo-
durcissable est introduite entre les moules qui sont
fermés et chauffés sous pression afin que la pièce durcis-
se. L'entaille rentrante forme sur le rebord une lèvre qui assujettit la pièce sur le moule mâle lorsque les moules sont ensuite ouverts pour permettre l'injection de la matière de revêtement sur la surface supérieure de la pièce. Puis les moules sont fermés pour que la matière de revêtement durcisse. Apres durcissement, la pièce revêtue est libérée du moule par des moyens d'éjection exerçant une pression vers le haut sur le rebord rabattu, plutôt que sur la face inférieure de la surface plate revêtue, comme cela était réalisé dans le passé. Par conséquent, les déformations ou taches
de la surface principale revêtue de la pièce sontpratique-
ment éliminées ou au moins rendues très difficiles à détecter. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif, sur lesquels: - la figure I est une vue en perspective éclatée, avec arrachement partiel, de l'appareil de moulage selon l'invention;
- la figure 2 est une vue partielle en pers-
pective, à échelle agrandie, d'une partie de l'élément mâle du moule; - la figure 3 est une coupe transversale partielle montrant le moule à l'état fermé; - la figure 4 est une coupe transversale partielle montrant le moule partiellement ouvert pour permettre l'injection de la matière de revêtement sur la surface supérieure de la pièce; - la figure 5 est une coupe transversale partielle montrant, en traits mixtes, la pièce soulevée de l'élément mâle du moule;
- la figure 6 est une vue partielle en pers-
pective d'un bord de la pièce;
- la figure 7 est une vue en perspective-
éclatée d'un dispositif d'éjection utilisé dans la forme préférée de réalisation de l'invention; et - la figure 8 est un schéma de processus illustrant les étapes réalisées pendant le procédé de l'invention. L'appareil 10 de moulage selon l'invention, représenté sur les dessins, comprend un moule femelle supérieur 12 et un moule mâle inférieur 14. Le moule supérieur 12 et le moule inférieur 14 présentent des surfaces complémentaires 16 et 18, respectivement, qui définissent une cavité dont la forme correspond à celle de la pièce que l'on souhaite réaliser. Les moules sont
avantageusement conçus pour produire des panneaux exté-
rieurs de caisse d'automobile et, dans la forme de réali-
sation illustrée sur les dessins, le moule est conçu pour produire un couvercle de coffre arrière. Des pièces de ce type sont caractérisées par une surface principale extérieure relativeent mOdortante et sensiblement plate, dont la finition est souhaitée être aussi lisse que possible afin que l'on obtienne une finition de Classe A présentant des défauts de surface très faible. Sur les dessins,
la pièce porte la référence numérique 20.
Les bords du moule supérieur 12 et du moule inférieur 14 sont conçus pour former un rebord 22, rabattu vers le bas, sur les bords de la pièce 20. Le rebord 22 s'étend perpendiculairement à la surface principale 24 de la pièce et il est situé au-dessous d'un rayon 21 définissant des angles périphériques arrondis pour la pièce 20. Un épaulement 26 est usiné dans les parties des angles supérieurs du moule inférieur 14 pour former, en coopération avec le moule supérieur 12, le rebord 22. L'épaulement 26 présente avantageusement une partie entaillée rentrante 28 qui s'étend globalement dans un plan perpendiculaire au trajet de la course relative
des moules supérieur 12 et inférieur 14.
Le moule inférieur 14 est fixé sur une embase fixe 30,tandis que le moule supérieur 12 est relié à une presse classique 32 à commande hydraulique destinée à faire monter et descendre ce moule supérieur 12 d'une
manière connue dans la technique. Des moyens sont égale-
ment prévus pour chauffer le moule d'une manière classique.
En général, ces moyens impliquent la formation de canaux (non représentés) dans les moules pour la circulation d'eau chaude, de vapeur d'eau ou d'huile chaude afin
de chauffer les moules à la température souhaitée.
Plusieurs dispositifs d'éjection sont disposés sur les côtés du moule inférieur 14, au-dessous du rebord
rabattu 22 de la pièce 20. Sur les dessins, deux disposi-
tifs d'éjection 34 et 36 sont représentés sur un cOté du moule 14. Cependant, il convient de noter que plus de deux de ces dispositifs sont en fait utilisés, suivant la dimension de la pièce, au moins deux dispositifs d'éjection étant prévus avantageusement sur chacun des deux côtés opposés de la pièce. Tous les dispositifs d'éjection sont sensiblement identiques et, par conséquent,
la description d'un seul d'entre eux suffit.
Chaque dispositif d'éjection comprend une lame 38 à bords 40 et 42 en queue d'aronde, qui divergent vers l'extérieur, d'une face verticale extérieure vers une face verticale intérieure. La lame 38 se déplace dans une rainure 44 de forme complémentaire ménagée dans chacun des côtés du moule inférieur 14. Le sommet de la lame 38 est normalement placé de façon à affleurer la surface horizontale de l'épaulement 26. Des moyens sont prévus pour faire monter la lame 38 à partir de cette position afin qu'elle entre en contact avec le rebord 22 pour retirer la pièce 20 du moule, comme décrit ci-après. Dans cette forme de réalisation, ceci est
réalisé au moyen de tiges élévatrices 46 dont les extrémi-
tés supérieures sont reliées aux lames 38 et dont les extrémités inférieures sont reliées à une plaque 48 mobile verticalement. Comme montré plus clairement sur la figure 7, la lame 38 est fixée, au moyen de vis 50 à tête fraisée plate passant dans des trous fraisés 52, à un bloc 54. Ce dernier est monté sur l'extrémité supérieure d'une tige 46 décalée verticalement de la lame 38, au moyen d'un boulon 56 traversant verticalement le bloc 54 et se vissant dans un trou taraudé formé dans la tige 46. L'extrémité inférieure de la tige 46
est montée classiquement sur une plaque 48 dont le mouve-
ment est commandé par un vérin hydraulique ou autre
(non représenté).
La partie latérale de cisaillement du moule supérieur 12 présente un orifice 58 de sortie formant
un canal pour l'injecLtn de la matière de revêtement.
Une tête 60 d'injection, de conception classique, est portée par le moule supérieur 12 et utilisée pour injecter
la matière de revêtement au stade approprié de fonctionne-
ment, comme décrit ci-dessous.
Une charge de matière, constituée d'un composé
moulé en feuille, telle qu'une résine polyester thermodur-
cissable, armée de fibres de verre, est placée sur la surface supérieure 18 du moule inférieur 14. La masse et la répartition de la charge du composé moulé en feuille
dépendent de facteurs tels que la dimension et la configu-
ration de la pièce et leur détermination sont du domaine du spécialiste. Les moules sont chauffés puis fermés sous pression Jusqu'à la position montrée sur' la figure 3. Ceci a pour effet de faire couler la charge du composé moulé en feuille dans la cavité et de remplir cette cavité définie par le moule supérieur 12 et le moule
inférieur 14. En particulier, la charge arrive sur l'épau-
lement 26 du moule inférieur 14 et pénètre dans la partie entaillée rentrante 28 pour former le rebord 22 de la pièce. Le moule reste fermé pendant une période suffisante pour faire durcir la résine afin qu'elle prenne un état solide. A titre d'exemple non limitatif, les moules sont chauffés à une température de 143-154 C, sous une
pression de 8,4 - 10,5 MPa, pendant 1,5 - 2,5 minutes.
Plus particulièrement, on a obtenu des résultats satisfai-
sants en chauffant le moule à 149 C sous une pression
de 10,5 MPa, pendant une minute et 40 secondes.
Apres que la pièce 20 a durci jusqu'à un état solide, le moule supérieur 12 est élevé pour amener
l'orifice 58 de sortie dans une position située au-
dessus de la surface supérieure 24 de la pièce 20, comme montré- sur la figure 4. Habituellement, lorsque le moule supérieur 12 est soulevé, la pièce 20 a tendance à y adhérer et à se soulever ou à quitter sa position par rapport au moule inférieur 14. Cependant, grace à la partie entaillée rentrante 28, une lèvre 62 se forme sur le rebord 22 et s'enclenche avec la partie en surplomb du moule inférieur. La lèvre 62 du rebord sert donc à retenir la pièce 20 sur le moule inférieur 14 et à
l'empêcher de se soulever lors de cette phase de travail.
La pièce 20 étant maintenue fixement sur le moule inférieur 14, la matière de revêtement est ensuite injectée sur la surface supérieure 24 de la pièce. Cette matière de revêtement peut être tout -fluide convenable servant à remplir les piqûres, les pores ou les fissures pouvant être présents dans la surface supérieure 24 de la pièce. La matière de revêtement est avantageusement un polymère thermodurcissable tel
qu'une résine à base de polyester insaturé, à un consti-
tuant. D'autres matières dè revêtement telles que la matière du type "GENGLAZE", commercialisée par la firme General Tire and Rubber et constituée de l'association de résines polyester insaturé et polyéther-uréthanne, oonstitient un exemple d'une autre matière de revêtement pouvant être utilisée. Après que la matière de revêtement a été injectée, les moules sont de nouveau fermés pour que la matière de revêtement durcisse. Comme précédemment, les temps, températures et pressions peuvent varier mais, généralement, les moules sont chauffés à la même température (environ 149 C) et maintenus sous une pression de 700-2100 kPa pendant environ 2040 secondes afin
de faire durcir la matière de revêtement.
Après que la matière de revêtement 64 a durci, le moule supérieur 12 est élevé jusqu'à sa position d'ouverture complète. Puis la plaque 48 est élevée de façon que les lames d'éjection 38 viennent en contact avec le rebord rabattu 22 comme montré sur la figure 4. La force exercée vers le haut par les lames 38 tend à faire fléchir le rebord 22 vers l'extérieur, à un degré suffisant pour vaincre l'ajustement étroit réalisé par la lèvre 62. Les bords en queue d'aronde de la lame 38 empêchent cette dernière de s'écarter de son alignement vertical grâce à la configuration correspondante des
rainures 44 dans lesquelles les lames se déplacent.
Les lames 38 sont élevées à une distance suffisante pour libérer totalement la pièce 20 du moule inférieur afin que la pièce revêtue enmoule puisse être retirée
du moule. Les dispositifs d'éjection sont ensuite rétrac-
tés et le moule est prêt à l'exécution d'une autre
opération similaire.
Comme montré sur la figure 6, la force des lames 38 d'éjection peut provoquer la formation d'une légère empreinte 66 dans la surface inférieure du rebord 22 de la pièce. Cependant, les taches ou déformations de la surface supérieure revêtue 24, dues à l'éjection de la pièce du moule, sont sensiblement éliminées ou au moins très difficiles à détecter. Ceci est dû au fait que les lames d'éjection 38 n'entrent en - contact qu'avec le rebord 22 situé à la périphérie de la pièce et non avec une partie intérieure o la force des lames, pendant l'éjection, peut "apparaître" sur la surface principale revêtue pour laquelle on souhaite une finition de Classe A. L'épaisseur accrue du rebord 22 tend à
empêcher les forces de compression d'affecter la configu-
ration de la surface opposée. Même si une déformation limitée apparaît, elle est localisée à la partie arrondie 21 des angles de la pièce, o elle est très difficile
à détecter.
Il apparaît à présent à l'homme de l'art que la présente invention élimine certains des problèmes
principaux affectant les opérations de revêtement en-
moule effectuées par le passé. Le problème du soulèvement
de la pièce et le problème des "traces" des doigts d'éjec-
tion apparaissant à la surface revêtue de la pièce sont résolus à un coût supplémentaire très faible et sans
que les opérations fondamentales de moulage soient modi-
fiées. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil et au procédé décrits
et représentés sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (14)

REVENDICATIONS
1. Appareil de moulage de pièces (20) par
compression, donnant à ces pièces des finitions extrême-
ment lisses, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de moule mâle (14) et un élément de moule femelle (12) présentant des surfaces complémentaires (18, 16) qui définissent une cavité ayant approximativement la forme de la pièce souhaitée qui présente une surface principale importante, sensiblement plate (24) à laquelle il est souhaité de donner la finition lisse, l'élément mâle du moule comportant un épaulement (26) formé dans au moins un côté afin de définir un rebord (22) rabattu vers le bas sur les extrémités extérieures de la pièce, l'élément mâle du moule présentant en outre une partie entaillée rentrante (28) ménagée dans le côté du moule adjacent à l'épaulement et formant un certain angle avec le trajet de la course relative entre les éléments femelle et mâle du moule, l'appareil comportant en outre des moyens destinés à déplacer les éléments du moule vers une position de fermeture pour faire durcir la pièce jusqu'à ce qu'elle atteigne un état solide, la pièce comportant une lèvre (62) située sur le rebord et résultant de la présence de la partie entaillée dans l'élément mâle du moule, des moyens destinés à -séparer les éléments de moule pour les amener dans une position d'ouverture partielle, la lèvre du rebord servant alors à retenir la pièce sur le moule mâle, un dispositif (60) destiné à injecter une matière de revêtement sur la surface supérieure de la pièce, des moyens destinés à ramener ensuite les éléments du moule en position de fermeture pour faire durcir la matière de revêtement, des moyens destinés à ouvrir les éléments du moule et des moyens d'éjection (34, 36) destinés à exercer une pression vers le haut sur le rebord rabattu pour soulever la pièce du moule mâle afin de ne pas détruire la finition
lisse de la surface principale revêtue de la pièce.
2. Appareil selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que les moyens d'éjection sont disposés au-
dessous d'une partie d'angle arrondi (21) de la périphérie
de la pièce.
3. Appareil selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que les moyens d'éjection comprennent une lame (38) se déplaçant dans une rainure (44) formée dans des côtés du moule mâle, audessous de l'épaulement, et des moyens de guidage destinés à maintenir la lame dans la rainure pendant qu'elle soulève la pièce du moule.
4. Appareil selon la revendication 3, caracté-
risé en ce que les moyens de guidage comprennent des bords (40, 42) en queue d'aronde de la lame et une forme
de la rainure qui est complémentaire de celle des bords.
5. Appareil selon la revendication 4, caracté-
risé en ce que les lames sont reliées à des tiges (46)
d'élévation décalées du plan desdites lames.
6. Appareil selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que l'épaulement s'étend sensiblement sur toute la longueur des bords opposés de l'élément mlie
du moule.
7. Procédé de moulage par compression de pièces donnant à ces dernières des finitions extrêmement lisses, caractérisé en ce qu'il consiste à former un moule à l'aide d'éléments mâle et femelle, présentant des surfaces complémentaires ayant approximativement la forme de la pièce à réaliser, cette pièce présentant une surface principale importante, sensiblement plate, à laquelle on souhaite donner la finition lisse, à former un épaulement dans les parties d'angle supérieur du moule mâle afin de définir un rebord rabattu vers le bas sur la pièce et à former-en outre une partie entaillée rentrante à proximité immédiate de l'épaulement, dans une paroi latérale du moule mâle, cette partie rentrante formant un angle par rapport au trajet de la course relative des éléments du moule afin de former une lèvre
sur le rebord, à ouvrir les éléments du moule et à appli-
quer une charge de matière plastique entre ces éléments, il à fermer les éléments du moule pendant une période de temps suffisante, pendant que de la chaleur et de la pression sont appliquées, pour que la matière plastique coule et durcisse jusqu'à atteindre un état solide, en prenant une forme comprenant le rebord et sa lèvre, à ouvrir partiellement les éléments du moule, la lèvre du rebord servant à retenir la pièce sur l'élément mâle du moule, à injecter une matière de revêtement sur la surface supérieure de la pièce, à refermer les éléments du moule pour faire durcir la matière de revêtement, à amener les éléments du moule en position d'ouverture et à retirer la pièce revêtue du moule mâle en exerçant une pression vers le haut sur le rebord à l'aide d'un ou plusieurs dispositifs d'éjection afin que la finition lisse de la surface principale de la pièce ne soit pas
détruite par la force des dispositifs d'éjection.
8. Procédé selon la revendication 7, caracté-
risé en ce que l'élément femelle du moule est réalisé de façon à former des parties d'angle arrondi sur la
périphérie de la pièce, au-dessus du rebord.
9. Procédé selon la revendication 7, caracté-
risé en ce que la matière plastique est une résine poly-
ester thermodurcissable armée de fibres de verre.
10. Procédé selon la revendication 6, caracté-
risé en ce que la matière de revêtement est un fluide
polymère thermodurcissable.
11. Procédé de revêtement en-moule de panneaux extérieurs de caisse d'automobile, en composé moulé en feuille, caractérisé en ce qu'il consiste à former un moule à l'aide d'éléments mâle et femelle présentant des surfaces complémentaires ayant approximativement la forme du panneau à réaliser, d former un épaulement dans les parties d'angle supérieur cu moule mâle afin
de définir un rebord rabattu vers ic bas sur les extrémi-
tés du panneau, à réaliser le moule femelle de façoçn à former des angles arrondis sur le panneau, au-dessus du rebord, et a former en outre une partie entaillée rentrante à proximité immédiate de l'épaulement, dans une paroi latérale du moule mâle, cette partie renfermant un certain angle avec le trajet de la course des éléments du moule afin de réaliser une lèvre sur le rebord, à ouvrir les éléments du moule et à appliquer une charge de matière plastique entre eux, à fermer les éléments du moule pendant une période de temps suffisante, et sous chaleur et pression, pour que la matière plastique coule et durcisse jusqu'à prendre un état solide en prenant une forme comprenant le rebord recourbé vers le bas et sa lèvre, à ouvrir partiellement les éléments du moule, la lèvre du rebord servant à retenir le panneau sur l'élément male du moule, à injecter une matière de revêtement sur la surface supérieure du panneau, à refermer les éléments du moule pour faire durcir la matière du revêtement, à amener les éléments du moule en position d'ouverture et à retirer le panneau revêtu de l'élément mâle en exerçant une pression vers le haut sur le rebord à l'aide d'un ou plusieurs dispositifs d'éjection afin que la finition lisse de la surface principale du panneau ne soit - pas détruite par la force
des dispositifs d'éjection.
12. Procédé selon la revendication 10, carac-
térisé en ce que la matière plastique est une résine
polyester thermodurcissable armée de fibres de verre.
13. Procédé selon la revendication 10, carac-
térisé en ce que la matière de revêtement est un fluide
polymère thermodurcissable.
14. Panneau extérieur de caisse d'automobile réalisé conformément au procédé de la revendication 10.
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