FR2585617A1 - Process and device for injection coating thin-walled metal components - Google Patents

Process and device for injection coating thin-walled metal components Download PDF

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Abstract

a. Process and device for injection coating thin-walled metal components. b. Process characterised in that the metal insertion component 3 of various geometrical shapes is wedged in by device parts so that this component is in a suspended position during the injection moulding in the middle of a hollow mould space which corresponds to the profile of the moulded component 11 to be produced and is coated on all sides without special prior treatment, such as degreasing, sand-blasting or application of fixing intermediates. c. The invention relates to processes and to devices for injection coating thin-walled metal components.

Description

't Procédé et dispositif pour l'enrobage par infection
de pièces métalliques b parois minces."
L'invention trouve de préférence son application pour la réalisation de joints d'étanchéité radiaux d'arbres, notamment de joints d'étanchéité sur des paliers à roulements et des paliers lisses, qui sont constitués par des structures métalliques de soutien à parois minces enrobées par injection avec une matière thermoplastique et notamment un élastomère de polyuréthane.'t Method and device for coating by infection
metal parts b thin walls. "
The invention preferably finds its application for the production of radial seals of shafts, in particular seals on rolling bearings and plain bearings, which are constituted by metallic support structures with thin coated walls. by injection with a thermoplastic material and in particular a polyurethane elastomer.

Les solutions connues pour réaliser des disques d'étanchéité se distinguent principalement en ce qu'autour d'une pièce métallique à parois minces, (dénommée ci-après structure de soutien), est déposée par vulcanisation une couche plus ou moins fermée et en partie profilée de caoutchouc modifié ou bien de caoutchouc synthétique. The known solutions for producing sealing discs are mainly distinguished in that around a thin-walled metal part (hereinafter referred to as a support structure), a more or less closed layer is deposited by vulcanization. modified rubber profile or synthetic rubber.

Les procédés et les dispositifs pour la réalisation de tels disques d'étanchéité, nécessitent à coté d'un investissement élevé pour les installations, des préparations motivées par des raisons technologiques des structures métalliques de soutien pour assurer une liaison mécanique ferme entre le métal et le caoutchouc ou le caoutchouc synthétique. The processes and the devices for the realization of such sealing discs, require besides a high investment for the installations, preparations motivated by technological reasons of the metallic support structures to ensure a firm mechanical connection between the metal and the rubber or synthetic rubber.

Un inconvénient particulier des procédés connus est l'élimination du coussin de caoutchouc sur les emplacements fonctionnels déformés. Il peut se produire préférentiellement dans ce cas dans la zone des lèvres d'étanchéité, un arrachement qui dans une mise en oeuvre ultérieure pourrait se traduire par des défauts d'étanchéité sur le palier à roulement. D'autres inconvénients des procédés et des dispositifs connus se manifestent en ce que du fait d'un ajustement inexact des structures de soutien, des excentricités peuvent survenir entre le bord interne placé à l'extérieur de la structure de soutien et le bord interne placé à l'exté- rieur du disque d'étanchéité.Les suites désavantageuses pour la mise en oeuvre des disques d'étanchéité en thermoplastique dans les paliers à roulements, au moyen des procédés et des dispositifs actuels, sont des manques d'étanchéité possibles et une résistance de frottement unilatérale augmentée sur les lèvres d'étanchement,
Une partie des procédés et des dispositifs connus, implique en outre une dépense de main d'oeuvre élevée. Les dispositions connues par les documents ÂT-PS 290 225 et AT-PS 309 919 n'offrent pas en ce qui concerne le procédé et le résultat, une solution satisfaisante correspondant aux exigences et aux désidérata actuels.A particular drawback of the known methods is the elimination of the rubber cushion on the deformed functional locations. It can preferentially occur in this case in the area of the sealing lips, a tearing which in a subsequent implementation could result in sealing defects on the rolling bearing. Other disadvantages of the known methods and devices are manifested in that, due to an improper adjustment of the support structures, eccentricities can occur between the internal edge placed outside the support structure and the internal edge placed outside the sealing disc. The disadvantageous consequences of using thermoplastic sealing discs in rolling bearings, by means of current methods and devices, are possible leaks and increased unilateral friction resistance on the sealing lips,
Part of the known methods and devices, furthermore involves a high labor expenditure. The arrangements known from documents AT-PS 290 225 and AT-PS 309 919 do not offer, as far as the process and the result are concerned, a satisfactory solution corresponding to current requirements and requirements.

Le but de l'invention est de créer un procédé et un dispositif permettant de fabriquer, de façon économique, selon des réalisations géomètriques variées, des disques d'étanchéité, notamment en élastomère de polyuréthane, avec une structure de soutien métallique placée à l'intérieur, qui réponde aux exigences techniques d'utilisation et qui sont avantageuses du point de vue de l'économie des matériaux
Le but de l'invention est de fixer à l'in térieur de l'espace creux d'un moule, une pièce d'insertion instable à paroi mince, notamment une pièce d'inser tion métallique annulaire devant Outre enrobée par injection d'une matière thermoplastique, et de concevoir géo mètriquemént le dispositif nécessaire à cet effet, de façon que la pièce d'insertion soit complètement entourée par la masse injectée.The object of the invention is to create a method and a device making it possible to economically manufacture, according to various geometrical realizations, sealing discs, in particular made of polyurethane elastomer, with a metal support structure placed at the interior, which meets the technical requirements of use and which are advantageous from the point of view of economy of materials
The object of the invention is to fix inside the hollow space of a mold, an unstable thin-walled insert, in particular an annular metal insert in front of addition coated by injection of a thermoplastic material, and geo-metrically design the device necessary for this purpose, so that the insert is completely surrounded by the injected mass.

L'essentiel de l'invention réside en ce qu'une pièce métallique d'insertion de formesgéomètriques variées est calée par des moitiés du dispositif de façon que cette pièce se trouve pendant le moulage par injection dans une position suspendue au milieu d'un espace creux de moule qui correspond au profil de la pièce moulée à réaliser. La pièce d'insertion est revêtue de tous cOtés sans traitement particulier préalable, tel que dégraissage, sablage ou bien application de moyens intermédiaires de fixation. The essence of the invention resides in that a metal insertion piece of various geometrical shapes is wedged by halves of the device so that this piece is during the injection molding in a position suspended in the middle of a space. mold cavity which corresponds to the profile of the molded part to be produced. The insert is coated on all sides without any special prior treatment, such as degreasing, sandblasting or the application of intermediate fixing means.

En prévoyant dans la pièce d'insertion des orifices de passage adaptés aux dimensions de cette pièce d'insertion, un revêtement stable avec interpénétration de formes de cette pièce d'insertion, est garanti. By providing passage openings in the insertion part adapted to the dimensions of this insert, a stable coating with interpenetration of shapes of this insert is guaranteed.

Pour la réalisation du procédé conforme à l'invention, plusieurs broches de positionnement, adaptées en dimensions et géomètriquement, sont disposées dans l'outillage de moulage par injection (dispositif) sur la partie supérieure et sur la partie inférieure du dispositif. Ces broches de positionnement, lorsque le dispositif est fermé, sont en liaison avec la pièce d'insertion, cette pièce d'insertion n'étant pas fixée de façon rigide entre les broches de positionnement. To carry out the process according to the invention, several positioning pins, adapted in size and geometrical, are arranged in the injection molding tool (device) on the upper part and on the lower part of the device. These positioning pins, when the device is closed, are in connection with the insertion part, this insertion part not being rigidly fixed between the positioning pins.

La masse de matière plastique injectée dans espace creux de moulage, se trouve également en majeure partie entre les broches de positionnement dans la partie supérieure du dispositif et la pièce d'insertion. Les broches d'injection adjacentes au cOté supérieur de la partie du moule sont en forme de cône, de sphère ou de prisme, tandi#s que les broches de positionne ment adjacentes au côté inférieur de la partie du moule sont planes. The mass of plastic material injected into the hollow molding space is also found for the most part between the positioning pins in the upper part of the device and the insert. The injection pins adjacent to the upper side of the mold part are cone, sphere or prism-shaped, while the positioning pins adjacent to the lower side of the mold part are flat.

L'invention va ci-après être exposée plus en détail en se référant à un exemple de réalisation, le corps d'application à la réalisation de disques d'étanchéité pour des paliers à billes à rainures radiales étant plus spécialement décrit. The invention will hereinafter be described in more detail with reference to an exemplary embodiment, the application body for the production of sealing discs for ball bearings with radial grooves being more specifically described.

Dans les dessins ci-joints
- la figure 1 montre, le dispositif étant ouvert, la partie supérieure et la partie inférieure de ce dispositif avec la pièce métallique à insérer (structure de soutien),
- la figure 2 montre le dispositif à l'état fermé après que le processus d'injection ait été terminé avec un enveloppement complet de la structure métallique de soutien, et alors qu'il est encore relié avec le système d'injection.In the attached drawings
- Figure 1 shows, the device being open, the upper part and the lower part of this device with the metal part to be inserted (support structure),
- Figure 2 shows the device in the closed state after the injection process has been completed with a complete wrapping of the metal support structure, and while it is still connected with the injection system.

Pour l'exposé de l'exemple de réalisation, le dispositif ouvert est monté en position horizontale dans la machine de moulage par injection et il est décrit en se référant à la figure 1. Une pièce d'injection 3 à enrober, par exemple une structure de soutien, est posée sur des broches de positionnement 4 dans la partie inférieure 5 du dispositif, de façon que des orifices de passage circulaires 6 dans cette pièce d'insertion 3 se trouvent entre les broches de positionnement 4. Ensuite les deux moitiés du dispositif sont fermées.Les broches de positionnement 2 disposées dans la partie supérieure 1 du dispositif, sont, en ce qui concerne leur hauteur de pénétration dans un espace creux de moulage du dispositif, ajustées de telle sorte que lorsque les moitiés du dispositif sont fermées, un intervalle de 0,02 mm à 0,05 mm subsiste entre les broches de positionnement 2 et la pièce d'insertion 3. Avec la forme de réalisation ainsi décrite du dispositif, et les valeurs technologiques de réglage qui lui sont associées, sur la machine de moulage par injection, une surface fermée d'élastomère de polyuréthane est garantie autour de la pièce d'insertion 3, notamment autour des troches de positionnement 2 dans la partie supérieure du dispositif et donc sur la surface visible de la pièce moulée Il (surface d'attaque de la corrosion). For the description of the embodiment, the open device is mounted in a horizontal position in the injection molding machine and it is described with reference to FIG. 1. An injection piece 3 to be coated, for example a support structure, is placed on positioning pins 4 in the lower part 5 of the device, so that circular passage holes 6 in this insert 3 are located between the positioning pins 4. Then the two halves of the The positioning pins 2 arranged in the upper part 1 of the device are, as regards their penetration height into a hollow space for molding the device, adjusted so that when the halves of the device are closed, an interval of 0.02 mm to 0.05 mm remains between the positioning pins 2 and the insert 3. With the embodiment thus described of the device, and the technological values of adjustment. associated with it, on the injection molding machine, a closed surface of polyurethane elastomer is guaranteed around the insert 3, in particular around the positioning holes 2 in the upper part of the device and therefore on the visible surface of the molded part II (corrosion attack surface).

Dans le cas d'une mise en oeuvre sous la forme de joints d'étanchéité radiaux d'arbres pour des paliers à roulements, les exigences particulières en ce qui concerne une surface homogène, une lèvre d'étanchéité géomètriquement complète et exempte de bavures, sont remplies grâce au choix particulier du système d'injection 7 et de la disposition du plan de joints 10 du dispositif. In the case of implementation in the form of radial shaft seals for rolling bearings, the particular requirements with regard to a homogeneous surface, a geometrically complete sealing lip free from burrs, are met by the particular choice of the injection system 7 and the arrangement of the joint plane 10 of the device.

Le système d'injection 7 choisi, qui entoure périphériquement les pièces moulées, est enlevé dans une opération ultérieure par séparation mécanique au moyen d'un dispositif de découpe. The injection system 7 chosen, which peripherally surrounds the molded parts, is removed in a subsequent operation by mechanical separation by means of a cutting device.

Les élastomères de polyuréthane utilisés nécessitent un prétraitement selon les paramètres suivants : - broyage des granulés à une dimension de grains infé
rieure ou égale à 4 mmt - adjonction d'agents liquides de glissement entre 0,25 %
en volume et 0,3 k en volume en utilisant la chaleur
résiduelle résultant du processus de séchage pour une
meilleure imbibition des granulés dans un intervalle
de température compris entre des limites inférieures
ou égales à 3530 E et supérieures ou égales à 333 K. The polyurethane elastomers used require pretreatment according to the following parameters: - grinding of the granules to a smaller grain size
greater than or equal to 4 mmt - addition of liquid slip agents between 0.25%
by volume and 0.3 k by volume using heat
residue resulting from the drying process for a
better imbibition of granules in an interval
of temperature between lower limits
or equal to 3530 E and greater than or equal to 333 K.

Les avantages suivants sont obtenus grâce à l'invention - durée de vie accrue des pièces moulées, notamment des
disques d'étanchéité, - le procédé et le dispositif peuvent être mis en oeuvre
sans adaptation spéciale avec n'importe quelle machine
de moulage par injection appropriée, garantissant le
maintien des paramètres technologiques, réalisation simultanée de plusieurs pièces moulées même
de types différents dans une seule opération, sécurité de réalisation des pièces moulées en élasto
mère dans un processus en grande série. The following advantages are obtained thanks to the invention - increased lifetime of the molded parts, in particular of the
sealing discs, - the method and the device can be implemented
without special adaptation with any machine
appropriate injection molding, ensuring
maintenance of technological parameters, simultaneous production of several molded parts even
of different types in a single operation, safety in the production of elasto molded parts
mother in a mass production process.

Claims (3)

REVENDICAIIONS 1.- Procédé pour l'enrobage par injection de pièces métalliques à parois minces avec une matière thermo-plastique, notamment un élastomère de polvurétha- ne, procédé dans lequel une pièce d'insertion métallique devant être reliée à une masse d'injection thermoplastique, par exemple une structure de soutien pour des bacs d'étanchéité de paliers à roulements, est revêtue avec une matière plastique thermo-plastique dans la zone utile pour l'étanchement, procédé caractérisé en ce que la pièce d'insertion métallique (3) de forme géométrique diverse, est calée par des moitiés de dispositif de façon que cette pièce se trouve dans une position suspendue pendant le moulage par injection au milieu d'un espace creux de moule qui correspond au profil de la pièce moulée (11) à réaliser, et est revêtue de tous côtés sans traitement préalable spécial tel que dégraissage, sablage ou application d'intermédiaires de fixation. 1.- Method for coating by injection of thin-walled metal parts with a thermoplastic material, in particular a polyurethane elastomer, method in which a metal insert must be connected to a thermoplastic injection mass , for example a support structure for sealing seals for rolling bearings, is coated with a thermo-plastic plastic in the area useful for sealing, process characterized in that the metal insert (3) of various geometric shape, is wedged by device halves so that this part is in a suspended position during injection molding in the middle of a hollow mold space which corresponds to the profile of the molded part (11) to be produced , and is coated on all sides without special preliminary treatment such as degreasing, sanding or application of fixing intermediates. 2.- Dispositif pour l'enrobage par injection de pièces métalliques à parois minces avec une matière thermo-plastique, dispositif constitué de parties d'un dispositif délimitant un espace creux de moulage, dispositif caractérisé en ce que plusieurs broches de positionnement adaptées géométriquement et en dimensions (2, 4) sont disposées dans la partie supérieure (1) du dispositif et dans la partie inférieure (5) du dispositif, ces broches étant en liaison avec la pièce d'insertion (3) lorsque le dispositif est fermé, la pièce d'insertion (3) n'étant pas fixée de façon rigide entre les broches de positionnement (2, 4), de sorte que la masse de matière plastique injectée dans l'espace creux de moulage est en majorité présente même entre les broches de positionnement (4) sur la partie supérieure (1) du dispositif et la pièce d'insertion (3).  2.- Device for coating by injection of thin-walled metal parts with a thermo-plastic material, device consisting of parts of a device delimiting a hollow molding space, device characterized in that several positioning pins geometrically adapted and in dimensions (2, 4) are arranged in the upper part (1) of the device and in the lower part (5) of the device, these pins being in connection with the insertion part (3) when the device is closed, the insert (3) not being rigidly fixed between the positioning pins (2, 4), so that the mass of plastic material injected into the hollow mold space is present even between the pins positioning (4) on the upper part (1) of the device and the insert (3). 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les broches de positionnement (2) adjacentes au côté supérieur de la partie du moule (8) sont en forme de cône, de sphère ou bien de prisme tandis que les broches de positionnement (4) adjacentes au côté inférieur de la partie du moule (9) sont plates.  3.- Device according to claim 2, characterized in that the positioning pins (2) adjacent to the upper side of the mold part (8) are cone-shaped, sphere or even prism while the positioning pins (4) adjacent to the lower side of the mold part (9) are flat.
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