FR3067269A1 - Dispositif et procede d'injection pour la production d'au moins une piece en un verre metallique - Google Patents
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Abstract
Dispositif et procédé d'injection pour la production d'au moins une pièce en un verre métallique, dans lesquels un piston vertical (8) est mobile selon une direction verticale, une portion supérieure d'extrémité (9) du piston étant apte à être engagée dans une chambre d'injection (4) d'un moule reliée à une empreinte de ce moule et ouverte vers le bas ; le piston (8) présentant une face supérieure d'extrémité (11) sur laquelle peut être posé un élément en verre métallique (16) devant être introduit dans la chambre d'injection (4) en vue de l'injection de ce verre métallique dans ladite empreinte (3), la face supérieure d'extrémité (11) du piston (8) présentant une forme en creux (12) apte à recevoir une portion inférieure de l'élément en verre métallique (16) pour maintenir à elle seule cet élément en verre métallique posé.
Description
Dispositif et procédé d’injection pour la production d’au moins une pièce en un verre métallique
La présente invention concerne le domaine de la production par injection de pièces en verres métalliques, appelés aussi métaux amorphes ou alliages métalliques amorphes.
Les verres métalliques sont des matériaux récents, qui sont classiquement obtenus par un refroidissement rapide d'un métal ou d’un alliage métallique en fusion.
L’appellation « verres métalliques » s’applique à des métaux ou des alliages métalliques qui ne sont pas cristallins et s’applique également à des métaux ou des alliages métalliques qui sont partiellement cristallins et qui, donc, contiennent une fraction de cristaux. Généralement, la fraction de la phase amorphe est supérieure à 50%.
La structure amorphe des verres métalliques leur confère des propriétés particulièrement intéressantes : une très grande résistance mécanique, une grande capacité de déformation élastique, qui est généralement supérieure à 1,5%, une résistance élevée à la corrosion et à l’abrasion.
On sait déjà élaborer des verres métalliques en particulier à base de zirconium (Zr), de magnésium (Mg), de fer (Fe), de cuivre (Cu), d’aluminium (Al), de palladium (Pd), de platine (Pt), de titane (Ti), de cobalt (Co).
Disposant d’une matière apte à former un verre métallique, il convient de réaliser des pièces présentant des formes souhaitées en vue d’usages particuliers, en un verre métallique.
Le brevet EP 0 875 318 décrit un dispositif d’injection de verres métalliques, logé dans une enceinte à atmosphère contrôlée, qui comprend d’une part un creuset qui comprend une paroi cylindrique verticale et dont le fond est formé par une face radiale supérieure d’extrémité d’un piston vertical et d’autre part un moule qui délimite une empreinte et un canal vertical d’injection ouvert vers le bas et dans lequel est aménagé un épaulement annulaire intérieur. A distance au-dessous du moule, le creuset est rempli par un matériau métallique mis en fusion sous l’effet d’une bobine d’induction placée autour de la paroi cylindrique verticale du creuset. Puis, le creuset est déplacé vers le haut jusqu’à ce que le bord supérieur de sa paroi cylindrique vienne en butée contre l’épaulement annulaire intérieur du moule. Puis, le piston est déplacé vers le haut pour injecter le matériau métallique en fusion dans l’empreinte du moule.
Le brevet US 2007/0215306A1 décrit un dispositif d’injection dans lequel un matériau métallique est placé sur une face radiale supérieure d’un coulisseau disposé à l’intérieur d’une paroi cylindrique verticale, constituant un creuset, et soutenu par un vérin vertical. Après fermeture d’un moule et mise en fusion du matériau métallique sous l’effet d’une bobine d’induction placée autour de la paroi cylindrique verticale, le vérin vertical déplace vers le haut le coulisseau dans la paroi cylindrique verticale afin d’injecter le matériau métallique en fusion dans des empreintes du moule aménagées latéralement à l’extrémité supérieure de la paroi cylindrique verticale.
Les dispositifs d’injection connus, décrits ci-dessus, présentent l’inconvénient qu’une fusion complète et persistante jusqu’à l’injection du matériau métallique dans l’empreinte du moule n’est pas garantie car des points froids peuvent subsister ou apparaître au contact du matériau métallique avec la paroi froide du creuset. De tels points froids peuvent engendrer la formation de germes de cristallisation qui sont nuisibles à la conservation de la structure amorphe du matériau métallique en fusion et aux propriétés finales de la pièce réalisée dans l’empreinte du moule.
La présente invention a notamment pour objet d’éviter un tel inconvénient.
Selon un mode de réalisation, il est proposé un dispositif d’injection pour la production d’au moins une pièce en un verre métallique, qui comprend :
un moule présentant au moins une empreinte et une chambre d’injection reliée à l’empreinte et ouverte vers le bas, et un piston vertical d’injection coaxial à ladite chambre d’injection et s’étendant au-dessous du moule.
Le piston présente une face supérieure d’extrémité sur laquelle peut être posé un élément métallique en une matière apte à former un verre métallique, de sorte que lorsque le piston est déplacé vers le haut, cette matière est introduite dans la chambre d’injection et injectée dans ladite empreinte sous l’effet du piston.
La face supérieure d’extrémité du piston présente une forme en creux apte à recevoir une portion inférieure dudit élément métallique pour maintenir à elle seule cet élément posé.
Le piston peut présenter, à son extrémité supérieure, un chanfrein périphérique, qui peut être tronconique.
Ladite forme en creux peut être sphérique, conique ou tronconique.
La chambre d’injection peut présenter un chanfrein intérieur aménagé dans son entrée inférieure.
Une portion supérieure du piston peut être apte à coulisser verticalement dans la chambre d’injection du moule en formant un ajustement glissant à faible jeu.
Le dispositif peut comprendre en outre un manchon disposé autour d’une portion supérieure d’extrémité du piston et apte à coulisser verticalement par rapport au piston, le piston et le manchon présentant des moyens de butée axiale limitant le mouvement vers le haut du manchon par rapport au piston et un ressort sollicitant vers le haut le manchon par rapport au piston, ledit manchon présentant une face annulaire d’appui apte à venir en contact contre une face annulaire d’appui du moule située à la périphérie de ladite chambre d’injection.
Ledit manchon peut être apte à coulisser verticalement par rapport à ladite portion supérieure d’extrémité du piston en formant un ajustement glissant à faible jeu.
Ledit manchon peut présenter une face annulaire supérieure située approximativement au niveau de la face supérieure d’extrémité du piston lorsque lesdits moyens de butée sont en butée.
Ladite face annulaire d’appui du manchon et ladite face annulaire d’appui du moule peuvent s’étendre radialement.
Ladite face annulaire d’appui du manchon et ladite face annulaire d’appui du moule peuvent être tronconiques.
Une portion du manchon peut être apte à pénétrer dans une antichambre du moule située au-dessous de la chambre d’injection.
Le dispositif peut comprendre en outre un moyen de chauffage apte à mettre en fusion l’élément en verre métallique posé sur la face supérieure d’extrémité du piston, avant son introduction dans la chambre d’injection.
Le dispositif peut comprendre un moyen de chauffage d’au moins une partie supérieure dudit piston vertical.
Il est également proposé un procédé d’injection pour la production d’au moins une pièce en un verre métallique, qui comprend les étapes suivantes :
placer un élément métallique en une matière apte à former un verre métallique, à l’état solide, sur une face supérieure d’extrémité d’un piston vertical d’injection, cette face supérieure d’extrémité présentant une forme en creux recevant une portion inférieure dudit élément métallique posé pour maintenir à elle seule ce dernier, chauffer ledit élément métallique, ledit élément métallique en fusion étant maintenu sur la face supérieure d’extrémité du piston sous l’effet de ladite forme en creux, et déplacer le piston verticalement vers le haut pour introduire ledit élément métallique en fusion dans une chambre d’injection d’un moule, puis créer une pression dans la chambre d’injection du moule afin d’injecter la matière métallique en fusion dans au moins une empreinte du moule reliée à la chambre d’injection.
Pour injecter la matière métallique en fusion, une portion supérieure du piston peut être introduite dans la chambre d’injection, la portion supérieure du piston et la chambre d’injection formant entre elles un ajustement glissant à faible jeu de coulissement.
Un manchon peut être monté sur la portion supérieure d’extrémité du piston, le manchon et la portion supérieure du piston formant entre eux un ajustement glissant à faible jeu de coulissement et le manchon et le moule pouvant présenter des faces annulaires d’appui en appui l’une sur l’autre lors de l’injection de la matière métallique.
En position finale d’injection, un chanfrein périphérique d’extrémité du piston peut être en regard et à distance du bord intérieur de l’interface entre lesdites faces annulaires d’appui en appui l’une sur l’autre.
Au moins la partie supérieure dudit piston vertical peut être chauffée.
Un dispositif d’injection et son mode de fonctionnement vont maintenant être décrits à titre d’exemples non limitatifs, illustrés par le dessin dans lequel :
la figure 1 représente une coupe verticale d’un dispositif d’injection, dans une position basse de chargement ; la figure 2 représente en coupe verticale le dispositif d’injection, dans une position intermédiaire de chauffage ; la figure 3 représente en coupe verticale le dispositif d’injection, dans une position intermédiaire d’injection ; la figure 4 représente en coupe verticale le dispositif d’injection, dans une position finale d’injection ; la figure 5 représente en coupe verticale une variante de réalisation du dispositif d’injection, dans une position basse de chargement ;
la figure 6 représente en coupe verticale le dispositif d’injection de la figure 5, dans une position intermédiaire de chauffage ;
la figure 7 représente en coupe verticale le dispositif d’injection de la figure 5, dans une position intermédiaire d’injection ;
la figure 8 représente en coupe verticale le dispositif d’injection de la figure 5, dans une position finale d’injection ;
la figure 9 représente en coupe verticale une autre variante de réalisation du dispositif d’injection, dans une position basse de chargement ;
la figure 10 représente en coupe verticale le dispositif d’injection de la figure 9, dans une position intermédiaire d’injection ;
la figure 11 représente une coupe verticale d’une variante de réalisation du dispositif d’injection de la figure 5, dans une autre position finale d’injection ; et la figure 12 représente une coupe verticale d’une variante de réalisation du dispositif d’injection de la figure 9, dans une autre position finale d’injection.
Un dispositif d’injection 1 illustré sur les figures 1 à 4 comprend un moule 2 dans lequel est aménagée une empreinte intérieure 3, dont la forme correspond à la forme d’une pièce à élaborer, une chambre cylindrique d’injection 4, à axe vertical 5, qui débouche vers le bas du côté d’une face inférieure extérieure horizontale 6 du moule 2 et un canal intérieur 7 qui relie la partie supérieure de la chambre d’injection 4 et l’empreinte 3, vers le haut ou latéralement. La chambre cylindrique d’injection 4 présente une paroi périphérique cylindrique et un fond par exemple radial.
Le moule 2 peut présenter une pluralité d’empreintes 3 reliées à la chambre d’injection 4 par des canaux internes.
Le dispositif d’injection 1 comprend un piston vertical d’injection 8, par exemple métallique, qui est disposé coaxialement à la chambre d’injection 3, selon une direction verticale 5, et qui est mobile verticalement sous l’effet de moyens d’entraînement en translation (non représentés) tels qu’un vérin ou un système de visécrou ou un système vis à billes.
Une portion supérieure cylindrique d’extrémité 9 du piston vertical 8 est apte à être engagée et à coulisser verticalement dans la chambre cylindrique d’injection 4 en formant un ajustement glissant à faible jeu. Optionnellement, pour que cet engagement soit facilité et pour corriger d’éventuels défauts d’alignement, le piston vertical 8 présente, à l’extrémité supérieure de la portion supérieure cylindrique d’extrémité 9, un chanfrein extérieur périphérique 10 et, éventuellement, le piston est suffisamment long pour donner une souplesse suffisante permettant le coulissement de la portion 9 dans la chambre 4 malgré des défauts d’alignement. Selon une variante de réalisation, la chambre d’injection 4 pourrait présenter, alternativement ou en complément, un chanfrein intérieur annulaire aménagé dans son entrée inférieure.
La portion supérieure cylindrique d’extrémité 9 du piston vertical 8 présente une face supérieure d’extrémité 11 qui présente une forme centrale en creux 12 et une zone annulaire radiale 13 entre la forme en creux 12 et l’extrémité annulaire supérieure du chanfrein 10. Par exemple, la forme en creux 12 peut se présenter sous la forme d’une calotte sphérique, telle que représentée, ou sous la forme d’un cône ou sous la forme d’une cuvette à fond radial et à paroi périphérique tronconique.
Le dispositif d’injection 1 comprend un moyen de chauffage 14 situé au-dessous du moule 2, constitué par exemple par des spires d’induction 15 coaxiales au piston vertical 8, enroulées par exemple en cylindre ou en tronc de cône.
Selon un mode de fonctionnement, les opérations d’injection peuvent se dérouler de la manière suivante.
Comme illustré sur la figure 1, le piston 8 occupe une position basse de chargement dans laquelle sa face supérieure d’extrémité 11 est située au-dessous et à distance des spires d’induction 15 du moyen de chauffage 14.
Dans cette position de chargement, un élément métallique 16 en une matière apte à former un verre métallique, à l’état solide, se présentant sous la forme d’un grain, est déposé sur la face supérieure d’extrémité 11 du piston 8, dans une situation telle que la forme en creux 12 reçoit une portion inférieure réduite de l’élément métallique et maintient à elle seule l’élément métallique 16 posé, en l’empêchant de tomber latéralement au piston 8. La majeure partie de l’élément métallique 16 est située au-dessus de la face d’extrémité 11 du piston 8, à l’extérieur de la forme en creux 12.
Selon une variante de réalisation, l’opération de dépose peut être réalisée par un bras manipulateur.
Selon une autre variante de réalisation, l’opération de dépose peut être réalisée de la manière suivante. On amène une bague de confinement au-dessus et à faible distance de la face supérieure 11 du piston 8, on amène l’extrémité inférieure d’une gouttière inclinée audessus de l’espace créé par la bague de confinement. On dépose un élément métallique 16 dans une partie haute de la gouttière. L’élément 16 glisse par gravité dans la gouttière et s’introduit dans l’espace créé par la bague de confinement qui l’empêche de tomber, l’élément métallique 16 se plaçant au-dessus de la forme en creux 12. Après quoi, on retire la gouttière et on retire la bague de confinement, sans heurter l’élément métallique 16 déposé.
A titre indicatif, le volume de l’élément métallique 16 peut être d’environ un dixième de millilitre à trois millilitres.
Après quoi, le piston 8 est déplacé en translation vers le haut jusqu’à une position intermédiaire illustrée sur la figure 2, dans laquelle l’élément métallique 16 est situé dans l’espace intérieur aux spires d’induction 15.
Après quoi, grâce à l’induction générée par les spires d’induction 15, l’élément métallique 16 est chauffé jusqu’à ce qu’il passe à un état en fusion. Sous l’effet des tensions de surface, l’élément métallique 16 en fusion prend substantiellement la forme d’une sphère, généralement aplatie, qui prend appui et prend naturellement une position centrale sur la forme en creux 12. Le diamètre de la portion cylindrique d’extrémité 9 du piston 8 est tel que l’élément métallique 16 en fusion ne dépasse pas latéralement.
Après quoi, le piston 8 est déplacé vers le haut depuis sa position intermédiaire en direction de la chambre d’injection 4.
Ce faisant, comme illustré sur la figure 3, l’élément métallique 16 en fusion est introduit de bas en haut dans la chambre d’injection 4, sans qu’il ne touche la paroi périphérique de la chambre d’injection 4, puis la portion cylindrique d’extrémité 9 du piston 8 s’engage dans la chambre d’injection 4. Après que le chanfrein 10 ait été introduit dans la chambre d’injection 4, la paroi périphérique cylindrique de la portion d’extrémité 9 du piston 8 et la paroi interne cylindrique de la chambre d’injection 4, formant un ajustement glissant à faible jeu, créent une étanchéité.
Après quoi, le mouvement en translation vers le haut du piston 8 crée une pression dans la chambre d’injection 4 qui engendre Tinjection du verre métallique 16 en fusion dans l’empreinte 3 via le canal 7. Du fait de l’ajustement glissant à faible jeu entre la portion supérieure d’extrémité du piston dans la chambre d’injection 4, les fuites de la matière métallique sont évitées. Un évent dans le moule 2 est optionnellement prévu. En position haute finale d’injection, la face d’extrémité 11 du piston 8 n’atteint pas, de préférence, le fond de la chambre d’injection 4.
Il résulte de ce qui précède que, jusqu’à la phase effective d’injection dans l’empreinte 3, l’élément métallique 16 en fusion n’est en contact que localement avec la forme en creux 12 du piston 8, sans autre contact, et reste à distance de la paroi cylindrique de la chambre d’injection 4 tant qu’il n’atteint pas le fond de la chambre d’injection 4, de sorte que la matière métallique ne cristallise pas.
Le moule est équipé de moyens contrôlés de chauffage et/ou de refroidissement (non représentés) afin que la matière constituant la pièce 17 obtenue dans l’empreinte 3 ne cristallise pas et qu’après extraction, la pièce 17 présente les caractéristiques d’un verre métallique, c’est-à-dire les caractéristiques d’un métal ou d’un alliage métallique amorphe ou au moins partiellement amorphe ou majoritairement amorphe.
A titre d’exemple, la durée du chauffage de l’élément en verre métallique 16 peut être d’environ trente secondes et la durée du déplacement du piston 8 depuis sa position intermédiaire jusqu’à l’injection est courte, par exemple d’environ deux secondes.
Le dispositif d’injection 1 est placé à l’intérieur d’une enceinte à atmosphère contrôlée, neutre vis-à-vis du verre métallique mis en œuvre, ou sous vide.
Par la suite, le piston 8 est déplacé vers le bas jusqu’à sa position basse et le moule 2, qui comprend des parties accouplées, est ouvert afin de démouler la pièce 17 obtenue.
Après un éventuel nettoyage du moule 2, les opérations qui viennent d’être décrites peuvent être renouvelées pour confectionner en série successivement des pièces en verre métallique 17.
Selon une variante de réalisation illustrée sur les figures 5 à 8, le piston 8 est équipé d’un manchon cylindrique 18 autour de sa portion supérieure d’extrémité 8, aptes à coulisser verticalement l’un par rapport à l’autre par un ajustement glissant à faible jeu.
La course vers le haut du manchon 18 par rapport au piston 8 est limitée par des moyens de butée axiale. Pour cela, par exemple, le piston 8 est pourvu d’un épaulement extérieur radial annulaire 19 orienté vers le bas et le manchon 18 est pourvu d’un épaulement intérieur radial annulaire 20 situé au-dessous de l’épaulement 19 du piston 8 et orienté vers le haut.
Le manchon 18 est sollicité vers le haut par rapport au piston 8 dans le sens du rapprochement des épaulements 19 et 20. Pour cela, par exemple, un ressort hélicoïdal 21 est monté autour du piston 8 et est interposé axialement entre une face annulaire radiale inférieure 22 du manchon 18 et un épaulement extérieur radial annulaire 23 du piston 8.
Pour le montage du manchon 18 et du ressort 21, le piston comprend une partie inférieure 8a pourvue de l’épaulement annulaire et une partie supérieure 8b pourvue de l’épaulement annulaire 22 et accouplée à la partie inférieure 8a par une portion axiale filetée 8c.
Le manchon 18 présente une face annulaire radiale supérieure apte à venir en appui contre la face radiale inférieure 6 du moule 2, autour de la chambre d’injection 4.
Lors des opérations d’injection décrites précédemment, le manchon 18 est disposé et se comporte de la manière suivante.
Comme illustré sur la figure 5, dans laquelle le piston 8 est dans une position basse de chargement correspondant à la figure 1, les épaulements 19 et 20 sont en contact sous l’effet du ressort 21. Le manchon est dans une position haute par rapport au piston 8. La face annulaire radiale supérieure 24 du manchon 18 est située approximativement au même niveau que la face supérieure d’extrémité 11 du piston 8, optionnellement légèrement au-dessous. Ainsi, l’élément métallique 16 peut être déposé sans obstacle latéral sur la face supérieure d’extrémité 11 du piston 8 et n’entre pas en contact avec le manchon 18.
Le manchon 18 conserve sa position haute par rapport au piston 8 lors de la montée du piston 8 en direction de la chambre d’injection
4. L’élément métallique 16 n’entre pas en contact avec le manchon 18 lorsqu’il est mis en fusion dans la position intermédiaire du piston 8 illustrée sur la figure 6, correspondant à la figure 2, et ultérieurement. De plus, l’existence du manchon 18, dont la face supérieure 24 se situe verticalement au niveau ou dans le voisinage de l’extrémité 11 du piston 8, ne nuit pas à l’opération de mise en fusion de l’élément métallique 16 sous l’effet des spires d’induction 15.
Lorsque le piston 8 s’approche en translation de la chambre d’injection 4, l’élément métallique 16 en fusion est introduit dans la chambre d’injection 4 comme décrit précédemment. Cette fois, la face radiale annulaire supérieure 24 du manchon 18 entre en butée contre la face radiale inférieure 24 du moule 2 comme illustré sur la figure 7.
Ensuite, le piston 8 poursuit son mouvement en translation vers le haut dans la chambre d’injection 4 afin d’injecter le verre métallique dans l’empreinte 3 du moule 2 comme décrit précédemment. Ce faisant, comme illustré sur la figure 8, le manchon 18 reste en appui contre la face radiale inférieure 24 du moule 2, le piston 8 coulissant vers le haut par rapport au manchon 18 en comprimant le ressort 21 et les épaulements 19 et 20 s’éloignant l’un de l’autre.
Après l’injection, lorsque le piston 8 est déplacé en translation vers le bas, le manchon 18 reprend sa place en position haute par rapport au piston 8.
Grâce à l’ajustement glissant à faible jeu entre le manchon 18 et la portion supérieure d’extrémité 9 du piston 8 et grâce au contact entre la face radiale annulaire supérieure 24 du manchon 18 et la face inférieure radiale 6 du moule 2, autour de l’entrée de la chambre d’injection 4, une étanchéité est créée lorsque le piston 8 produit une pression d’injection dans la chambre d’injection 4 comme décrit précédemment.
Selon une variante de réalisation illustrée sur les figures 9 et 10, le manchon 18 est remplacé par un manchon 25 qui se différencie du manchon 18 par le fait que sa partie supérieure 25a présente une surface annulaire périphérique tronconique 26, convergente vers le haut.
Le moule 2 présente une antichambre d’entrée 27 qui est située au-dessous de la chambre d’injection 4 et dont la paroi périphérique présente une surface annulaire intérieure tronconique 28 située à la périphérie de la chambre d’injection 4 et convergente vers cette dernière.
Lorsque le piston 8 est déplacé vers le haut depuis sa position intermédiaire précitée, la partie supérieure 25a du manchon 25 pénètre à l’intérieur de l’antichambre 27 jusqu’à ce que la surface annulaire périphérique tronconique 26 du manchon 25 vienne en butée contre la paroi périphérique tronconique 28 de l’antichambre 27. La surface annulaire périphérique tronconique 26 du manchon 25 et la paroi périphérique tronconique 28 de l’antichambre 27 sont complémentaires, l’angle au sommet de ces formes tronconiques pouvant être compris entre dix et soixante degrés. Dans cette position en butée, la face supérieure radiale d’extrémité 24 du manchon 25 se trouve à faible distance d’un épaulement annulaire radial 29 du moule 2, situé au fond de l’antichambre 27 et autour de la chambre d’injection 4.
Ensuite, le manchon 25 coulisse par rapport au piston 8 qui pénètre dans la chambre d’injection 4 pour injecter l’élément en verre métallique 16 posé sur le piston 8 comme décrit précédemment.
De façon équivalente au contact entre la face radiale annulaire supérieure 24 du manchon 18 et la face inférieure radiale 6 du moule 2, autour de l’entrée de la chambre d’injection 4, le contact entre la surface annulaire périphérique tronconique 26 du manchon 25 et la paroi périphérique tronconique 28 de l’antichambre 27 crée, comme illustré sur la figure 10, une étanchéité lorsque le piston 8 produit une pression d’injection dans la chambre d’injection 4 comme décrit précédemment.
Sur la figure 11 est illustrée une variante de réalisation et de disposition de celle décrite précédemment en référence à la figure 8.
Selon cette variante, lorsque le piston 8 atteint sa position haute finale d’injection mentionnée en référence à la figure 8, la paroi périphérique cylindrique de la portion supérieure cylindrique d’extrémité 9 ne pénètre pas dans la chambre d’injection 4. Seule une partie d’extrémité de la partie terminale pourvue du chanfrein 10 de la portion supérieure cylindrique d’extrémité 9 du piston 8 est engagée dans la chambre d’injection 4. Le bord intérieur de l’interface entre les faces d’appui 6 et 24 est situé radialement en regard du chanfrein supérieur d’extrémité 10 du piston 8.
Dans ce cas, l’étanchéité de la chambre d’injection 4 soumise à la pression d’injection de la matière en fusion est assurée par l’appui annulaire de la face 24 du manchon 18 contre la face 6 du moule 2 sous l’effet du ressort 21 et par l’ajustement glissant à faible jeu entre le piston 8 et le manchon 18.
Comme illustré sur la figure 12, une variante de réalisation et de disposition équivalente à celle décrite ci-dessus en référence à la figure 11 peut être appliquée à la disposition finale selon la variante de réalisation décrite en référence aux figures 9 et 10 dans laquelle le manchon 25 porté par le piston 8 présente une partie supérieure tronconique 29 engagée dans une antichambre tronconique 28 du moule 2. Dans ce cas, en position finale d’injection, le chanfrein périphérique d’extrémité 10 du piston 8 se situe en regard et à distance du bord intérieur annulaire de l’interface entre le fond annulaire radial 29 du moule 2 de l’antichambre 27 et la face annulaire radiale d’extrémité 24 du piston 8.
Avantageusement, le dispositif 1 peut être équipé d’un moyen de chauffage d’au moins une partie supérieure dudit piston vertical 8, de sorte que la matière constituant l’élément métallique 16 ne se refroidisse pas ou peu au contact sur la forme en creux 12, notamment lors de la phase d’injection précitée, ce afin que la matière métallique conserve son état en fusion et que la matière métallique restant dans la chambre 4 conserve son état en fusion tant que l’empreinte 3 n’est pas correctement et complètement remplie par la matière métallique en fusion.
Par exemple, ce moyen de chauffage peut être formé par un moyen de chauffage de la portion 8a du piston 8 dont la chaleur est transmise par conduction à la portion supérieure 9 sur laquelle est placé l’élément métallique 16. Ce moyen de chauffage peut comprendre des spires d’induction ou résistives placées autour de la portion 8a du piston 8 ou être formé par un fluide de chauffage circulant dans des canaux aménagés dans le piston 8.
Claims (19)
1. Dispositif d’injection pour la production d’au moins une pièce en un verre métallique, comprenant :
un moule (2) présentant au moins une empreinte (3) et une chambre d’injection (4) reliée à l’empreinte et ouverte vers le bas, et un piston vertical d’injection (8) coaxial à ladite chambre d’injection (4) et s’étendant au-dessous du moule, le piston (8) présentant une face supérieure d’extrémité (11) sur laquelle peut être posé un élément métallique en une matière apte à former un verre métallique (16), de sorte que lorsque le piston (8) est déplacé vers le haut, cette matière est introduite dans la chambre d’injection (4) et injectée dans ladite empreinte (3) ;
la face supérieure d’extrémité (11) du piston (8) présentant une forme en creux (12) apte à recevoir une portion inférieure dudit élément métallique pour maintenir à elle seule cet élément posé.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le piston (8) présente, à son extrémité supérieure, un chanfrein périphérique (10).
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel ledit chanfrein est tronconique.
4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite forme en creux (11) est sphérique, conique ou tronconique.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la chambre d’injection (4) présente un chanfrein intérieur aménagé dans son entrée inférieure.
6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une portion supérieure (9) du piston (8) est apte à coulisser verticalement dans la chambre d’injection (4) du moule en formant un ajustement glissant à faible jeu.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un manchon (18 ; 25) disposé autour d’une portion supérieure d’extrémité (9) du piston (8) et apte à coulisser verticalement par rapport au piston, le piston (8) et le manchon (18 ; 25) présentant des moyens (19, 20) de butée axiale limitant le mouvement vers le haut du manchon par rapport au piston et un ressort (21) sollicitant vers le haut le manchon par rapport au piston, ledit manchon (18 ; 25) présentant une face annulaire d’appui (24, 26) apte à venir en contact contre une face annulaire d’appui (6, 28) du moule située à la périphérie de ladite chambre d’injection (4).
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel ledit manchon (18 ; 25) est apte à coulisser verticalement par rapport à ladite portion supérieure d’extrémité (9) du piston (8) en formant un ajustement glissant à faible jeu.
9. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, dans lequel ledit manchon présente une face annulaire supérieure (24) située approximativement au niveau de la face supérieure d’extrémité (11) du piston (8) lorsque lesdits moyens de butée (19, 20) sont en butée.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel ladite face annulaire d’appui (24) du manchon (18) et ladite face annulaire d’appui (6) du moule s’étendent radialement.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel ladite face annulaire d’appui (26) du manchon (25) et ladite face annulaire d’appui (28) du moule sont tronconiques.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, dans lequel une portion supérieure (25a) du manchon (25) est apte à pénétrer dans une antichambre (27) du moule située au-dessous de la chambre d’injection (4).
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un moyen de chauffage (14) apte à mettre en fusion l’élément métallique (16) posé sur la face supérieure d’extrémité (11) du piston, avant son introduction dans la chambre d’injection (4).
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un moyen de chauffage d’au moins une partie supérieure dudit piston vertical (8).
15. Procédé d’injection pour la production d’au moins une pièce en un verre métallique, comprenant les étapes suivantes :
placer un élément métallique en une matière apte à former un verre métallique (16), à l’état solide, sur une face supérieure d’extrémité (11) d’un piston vertical d’injection (8), cette face supérieure d’extrémité présentant une forme en creux (12) recevant une portion inférieure dudit élément métallique posé (16) pour maintenir à elle seule ce dernier, chauffer ledit élément métallique (16), ledit élément métallique en fusion étant maintenu sur la face supérieure d’extrémité (11) du piston sous l’effet de ladite forme en creux (12), et déplacer le piston (8) verticalement vers le haut pour introduire ledit élément métallique (16) en fusion dans une chambre d’injection (4) d’un moule, puis créer une pression dans la chambre d’injection (4) du moule afin d’injecter la matière métallique en fusion dans au moins une empreinte (3) du moule reliée à la chambre d’injection (4).
16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel, pour injecter la matière métallique en fusion, une portion supérieure (9) du piston (8) est introduite dans la chambre d’injection (4), la portion supérieure (9) du piston (8) et la chambre d’injection (4) formant entre elles un ajustement glissant à faible jeu de coulissement.
17. Procédé selon l'une des revendications 15 et 16, dans lequel un manchon (18, 25) est monté sur la portion supérieure d’extrémité (9) du piston (8), dans lequel le manchon (18, 25) et la portion supérieure (9) du piston forment entre eux un ajustement glissant à faible jeu de coulissement et dans lequel le manchon (18, 25) et le moule présentent des faces annulaires d’appui (6, 24 ; 26, 28) en appui l’une sur l’autre lors de l’injection de la matière métallique.
18. Procédé selon la revendication 17, dans lequel, en position finale d’injection, un chanfrein périphérique d’extrémité (10) du piston (8) est en regard et à distance du bord intérieur de l’interface entre lesdites faces annulaires d’appui (6, 24 ; 26, 28) en appui l’une sur l’autre.
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, dans lequel au moins la partie supérieure dudit piston vertical (8) est chauffée.
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