WO2014001657A1 - Procédé de fabrication par moulage d'une mousse en alliage d'aluminium. - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une mousse en alliage d'aluminium, consistant essentiellement dans l'infiltration par l'alliage d'aluminium liquide des interstices d'une préforme constituée d'éléments en élastomère de silicone, par un procédé de moulage conventionnel, typiquement du type « Basse- Pression », suivie par l'élimination de la préforme décomposée, lors du cycle de moulage et/ou d'étuvage complémentaire, en poudre de silice.
Description
Procédé de fabrication par moulage d'une mousse en alliage d'aluminium. Domaine de l'invention
L'invention concerne le domaine de la fabrication, par la voie du moulage, de matériaux métalliques très poreux, connus sous le nom de mousses ou éponges métalliques ou matériaux métalliques micro cellulaires ou encore à cellules ouvertes (« open celled métal foams »), tous se caractérisant par une porosité d'au moins 10 %, et typiquement de 60 à 80 .
De nombreux procédés d'obtention de ce type de matériau ont été développés à ce jour et sont décrits notamment dans « Métal Foams: A Design Guide », M. F. Ashby, A. G. Evans, N. A. Fleck, L. J. Gibson, J. W. Hutchinson, H. N. G. Wadley, 2000, Butterworth-Heinemann, [J. Banhart, Progress in Materials Science 46 (2001) 559- 632], http://www.metalfoam.net/.
Plus précisément, l'invention concerne un procédé de fabrication de ce type de mousse en alliage d'aluminium par la voie du moulage, soit par infiltration des interstices d'une préforme ou noyau destructible, en l'occurrence constituée d'éléments en élastomère de silicone.
Les produits peuvent être utilisés, en remplacement des matériaux à structure en nid d'abeille ou ailettes, dans la fabrication d'échangeurs thermiques industriels en général ou pour l'automobile, le nucléaire, les échangeurs passifs de refroidissement des circuits électriques ou électroniques de puissance, d'éclairage par diodes LED, l'isolation acoustique, l'absorption d'énergie notamment de choc dans le domaine automobile, etc ..
Etat de la technique De nombreuses références existent, relatives à la fabrication de « mousses d'aluminium » par la voie du moulage.
Les divers procédés mis en œuvre à cet effet sont récapitulés notamment dans [M. F. Ashby, A.G. Evans, N. A. Fleck, L. J. Gibson, J. W. Hutchinson, H. N. G.
Wadley « Métal Foams: A Design Guide » Butterworth-Heinemann, Boston, (2000)], [J. Banhart, Progress in Materials Science 46 (2001) 559-632], [Y. Conde, J-F. Despois, R. Goodall, A. Marmottant, L. Salvo, C. San Marchi & A. Mortensen, Advanced Engineering Materials 8 (9) 795-803 (2006)].
Ils regroupent différentes méthodes:
L'une d'elles, reposant sur le « moulage de précision à modèle perdu », est décrite dans [Y.Yamada, K. Shimojima, Y. Sakaguchi, M. Mabuchi, N. Nakamura, T. Asahina, T. Mukai, H. Kanahashi & K. Higashi, Journal of Materials Science Letters, 18 (1999) 1477-1480]. Elle est encore connue sous l'appellation de méthode par réplication. Elle consiste à recouvrir une mousse réticulée, typiquement en polyuréthane, d'une barbotine de produit réfractaire qui est ensuite séchée chauffée pour consolider le moule et éliminer le précurseur de polyuréthane. Le métal est ensuite coulé dans le moule ainsi constitué qui est ensuite détruit de façon conventionnelle.
J Banhart, dans [Progress in Materials Science 46 (2001) 559-632] fait référence à un procédé dans lequel une préforme est réalisée en sable aggloméré par un liant qui se décompose sous l'effet de la chaleur au cours de son infiltration par le métal liquide et sa solidification, ce qui permet son « débourrage » ultérieur.
Le « Fraunhofer Institute » de Bremen décrit un procédé selon lequel une préforme en granulés de polymère serait infiltrée en moulage du type « Sous- Pression », typiquement par squeeze-casting, par un alliage d'aluminium, après quoi la préforme de polymère serait éliminée par action thermique.
http://www.if arn.fraunhofer.de/index.php?seite=/2801/leichtbauwerkstoffe/offenporo ese-strukturen/ &lang=en
Cette référence est citée par l'« Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne » dans sa demande WO2008/099014.
Toutefois, tous les essais réalisés par la demanderesse en utilisant des granulés de cellulose acétate de butyrate (CAB), époxyde (EP), polyamide (PA), polyéthylène (PE), phénol formaldéhide (PF), polyméthacrylate de méthyle (PMMA), polypropylène (PP), polytétrafluoroéthylène (PTFE), polychlorure de vinyle (PVC) ou encore polyfluorure de vinylidène (PVDF) et en tentant une infiltration par coulée conventionnelle du type « basse-Pression » se sont ainsi avérés vains, du fait de la fusion du matériau polymère.
A. Berg, W. Maysenhôlder et M. Haesche du « Fraunhofer Institute », dans « Noise Réduction by Open-Pore Aluminium Foam » (2003), rapportent des productions expérimentales d'échantillons de mousse en AlSi9Cu3 par infiltration, en moulage du type « Sous-Pression » à 250 bars, de préformes de billes de polystyrène frittées. Après usinage, le polymère est éliminé des échantillons par traitement thermique de 2h à 400°C. Une alternative est toutefois proposée aux granulés de polystyrène, en l'occurrence des billes de sel.
Le brevet FR 2 921 281 du « Centre technique des Industries de la Fonderie » (CTIF) décrit un procédé dans lequel la préforme est réalisée à base de billes de sel ou de kaolin, agglomérées par un liant typiquement en polyuréthane qui se décompose au cours de l'infiltration par le métal liquide et pendant sa solidification. Les billes sont ensuite éliminées par action d'un solvant.
Cette méthode est toutefois limitative du fait de la taille et la forme des billes, de leur répartition nécessairement isotrope, de la vitesse relativement lente de dissolution de la préforme par solvant, tout comme l'aspect délicat de sa mise en œuvre, surtout dans un contexte de production industrielle.
L' « Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne », dans sa demande WO2008/099014 et son brevet correspondant EP 2 118 328, décrit un procédé dérivé dans lequel la préforme est fabriquée par mélange de particules de sel broyées, d'un liant organique thermo dégradable, typiquement de farine de grains de glucide broyés, et d'un agent mouillant, façonnage de ce produit appelé « pâte à sel » en une préforme aérée à espace poreux ouvert, suivi d'une évaporation de l'agent mouillant et d'une cuisson pour décomposer le liant puis durcir la préforme à une température de 400-500°C, puis de l'infiltration. La préforme est ensuite éliminée par un solvant. Cette méthode présente les inconvénients d'une étape de fabrication de la préforme relativement fastidieuse, nécessitant un pressage lors du formage/façonnage, ce qui limite les formes de grain accessibles, du risque de formation d'agglomérats non visibles lors du façonnage, du fait de l'agent mouillant dont l'élimination peut ne pas être totale et de l'hygrométrie ambiante, et de la nécessité d'une évaporation et d'une cuisson du type pyrolyse délicate.
Par ailleurs, la préforme obtenue est relativement fragile, ce qui rend sa manipulation malaisée, notamment pour sa mise en place dans le moule, et limite les dimensions accessibles.
D'autre part, l'évacuation de la préforme par solvant s'avère là aussi pénalisante, surtout dans un contexte de production industrielle, et le recyclage du sel est une nécessité, compte-tenu des contraintes environnementales et de coût, mais il génère également des coûts d'investissement et de production supplémentaires.
Par ailleurs, du fait de cette utilisation de sel, une teneur résiduelle en chlorures est généralement notable sur la « mousse d'aluminium » ce qui a un effet défavorable à la résistance en corrosion du produit. Cette teneur peut être réduite à un taux acceptable, mais au prix d'un rinçage adapté de la mousse, avec évidemment une incidence sur son coût.
Enfin, la forme et la distribution des porosités de la mousse obtenue sont relativement isotropes et peu maîtrisables.
Problème posé La présente invention se propose d'apporter une solution aux divers problèmes précités en autorisant :
1) La fabrication aisée de la préforme à partir de seuls granulés et d'un liant thermo destructible, voire sans liant,
2) L'obtention d'une préforme suffisamment résistante pour rendre sa manipulation aisée et obtenir des dimensions de mousses plus importantes que par les procédés de l'art antérieur, avec la possibilité d'assembler éventuellement plusieurs préformes,
3) L'obtention d'une porosité ouverte isotrope ou anisotrope parfaitement maîtrisable,
4) La possibilité d'insérer dans la préforme au cours de sa fabrication des tubes métalliques, typiquement destinés à servir de tubes d'échangeurs thermiques, mais aussi par exemple en verre du type pyrex, ou des « noyaux » pour créer dans la mousse des orifices ou autres formes vides,
5) La destruction de la préforme au cours de infiltration/solidification, totale ou presque, soit ne nécessitant qu'un étuvage rapide ultérieur, de la préforme en une poudre facilement évacuable,
6) La possibilité d'utiliser un procédé de moulage relativement standard et répandu, comme la coulée en « Basse-Pression » en moule en sable ou permanent.
Objet de l'invention
L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une mousse en alliage d'aluminium, soit un matériau à cellules ouvertes présentant une porosité typiquement de 60 à 80 %, consistant essentiellement dans l'infiltration par l'alliage d'aluminium liquide des interstices d'une préforme constituée essentiellement (soit à plus de 50% et préférentiellement à plus de 80%) d'éléments en élastomère de silicone, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
a) Fabrication des éléments constitutifs de la préforme, typiquement par extrusion à travers une filière et découpe, typiquement à l'aide d'une granuleuse, en tronçons d' élastomère de silicone,
b) Agglomération des dits éléments, typiquement par mélange à l'aide d'un malaxeur en présence de liant et formage dans un outillage du type « boîte à noyau » de moulage, ou par serrage direct dans ladite boîte à noyau ou dans un outil de formage sous presse,
c) Polymérisation naturelle ou forcée par étuvage à une température typiquement de 50 à 100°C,
d) Déboîtage de la préforme,
e) Stockage à l'air ambiant ou en étuve typiquement entre 80 et 150°C, pour évacuer les solvants,
f) Mise en place de la préforme dans un moule en sable ou métallique conventionnel,
g) Coulée de l'alliage d'aluminium dans le moule, typiquement par un procédé du type « Basse-Pression » soit comportant une surpression typiquement de 700 mbar à 1.5 bars, préférentiellement de 700 mbar à 1.0 bar, à une température typiquement de 800 à 820°C,
h) Démoulage de l'ensemble obtenu composé de la mousse d'aluminium et de silicone plus ou moins décomposé en poudre de silice,
i) Eventuellement fin de décomposition du silicone par étuvage à une température de l'ordre de 400 à 450°C et évacuation de la poudre de silice typiquement par décochage manuel ou vibration et/ou soufflage, éventuellement par eau sous pression.
Selon un mode de réalisation particulière, les dits éléments en élastomère de silicone sont formés en billes sensiblement sphériques avant l'étape b) d'agglomération. Pour ce faire, les tronçons extrudés, après découpage à l'aide d'une granuleuse, sont arrondis dans une machine à former, typiquement entre deux flasques en mouvement. Les éléments constitutifs de la préforme ont, préférentiellement, un diamètre extérieur circonscrit de 2 à 10 mm. On entend par là, dans le cas d'éléments élancés du type joncs, tubes ou cylindres, le diamètre extérieur circonscrit perpendiculairement à la longueur.
Selon un autre mode également préférentiel, ils ont une longueur de 2 à 10 mm.
Selon une variante du procédé, l'agglomération des éléments constitutifs de la préforme est réalisée à l'aide d'un liant du type silicone liquide à une teneur de 1 à 3 % exprimée en pourcentage massique.
Selon une autre variante, l'agglomération des éléments constitutifs de la préforme est réalisée à l'aide d'un liant du type résine de polyuréthane liquide à une teneur de 2 à 4 % exprimée en pourcentage massique.
On notera également qu'il est tout à fait possible d'agglomérer les éléments constitutifs de la préforme, en particulier lorsqu'il s'agit de billes, sans liant, par simple serrage dans un outillage sous presse.
Selon le mode de réalisation le plus courant, la densité de la préforme obtenue est comprise entre 0.5 et 0.8.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageuse, l'étape b) d'agglomération comporte la mise en place d'un ou plusieurs tubes, typiquement en alliage d'aluminium, pour utilisation de l'ensemble « tube plus mousse » dans la réalisation d'échangeurs thermiques à tubes, ou en verre du type pyrex, pour utilisation du produit obtenu notamment dans le domaine médical.
Préférentiellement, la préforme est préchauffée à une température typiquement de 150 à 250°C avant mise en place dans le moule.
Enfin, préférentiellement, les préformes, et la mousse d'alliage d'aluminium obtenue, ont un encombrement minimum de 50 mm x 50 mm et maximum de 350 mm x 350 mm en épaisseurs respectives de 10 à 100 mm et 15 à 80 mm.
Description de l'invention
L'invention repose sur la constatation faite par la demanderesse que l'élastomère de silicone, bien connu de l'homme du métier car utilisé pour réaliser des tubes ou cylindres comme précurseurs de canaux de tirage d'air dans les moules ou noyaux, utilisés eux-mêmes en moulage d'alliages d'aluminium, résistaient sans fondre à la coulée des dits alliages d'aluminium, soit à des températures de l'ordre de grandeur de 800°C, le métal se solidifiant à leur contact, avant de se décomposer essentiellement en poudre de silice sous l'effet de la chaleur produite lors de la coulée et de la solidification.
Ce matériau est donc apparu comme particulièrement adapté à la réalisation de préformes ou noyaux destructibles en lieu et place des préformes de billes de sel ou de kaolin ou de pâte à sel, de l'art antérieur, pour la fabrication de mousse d'aluminium par infiltration d'alliage d'aluminium dans les interstices laissés libres de ladite préforme, solidification et élimination de la poudre de silice.
A cet effet, un élastomère de silicone, par exemple connu sous les références SI 50 à 80 de la société « Plastelec » et de préférence SI 70, d'une dureté de 70 shore, est utilisé comme matériau de base.
Il est mis en forme, par exemple par extrusion, en éléments allongés de formes très variées, soit cylindres, tubes, à sections en étoiles ou polygones, pleins ou tubulaires, joncs, etc....
Les diamètres extérieurs circonscrits de ces éléments allongés, soit d'une section sensiblement perpendiculaire à l'axe d'extrusion, sont typiquement mais de façon non exclusive, de 2 à 10 mm.
Les dits éléments sont alors découpés, par exemple à l'aide d'une granuleuse, en tronçons de longueur, typiquement, mais de façon non exclusive, de 2 à 10 mm, qui seront appelés éléments constitutifs de la préforme.
Ils peuvent être à ce stade utilisés tels quels pour l'étape suivante ou façonnés, en particulier dans le cas d'éléments non creux, sous forme de billes, c'est-à-dire arrondis par exemple dans une machine à former, soit, le plus généralement, entre deux flasques en mouvement.
Les dits éléments constitutifs, éventuellement sous forme de billes, peuvent alors être, selon une variante de l'invention, agglomérés tels quels dans un outillage de serrage sous faible pression du type « boîte à noyau ».
La polymérisation est alors réalisée de façon naturelle à température ambiante ou forcée par étuvage à une température typiquement de 50 à 100°C.
Une autre variante de l'invention consiste à mélanger, par exemple dans un malaxeur du type pétrin, les dits éléments en présence d'un liant organique thermo dégradable. Celui-ci peut être notamment du type polyuréthane, par exemple du type « Isocure » de la société Ashland, à une teneur typiquement, mais de façon non exclusive, de 2 à 4 % en pourcentage massique, ou encore du type silicone liquide, par exemple « RTV » à un composant de la société « Plastelec », à une teneur typiquement, mais de façon non exclusive, de 1 à 3 % en pourcentage massique.
Le mélange est placé ensuite par exemple dans un outillage du type boîte à noyau avec une pression de serrage conventionnelle pour ce type d'outillage, et la polymérisation est alors réalisée, comme ci-dessus, de façon naturelle à température ambiante ou forcée par étuvage à une température typiquement de 50 à 100°C, préférentiellement de 80°C, pendant une demi heure à trois quarts d'heure.
On notera qu'avant ou pendant la mise en place dans l'outillage de serrage, d'autres éléments peuvent être introduits parmi les éléments constitutifs de la préforme, comme par exemple des tubes en alliage d'aluminium (ou autre), ce qui s'avère particulièrement intéressant dans le cadre de la fabrication ultérieure d'échangeurs thermiques à tubes, ou en verre de type pyrex, pour applications dans le domaine médical.
On peut également introduire parmi les éléments constitutifs de la préforme des noyaux, en sable aggloméré de moulage, ou autre matériau de préférence thermo dégradable, pour réaliser dans la mousse des orifices ou autres formes « vides », c'est-à-dire exemptes de métal.
La préforme est ensuite extraite de l'outillage de formage/serrage puis stockée pour évacuer les solvants, à l'air ambiant pendant quelques heures ou en étuve typiquement entre 80 et 150°C pendant une demi heure à deux heures.
La préforme est alors prête pour l'opération de moulage et d'infiltration par l'alliage d'aluminium liquide, qui est de préférence réalisée par coulée du type « Basse-
Pression » , la surpression du métal liquide obtenue par ce procédé, typiquement de 700 mbar à 1.5 bar, à l'issue d'une rampe de montée de 1 à 2s, facilitant la pénétration de l'alliage dans les interstices de l'a préforme.
Avant sa mise en place dans le moule, qui peut être du type « métallique permanent » ou du type « sable destructible » ou mixte, la préforme peut être préchauffée, à une température typiquement de 150 à 250°C.
On procède alors à la coulée du type « Basse-Pression » de façon classique.
L'alliage le plus couramment utilisé est du type AlSi7Mg0.6, mais tout autre type d'alliage de moulage présentant une bonne coulabilité peut être utilisé.
Dans le premier cas, la température de coulée est typiquement de 800 à 820°C. On procède au remplissage du tube et du système d'alimentation, puis la rampe de montée en pression, typiquement de 700 mbar à 1.5 bars, et préférentiellement de 700 mbar à 1 bar, est appliquée avec un temps généralement de 1 à 2s.
La pièce obtenue est alors extraite, soit par simple démoulage dans le cas d'un moule métallique, soit par destruction du moule sur grille vibrante, opération connue de l'homme du métier sous le nom de décochage.
On peut procéder à ce stade à l'ébarbage et au dressage ou usinage des faces de la pièce.
Un complément de décomposition des résidus de silicone en poudre de silice peut également être réalisé à une température de l'ordre de 400 à 450°C si l'on ne souhaite pas attendre sa décomposition naturelle au cours du refroidissement de la pièce ou si la décomposition n'est pas totale à son issue.
L'évacuation finale de la poudre de silice s'effectue généralement par vibration et soufflage d'air comprimé, éventuellement par de l'eau sous pression.
On notera que ce procédé répond parfaitement au problème posé et présente de nombreux avantages par rapport à l'état de la technique:
La fabrication de la préforme est tout à fait aisée et cette dernière est suffisamment résistante pour rendre sa manipulation facile, permettant d'obtenir des dimensions de mousse plus importantes que par les procédés de l'art antérieur.
Il est par ailleurs possible d'assembler plusieurs préformes, par exemple par collage, pour obtenir des mousses d'encombrement plus important.
En fonction de l'organisation des éléments constitutifs de la préforme, de leur choix et mixage éventuel, il est possible d'obtenir une porosité ouverte isotrope ou anisotrope, et ce de façon parfaitement maîtrisée.
L'insertion dans la préforme au cours de sa fabrication de tubes en alliage d'aluminium, typiquement destinés à servir de tubes d'échangeurs thermiques, mais aussi par exemple en verre du type pyrex, ou encore de noyaux, est tout à fait possible, alors que le mode de fabrication des préformes de l'art antérieur et/ou la nécessité d'une étape de pyrolyse, comme dans le cas de la pâte de sel, à 500°C, compromettent ce type d'opération.
La destruction de la préforme en une poudre, au cours de Γ infiltration/solidification ou ne nécessitant qu'un étuvage rapide ultérieur, est également un avantage très appréciable par rapport aux préformes de l'art antérieur pour lesquelles cette étape est souvent très pénalisante.
Enfin, le procédé de moulage utilisé, par coulée en « Basse-Pression » est tout à fait standard et répandu, sans adaptation particulière.
Dans ses détails, l'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples ci-après, qui n'ont toutefois pas de caractère limitatif. Exemples
Exemple 1
L'élastomère de silicone connu sous la référence SI 70, d'une dureté de 70 shore, de la société « Plastelec » a été utilisé comme matériau de base.
Il a été extrudé en tubes cylindriques de diamètres extérieur 3 mm et intérieur 1.7 mm.
Les éléments constitutifs de la préforme ont été obtenus par découpe à l'aide d'une granuleuse de tronçons de longueur 3 mm.
Les éléments ont été malaxés avec un liant du type silicone liquide, en l'occurrence « RTV » à un composant de la société « Plastelec », à une teneur de 2.2 % exprimée en pourcentage massique, soit 40 g de liant pour 1.6 kg de granulés cylindriques creux.
Ils ont alors été mis en place dans l'empreinte d'une boîte à noyaux de dimensions
233 mm x 233 mm x 40 mm dont ils occupaient tout l'espace.
La polymérisation s'est effectuée à l'air ambiant, avec un déboîtage au bout de 3 heures.
La préforme obtenue a été étuvée pendant 2 h à 150°C pour évacuation des solvants. La densité de la préforme obtenue, de dimensions 233 mm x 233 mm x 40 mm, était de 0.73.
La préforme a été préchauffée à 150°C et placée dans un moule en sable dont l'empreinte possédait sensiblement les mêmes dimensions.
L'alliage du type AlSi7Mg0.6 a été coulé en mode « Basse-Pression » à 815°C, avec remplissage du tube et du système d'alimentation, puis celui de l'empreinte s'est effectué lors de la montée en pression finale de 791 mbar, en 1.6 s.
Après solidification et refroidissement, le moule a été décoché sur grille vibrante, la pièce ébarbée, et les faces usinées, puis la poudre de silice restante a été éliminée par vibration et soufflage final à l'air comprimé.
La mousse obtenue avait pour dimensions 218 mm x 218 mm x 40 mm et pour poids
1.5 kg.
Sa densité calculée était de 0.8 et sa porosité ouverte de 71%. Exemple 2
Le même élastomère de silicone que précédemment a été utilisé.
Il a été extrudé en joncs, soit des cylindres pleins, de diamètre 5 mm.
Ils ont été découpés comme précédemment en tronçons de longueur 5 mm.
Les éléments ont été malaxés avec un liant du type silicone liquide, en l'occurrence
« RTV » à un composant de la société « Plastelec », à une teneur de 2 % exprimée en pourcentage massique, soit 30 g de liant pour 1.6 kg de granulés cylindriques pleins.
Ils ont alors été mis en place dans l'empreinte d'une boîte à noyaux de dimensions
233 mm x 233 mm x 40 mm dont ils occupaient tout l'espace.
Deux noyaux de moulage cylindriques, en sable aggloméré, de diamètre 35 mm et de longueur 40 mm, soit sur toute l'épaisseur de la préforme, et deux tubes en alliage d'aluminium du type AA 5086 de diamètre extérieur 12 mm et d'épaisseur 0.8 mm, selon une direction perpendiculaire aux noyaux, ont également été placés au cœur de l'ensemble.
La polymérisation s'est effectuée en partie en étuve pendant 1 h à 80°C, puis à température ambiante, avec un déboîtage au bout de 2 heures au total.
La préforme obtenue n'a pas été étuvée.
La densité de la préforme obtenue, de dimensions 233 mm x 233 mm x 40 mm, était de 0.73.
La préforme a été préchauffée à 150°C et placée dans un moule en sable dont l'empreinte possédait sensiblement les mêmes dimensions.
L'alliage du type AlSi7Mg0.6 a été coulé en mode « Basse-Pression » à 809°C, avec remplissage du tube et du système d'alimentation, puis celui de l'empreinte s'est effectué lors de la montée en pression finale de 720 mbar, en 1.4 s.
Après solidification et refroidissement, le moule a été décoché sur grille vibrante, la pièce ébarbée, et les faces usinées, puis la poudre de silice restante a été éliminée par vibration et soufflage final à l'air comprimé.
La mousse obtenue avait pour dimensions 225 mm x 225 mm x 40 mm et pour poids 1.4 kg.
Sa densité calculée était de 0.7 et sa porosité ouverte de 74%.
On y retrouve les deux orifices d'un diamètre sensiblement de 35 mm et traversant la mousse dans toute son épaisseur, laissés par les noyaux, ainsi que les tubes en alliage d'aluminium, en l'occurrence dans une direction perpendiculaire aux noyaux, et sur tout une longueur de la mousse.
Claims
Procédé de fabrication d'une mousse en alliage d'aluminium, soit un matériau à cellules ouvertes présentant une porosité typiquement de 60 à 80 %, consistant essentiellement dans l'infiltration par l'alliage d'aluminium liquide des interstices d'une préforme constituée essentiellement d'éléments en élastomère de silicone, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
a) Fabrication des éléments constitutifs de la préforme, typiquement par extrusion à travers une filière et découpe en tronçons d'élastomère de silicone, b) Agglomération des dits éléments, typiquement par mélange à l'aide d'un malaxeur en présence de liant et formage dans un outillage du type « boîte à noyau » de moulage, ou par serrage direct dans ladite boîte à noyau ou dans un outil de formage sous presse,
c) Polymérisation naturelle ou forcée par étuvage à une température typiquement de 50 à 100°C,
d) Déboîtage de la préforme,
e) Stockage à l'air ambiant ou en étuve typiquement entre 80 et 150°C, pour évacuer les solvants,
f) Mise en place de la préforme dans un moule en sable ou métallique conventionnel,
g) Coulée de l'alliage d'aluminium dans le moule, typiquement par un procédé du type « Basse-Pression » soit comportant une surpression typiquement de 700 mbar à 1.5 bars, préférentiellement de 700 mbar à 1.0 bar, à une température typiquement de 800 à 820°C,
h) Démoulage de l'ensemble obtenu composé de la mousse d'aluminium et de silicone plus ou moins décomposé en poudre de silice,
i) Eventuellement fin de décomposition du silicone par étuvage à une température de l'ordre de 400 à 450°C et évacuation de la poudre de silice typiquement par décochage manuel ou vibration et/ou soufflage, éventuellement par eau sous pression.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les dits éléments en élastomère de silicone sont formés en billes sensiblement sphériques avant l'étape b) d'agglomération,
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les éléments constitutifs de la préforme ont un diamètre extérieur circonscrit de 2 à 10 mm,
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les éléments constitutifs de la préforme ont une longueur de 2 à 10 mm,
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'agglomération des éléments constitutifs de la préforme est réalisée à l'aide d'un liant du type silicone liquide à une teneur de 1 à 3 % exprimée en pourcentage massique,
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'agglomération des éléments constitutifs de la préforme est réalisée à l'aide d'un liant du type résine de polyuréthane liquide à une teneur de 2 à 4 % exprimée en pourcentage massique,
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la densité de la préforme est comprise entre 0.5 et 0.8,
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que l'étape b) d'agglomération comporte la mise en place d'au moins un tube typiquement en alliage d'aluminium ou en verre du type pyrex,
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la préforme est préchauffée à une température typiquement de 150 à 250°C avant mise en place dans le moule.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que les préformes et la mousse obtenue ont un encombrement minimum de 50 mm x 50 mm et maximum de 350 mm x 350 mm en épaisseurs respectives de 10 à 100 mm et 15 à 80 mm.
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