FR2613659A1 - Method of manufacturing rigid and hollow components which may or may not have drafts (undercuts) - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé de fabrication de pieces rigides et creuses présentant ou non des contre dépouilles et réalisées en matière thermoplastique, ou élastomère thermoplastique ou matière thermodurcissable ou encore en materiau à base d'une composition moulable par injection et reaction. The present invention relates to a method of manufacturing rigid and hollow parts with or without undercuts and made of thermoplastic material, or thermoplastic elastomer or thermosetting material or also of material based on a composition moldable by injection and reaction.
Elle peut s'appliquer par exemple, à la fabrication de pièces automobiles telles que des collecteurs d'admission, de pieces d'aspiration d'air, ou de pieces de structure en utilisant des resins renforcées de fibres de verre ou non.It can be applied, for example, to the manufacture of automotive parts such as intake manifolds, air suction parts, or structural parts using resins reinforced with glass fibers or not.
Jusqu'à present, les pieces creuses avec ou sans contre dépouilles sont généralement réalisées par moulage en employant soit des noyaux expansibles soit des noyaux démontables. Mais ces procédés s'avèrent cotteux en outillage, ou en fonctionnement et limits 4 des formes simples, notamment à cause de 1ùtilisation de mandrins démontables ou expansibles. Up to now, hollow parts with or without undercuts have generally been produced by molding using either expandable cores or removable cores. However, these methods turn out to be expensive in tooling, or in operation and limited to simple forms, in particular because of the use of dismountable or expandable mandrels.
Un autre provide consiste à utiliser des noyaux fusibles qui permettent de réaliser des pieces plus complexes, mais qui sont trews couteux en mise en oeuvre et en utilisation. Another provide consists in using fusible cores which make it possible to produce more complex parts, but which are trews expensive in implementation and in use.
L'invention a pour but de rtaliser un procédé de fabrication de pieces rigides et creuses prsentant ou non des contre dépouilles qui tvite les inconvtnients précités et qui soit d'un prix de revient faible. The invention aims to carry out a method of manufacturing rigid and hollow parts with or without undercuts which tvite the aforementioned drawbacks and which is of low cost.
La presente invention a ainsi pour objet un procédé de fabrication de pieces rigides et creuses présentant ou non des contre dépouilles et réalisées en matière thermoplastique, thermodurcissable, élastomere thermoplastique, ou encore en matériau à base d'une composition moulable par injection et reaction, caracttrist en ce que - on réalise dans une boite à noyau un noyau constitué de sable de fonderie mélangé dans des proportions déterminées avec des liants en résine organique ou minérale, - on isole la couche externe du noyau par un vernis ou une couche thermoplastique appliqued en phase solvant, - on effectue un séchage du noyau, - on depose sur le noyau un agent de démoulage, - on met le noyau ainsi forms dans un moule dans lequel on a préalablement do post un agent de dimoulage, - on injecte la matière servant à constituer la piece dans ledit moule, - on effectue le démoulage de la piece, - on realise le dénoyautage de ladite pièce, - puis, on récupère et on régénère le sable du noyau. The present invention thus relates to a method of manufacturing rigid and hollow parts with or without undercuts and made of thermoplastic, thermosetting material, thermoplastic elastomer, or of material based on a composition moldable by injection and reaction, caracttrist in that - a core made of a foundry sand mixed in predetermined proportions with organic or mineral resin binders is produced in a core box, - the outer layer of the core is isolated by a varnish or a thermoplastic layer applied in phase solvent, - the core is dried, - a release agent is placed on the core, - the core thus formed is placed in a mold in which a release agent has been previously post, - the material used for constitute the part in said mold, - the part is removed from the mold, - the core of said part is cored, - then, the sand is recovered and regenerated u nucleus.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexes sur lesquels
- Les Fig. 1 à 7 illustrent les différentes phases de prtparation d'un noyau de moulage conformt- ment à l'invention,
- la Fig. 8 est une vue schématique du moule de la piece dans lequel est place le noyau de moulage,
- les Fig. 9 et 10 sont deux vues schtmati- ques de deux variantes du dispositif d'injection de la matière constituant la piece,
- la Fig. 11 est une vue schématique en prospective d'un exemple d'une piece obtenue par le procédé selon l'invention.The invention will be better understood with the aid of the description which follows, given solely by way of example, and made with reference to the accompanying drawings in which
- Figs. 1 to 7 illustrate the different phases of preparation of a molding core according to the invention,
- Fig. 8 is a diagrammatic view of the mold of the part in which the molding core is placed,
- Figs. 9 and 10 are two schematic views of two variants of the device for injecting the material constituting the part,
- Fig. 11 is a schematic perspective view of an example of a part obtained by the method according to the invention.
Dans le mode de rtalisation illustrt aux dessins, l'invention est appliquée à la fabrication d'une piece tele qu'un collecteur d'admission d'air. In the embodiment illustrated in the drawings, the invention is applied to the manufacture of a part that is an air intake manifold.
La première étape du procédé selon l'invention consiste à réaliser dans une bolte & noyau, un noyau de moulage conforme à la piece à obtenir. The first step of the method according to the invention consists in producing in a bowl & core, a molding core conforming to the part to be obtained.
A cet effet, 1'installation représentée schématiquement aux Fig. 1 à 5 est constitute par une presse 1 comportant un piston 2 mobile verticalement et munie à sa partie supérieure d'un plateau horizontal 3 sur lequel est placée une boite à noyau 4. To this end, the installation shown diagrammatically in FIGS. 1 to 5 is constituted by a press 1 comprising a piston 2 movable vertically and provided at its upper part with a horizontal plate 3 on which is placed a core box 4.
Cette boîte à noyau est formée de manière classique -de deux éléments 4a et 4b superposes déter- minant entre eux un plan de joint horizontal et présentant une empreinte creuse 4c de forme sensiblement identique à la piece à obtenir. This core box is conventionally formed of two superposed elements 4a and 4b determining between them a horizontal joint plane and having a hollow imprint 4c of shape substantially identical to the part to be obtained.
L'installation comporte tgaloment une trémie de stockage 5 d'une matière pulvérulente 6 destine à constituer le noyau, ainsi qu'un clapet 7 d'alimentation en air ou en gaz carbonique, comme on le verra ultérieurement. The installation also includes a storage hopper 5 of a pulverulent material 6 intended to constitute the core, as well as a valve 7 for supplying air or carbon dioxide, as will be seen later.
Enfin, lainstallation comporte un reservoir 8 déplaçable horizontalement par un vérin 9 entre une première position située au-dessous de la trémie 5 pour le transfert de la matière pulvérulente de ladite trémie 5 dans le reservoir 8 et une seconde position située au-dessus de la boite à noyau 4 pour le transfert de la matière pulvtrulento du reservoir 8 dans ladite boite à noyau. Finally, the installation comprises a reservoir 8 which can be moved horizontally by a jack 9 between a first position situated below the hopper 5 for the transfer of the pulverulent material from said hopper 5 into the reservoir 8 and a second position situated above the core box 4 for transferring the pulvtrulent material from the reservoir 8 into said core box.
La matière pulvtrulonte est constitute par du sable de fonderie mélangé avec des liants en résine organique ou minérale, par exemple du silicate de sodium. Le sable a une granulomttrie comprise entre 100 microns et 600 microns, et le silicate de sodium peut être utilisé dans un rapport de 3,5 à 5 % en poids de sable et en fonction de la granulométrie de celui-ci, c'est-à-dire 3,5 % pour la forte granulométrie et 5 % pour le sable très fin. The pulverulent material consists of foundry sand mixed with organic or mineral resin binders, for example sodium silicate. The sand has a particle size between 100 microns and 600 microns, and the sodium silicate can be used in a ratio of 3.5 to 5% by weight of sand and depending on the particle size thereof, ie 3.5% for the large particle size and 5% for very fine sand.
Dans le cas des noyaux minces et fragiles, le silicate de sodium peut être utilisé dans un rapport de 8 à 10 % en poids do sable. In the case of thin and brittle cores, sodium silicate can be used in a ratio of 8 to 10% by weight of sand.
Le sable et le silicate de sodium sont intimement mélangés et introduits dans la trémie de stockage 5. Le reservoir 8 est tout d'abord position au-dessous de al trémie 5 et le mélange de sable et de silicate de sodium est défversé dans ledit reservoir. The sand and the sodium silicate are intimately mixed and introduced into the storage hopper 5. The reservoir 8 is first of all positioned below the hopper 5 and the mixture of sand and sodium silicate is poured into said reservoir .
Sous l'action du vérin 9, le reservoir 8 est position au-dessous du clapet 7 (Fig. 2) et le boite à noyau est amenée par l'intermédiaire du piston 2 de la presse 1 en contact avec la partie inférieure dudit reservoir 8 (Fig. 3). Under the action of the jack 9, the reservoir 8 is positioned below the valve 7 (Fig. 2) and the core box is brought via the piston 2 of the press 1 in contact with the lower part of said reservoir 8 (Fig. 3).
Le mélange de sable et do silicate de sodium est injecté dans la boîte à noyau de façon à remplir l'empreinte 4c et cette injection est favorisée on insufflant de l'air dans le reservoir 8, apres ouverture du clapet 7. L'air est évacué par des petits trous 4d munis de filtres et prevus dans l'élément 4b de la boîte à noyau 4. The mixture of sand and sodium silicate is injected into the core box so as to fill the imprint 4c and this injection is favored by blowing air into the reservoir 8, after opening the valve 7. The air is discharged through small holes 4d fitted with filters and provided in element 4b of the core box 4.
Ensuite, le mélange est tassé dans la boite à noyau 4 et du gaz carbonique est insufflé dans ladite boite par le clapet 7 et le reservoir 8. Le gaz carbonique est insufflé à une pression do pendant de la granulométrie du sable et variant de 0,5 Bar à 5 Bars pendant des temps, par exemple, variant de 2 à 15 secondes. Le gaz carbonique a pour but do faire cristalliser le mélange sable/silicate de sodium. Then, the mixture is packed in the core box 4 and carbon dioxide is blown into said box by the valve 7 and the reservoir 8. The carbon dioxide is blown at a pressure do during the particle size of the sand and varying from 0, 5 Bar to 5 Bars for times, for example, varying from 2 to 15 seconds. The purpose of carbon dioxide is to crystallize the sand / sodium silicate mixture.
Cette operation terminée, le reservoir 8 est ramené par le vérin 9 dans sa position initiale, c'est-à-dire au-dessous de la trémie 5 pour un nouveau remplissage, et le noyau 10 ainsi réalisé est démoulé en séparant les deux éléments 4a et 4b de la boite à noyau 4. This operation completed, the reservoir 8 is returned by the jack 9 to its initial position, that is to say below the hopper 5 for refilling, and the core 10 thus produced is demolded, separating the two elements. 4a and 4b of the core box 4.
Dans une variante, le silicate de sodium est remplace par une resins uree-formol qui est mélangée au sable dans le rapport suivant - sable @ 100 (granulométrie comprise entre 100 mi
crons et 600 microns) - rosin : 1 à 5 - catalyseur : 0,10 à 0,75 - silicone : 0,1.In a variant, the sodium silicate is replaced by a uree-formaldehyde resin which is mixed with the sand in the following ratio - sand @ 100 (particle size between 100 mi
crons and 600 microns) - rosin: 1 to 5 - catalyst: 0.10 to 0.75 - silicone: 0.1.
Le mélange ainsi réalisé est introduit dans la boite à noyau 4 qui est dans ce cas chauffée pour assurer la polymerisation de la resine. Des que la résine est polymérisée, le noyau est démoulé. The mixture thus produced is introduced into the core box 4 which is in this case heated to ensure the polymerization of the resin. As soon as the resin is polymerized, the core is removed from the mold.
tine fois le noyau démoulé, sa surface exterieure est revetue d'un vernis ou d'une couche thermoplastique applique en phase solvant. Once the core has been removed from the mold, its outer surface is coated with a varnish or a thermoplastic layer applied in the solvent phase.
Cette operation a pour but d'isoler le sable du noyau de la matiere à mouler afin d'éviter que le sable ne soit imprégné par capillarité du produit à mouler, et d'isoler le noyau de la matière à mouler pour que le sable ne staccroche pas à celle-ci et se decroche par la suite, ce qui serait techniquement néfaste dans le cas de pieces destinies notamment à des roles de collecteurs d'admission ou de conduite d'air. The purpose of this operation is to isolate the sand from the core of the molding material in order to prevent the sand from being impregnated by capillarity of the molding product, and to isolate the core from the molding material so that the sand does not not hang on to it and then drop off, which would be technically harmful in the case of parts intended in particular for roles of intake manifolds or air duct.
L'application du revêtement sur la couche externe du noyau est réalisée, soit par trempage dans une cuve 11 contenant le mélange, soit en pulvérisant ledit mélange par un pistolet 12 (Fig. 6). The coating is applied to the outer layer of the core, either by soaking in a tank 11 containing the mixture, or by spraying said mixture with a gun 12 (Fig. 6).
Les revétements appliques sur la surface externe du noyau peuvent être du type suivant - dissolution de polystyrène dans du chlorure de méthylène, de l'ordre de 10 à 25 parties de polystyrène pour 100 parties de chlorure de méthylène, - dissolution de résine A.B.S. dans du chlorure do méthylène et dans les mêmes proportions que précédemmet, - mise en suspension de graphite dans de l'alcool éthylique, (densité du mélange 1,30) - dissolution de stéarate de calcium dans de l'alcool ethylique. The coatings applied to the external surface of the core can be of the following type - dissolution of polystyrene in methylene chloride, of the order of 10 to 25 parts of polystyrene per 100 parts of methylene chloride, - dissolution of resin A.B.S. in methylene chloride and in the same proportions as above, - suspension of graphite in ethyl alcohol, (density of the mixture 1.30) - dissolution of calcium stearate in ethyl alcohol.
Des métaux à bas point de fusion peuvent également etre utilises en revetement, le noyau extant trempé dans le bain de sel en fusion. Metals with a low melting point can also be used in coating, the extant core soaked in the bath of molten salt.
Une fois revêtu, le noyau est séché à l'air (Fig. 7) ou en étuve pour accélérer le séchage. Il est ainsi prêt à être moulé. Once coated, the core is air dried (Fig. 7) or in an oven to speed up drying. It is thus ready to be molded.
Pour effectuer cette operation de moulage, on pose le noyau 10 dans un moule 13, après avoir déposé dans ledit moule et sur ledit noyau un agent de démoulage, par exemple du silicone. To carry out this molding operation, the core 10 is placed in a mold 13, after having deposited in said mold and on said core a release agent, for example silicone.
Ce moule 13 est, de façon connue, constitué de deux coquilles 13a et 13b determinant un plan de joint horizontal et présentant une empreinte creuse 13c (Fig. 8) de forme et de dimensionscorrespondant à la piece à réaliser. This mold 13 is, in known manner, made up of two shells 13a and 13b determining a horizontal joint plane and having a hollow imprint 13c (Fig. 8) of shape and dimensions corresponding to the part to be produced.
L'injection de la matière servant à constituer la piece est réalisée, dans le cas des thermoplastiques, thermodurcissables ou élastomères thermoplastiques, par une presse 14 (Fig. 9) dans laquelle est dispose le moule 13 et comportant des moyens 15 de preparation et d'injection de la matiere. The material used to constitute the part is injected, in the case of thermoplastics, thermosets or thermoplastic elastomers, by a press 14 (Fig. 9) in which the mold 13 is placed and comprising means 15 for preparing and d injection of matter.
Dans le cas d'une matière à base d'une composition moulable par injection et réaction à haute ou basso pression, ladite matière est injectée dans le moule 13 par une buse 16, comme représenté sur la Fig. In the case of a material based on a composition moldable by injection and reaction at high or low pressure, said material is injected into the mold 13 by a nozzle 16, as shown in FIG.
10.10.
Ensuite, on effectue le démoulage de la piece ainsi réalisée en séparant les deux coquilles 13a et 13b du moule 13. Next, the part thus produced is removed from the mold by separating the two shells 13a and 13b from the mold 13.
Après démoulage de la pièce 17 formant, par exemple, un collecteur d'admission d'air tel que represent à la Fig. 11, on procède à l'élimination du noyau de sable 10 contenu dans ladite piece 17. After release of the part 17 forming, for example, an air intake manifold as shown in FIG. 11, the sand core 10 contained in said piece 17 is eliminated.
Cette élimination du noyau de sable 10 est réalisée, soit par immersion dans de l'eau ou dans un solvant spécifique du liant du noyau, soit par vibration mécanique ou soit par passage dans un four à ultra haute fréquence, après immersion dans l'eau, ou soit encore par la combinaison d'une ou plusieurs des techniques ci-dessus. This elimination of the sand core 10 is carried out either by immersion in water or in a specific solvent for the core binder, either by mechanical vibration or by passage through an ultra high frequency oven, after immersion in water , or either by the combination of one or more of the above techniques.
Le sable peut ainsi etre récupéré et régé- néré, $puis être réutilisé pour le moulage de nouveaux noyaux. The sand can thus be recovered and regenerated, $ then be reused for the molding of new cores.
La piece ainsi obtenue peut ensuite etre éventuellement ébarbée. The piece thus obtained can then be optionally deburred.
Le procédé solon l'invention est donc un procédé à prix de revient faible, qui peut être uti lisle largement dans l'industrie automobile, par exemple pour la fabrication de collecteurs d'admission en remplacement de ceux réalisés en aluminium, do collecteurs d'aspiration d'air de forme complexe, ou encore de pièces de structure en utilisant des résines renforcées de fibres de verre ou non. The method according to the invention is therefore a low cost method, which can be widely used in the automotive industry, for example for the manufacture of intake manifolds to replace those made of aluminum, do aspiration of air of complex shape, or of structural parts using resins reinforced with glass fibers or not.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8705225A FR2613659A1 (en) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | Method of manufacturing rigid and hollow components which may or may not have drafts (undercuts) |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR8705225A FR2613659A1 (en) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | Method of manufacturing rigid and hollow components which may or may not have drafts (undercuts) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2613659A1 true FR2613659A1 (en) | 1988-10-14 |
Family
ID=9350060
Family Applications (1)
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| FR8705225A Withdrawn FR2613659A1 (en) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | Method of manufacturing rigid and hollow components which may or may not have drafts (undercuts) |
Country Status (1)
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| FR (1) | FR2613659A1 (en) |
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