WO2019106285A1 - Garniture de moule de cuisson - Google Patents

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Gaël CHAVATTE
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    • B29K2905/00Use of metals, their alloys or their compounds, as mould material
    • B29K2905/02Aluminium

Definitions

  • the present invention relates to the manufacture of a mold member for molding a tread of a tire.
  • mold elements are generally made from a matrix of friable material, preferably plaster. To remove the matrix of friable material, it must be destroyed in order to release the mold element obtained.
  • This matrix incorporates strips for forming the tread patterns and which will be secured in the mold member during molding thereof. It is only the destruction of the matrix that releases these lamellae.
  • the slats must be able to hold in place during the injection of aluminum and exit easily during demolding of the mold member. This is all the more complex when the injection of aluminum is carried out under pressure.
  • the object of the invention is to provide a device and a method for manufacturing a mold element for molding a tread that is both reusable and that allows slats to be positioned in the tread element. mold while ensuring both its position during injection pressure and easy removal during demolding of the mold member.
  • the device according to the invention is a device for manufacturing a mold element for molding a tread by injection of aluminum under pressure, it is characterized in that it comprises a matrix and a steel counterfoil, said matrix and said counterfoil defining a chamber and that the matrix comprises slots in which are inserted lamellae, said slots having a width greater than the thickness of the lamella so that said slats being able to exit the slot during demolding of the mold member out of the chamber and the slots are blind.
  • the width of the slit chosen is a compromise between the strength of the slat during the injection of aluminum under pressure and the ease of demolding of said slat.
  • the slots are blind because it allows to limit the depression of the strip because they open only on one side and do not cross the matrix.
  • the width of the slit is between 102% and 150% of the thickness of the slat. This game is sufficient to allow easy release of the coverslip.
  • the slots may have a width between + 0.01mm and + 0.20mm, preferably +0.030mm and +0.070mm of the thickness of a lamella
  • the width of the slit is between 105% and 120% of the thickness of the slat.
  • the slots have an insertion depth greater than 4 mm. This minimum depth makes it possible to guarantee the resistance of the lamella during the injection of the aluminum.
  • the slots have a depth less than or equal to 25 mm.
  • the slots have an insertion depth less than or equal to 12 mm.
  • the slots have an insertion depth less than or equal to 8 mm.
  • the counterfoil comprises an aluminum inlet channel disposed at the rear of said counterfoil. This position is particularly convenient for injecting aluminum and it leaves the impression of the arrival channel at the rear of the molded part which has no effect on the tread.
  • the slats are made of steel.
  • the slats are straight.
  • the slats are curved
  • the corrugated lamellae That is to say that they have a series of curves that can have different heights and that can be longitudinal with respect to the length of the slat. It is possible to combine several shapes of lamellae in the same mold.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a mold element for molding a tread in the device with at least one of the preceding features, the method is characterized in that it comprises the following steps:
  • the slots are made by electroerosion.
  • the slots are made by laser machining in a water jet.
  • Laser machining in a water jet is described in particular in US patent 2016/0 368 090.
  • the filling pressure of the aluminum is between 20 kN and 150 kN.
  • the filling phase is divided into two phases: a first phase to bringing the fluid to a first cavity and filling the chamber, a second phase to maintain the pressure in the fluid in the chamber to ensure its proper filling especially during solidification and to compensate for the shrinkage phenomenon.
  • a piston keeps the pressure in the chamber.
  • the method comprises the implementation of a holding pressure in the chamber, and said holding pressure is greater than the filling pressure.
  • the holding pressure of the aluminum is less than 530 kN.
  • FIG. 1 is a view of a tool receiving the device for manufacturing a mold element for molding a tread according to the invention
  • FIG. 2 is a perspective view of an intermediate counterfoil
  • FIG. 3 is a perspective view of a counterform with an aluminum inlet channel
  • FIG. 4 is a view of a mold element with a matrix according to the invention.
  • the tool 6 illustrated in FIG. 1 comprises two parts 60 and 61 intended to close with each other.
  • the part 60 is equipped with a die 2 and the part 61 with a counterfoil 3.
  • the die 2 and the counterfoil 3 define a chamber 5.
  • This chamber 5 is in the hollow form of the mold element 1.
  • the counterfoil 3 comprises an inlet channel 30 disposed at the rear of the counterfoil 3 (FIG. 3) or laterally (FIG. 2).
  • the arrival of the lateral casting allows a better filling for complex sculptures and easier to automate.
  • the arrival of the casting at the back of the mold is more suitable for simple sculptures.
  • the arrival channel 30 passes through the thickness of the counterfoil and opens into the chamber 5.
  • the funnel-shaped inlet channel 30 is preceded by a cavity 31 in symmetrical shape with two arms 311 each terminated by a substantially circular space 310.
  • Upstream means what is located before in the path of the aluminum under pressure, and downstream what is located after.
  • This cavity 31 makes it possible to collect and store at its ends in the spaces 310 the oxides and dirt arriving in the feed channel.
  • the matrix 2 is for example made of steel with slots 20 in which steel strips 4 are placed.
  • the slots 20 are made by conventional machining, by electroerosion with for example copper electrodes, by laser machining or by laser machining in a water jet.
  • the dimensions of the slots 20 are such that there is a clearance between the strip 4 and the slot.
  • the slot 20 is sufficiently wide so that each strip 4 is able to exit the slot during demolding of the mold member 1 of the chamber 5 while being sufficiently narrow so that it remains in place during the injection of aluminum under pressure.
  • the clearance may be between 0.01mm and 0.20mm depending on the size of the blade and preferably between 0.03mm and 0.07mm.
  • the coverslip has a length, a height and a thickness.
  • the blade 20 may have different shapes: straight, curved or corrugated in the direction of its length. It can also have a variable height to achieve more or less deep cuts in the tread.
  • the manufacturing method of the mold element 1 is broken down as follows:
  • the matrix 2 is made of steel
  • the matrix 2 is mounted on the part 60 of the tooling 6,
  • the mold element 1 is demolded with the slats

Abstract

La présente invention se rapporte à un dispositif de fabrication d'un élément de moule (1) pour le moulage d'une bande de roulement par injection d'aluminium sous-pression, il est caractérisé en ce qu'il comprend une matrice (2) et une contreforme (3) en acier, ladite matrice (2) et ladite contreforme (3) définissant une chambre (5) et que la matrice (2) comprend des fentes (20) dans lesquelles sont insérées des lamelles (4), lesdites fentes ayant une largeur supérieure à l'épaisseur de la lamelle de sorte que les lamelles (4) étant apte à sortir de la fente (20) lors du démoulage de l'élément de moule (1) hors de la chambre (5) et que les fentes (20) ont une profondeur d'insertion inférieur ou égal à 25 mm. La largeur de la fente (20) choisie est un compromis entre la tenue de la lamelle (4) lors de l'injection de l'aluminium sous pression et la facilité de démoulage de ladite lamelle. Les fentes sont borgnes car cela permet de limiter l'enfoncement de la lamelle car elles ne débouchent que d'un côté et ne traversent pas la matrice.

Description

GARNITURE DE MOULE DE CUISSON
La présente invention se rapporte à la fabrication d'un élément de moule pour le moulage d'une bande de roulement d'un pneumatique .
Ces éléments de moule sont généralement fabriqués à partir d'une matrice en matériau friable, de préférence en plâtre. Pour retirer la matrice de matériau friable, il faut la détruire de façon à libérer l'élément de moule obtenu.
Cette matrice intègre des lamelles permettant de former les sculptures de la bande de roulement et qui seront solidarisées dans l'élément de moule lors du moulage de celui- ci. C'est seulement la destruction de la matrice qui permet de libérer ces lamelles.
L'inconvénient de l'utilisation de ce type de matrice est qu'elle est à usage unique ce qui n'est pas écologique d'une part et qu'il en faut environ une douzaine pour faire la totalité d'un moule de pneumatique.
D'autre part, les lamelles doivent pouvoir tenir en place lors de l'injection de l'aluminium et sortir facilement lors du démoulage de l'élément de moule. Ceci est d'autant plus complexe quand l'injection de l'aluminium est réalisée sous pression .
L'objet de l'invention est de proposer un dispositif et un procédé de fabrication d'un élément de moule pour le moulage d'une bande de roulement qui soit à la fois réutilisable et qui permette de positionner des lamelles dans l'élément de moule tout en garantissant à la fois sa position lors de l'injection sous pression et son retrait facile lors du démoulage de l'élément de moule.
Le dispositif selon l'invention est un dispositif de fabrication d'un élément de moule pour le moulage d'une bande de roulement par injection d'aluminium sous-pression, il est caractérisé en ce qu'il comprend une matrice et une contreforme en acier, ladite matrice et ladite contreforme définissant une chambre et que la matrice comprend des fentes dans lesquelles sont insérées des lamelles, lesdites fentes ayant une largeur supérieure à l'épaisseur de la lamelle de sorte que lesdites lamelles étant apte à sortir de la fente lors du démoulage de l'élément de moule hors de la chambre et que les fentes sont borgnes. La largeur de la fente choisie est un compromis entre la tenue de la lamelle lors de l'injection de l'aluminium sous pression et la facilité de démoulage de ladite lamelle. Les fentes sont borgnes car cela permet de limiter l'enfoncement de la lamelle car elles ne débouchent que d'un côté et ne traversent pas la matrice.
Avantageusement, la largeur de la fente est comprise entre 102 % et 150 % de l'épaisseur de la lamelle. Ce jeu est suffisant pour permette un démoulage facile de la lamelle. Par exemple, les fentes pourront avoir une largeur comprises entre +0,01mm et +0,20mm, préférentiellement +0, 030mm et +0, 070mm de l'épaisseur d'une lamelle
Avantageusement, la largeur de la fente est comprise entre 105 % et 120 % de l'épaisseur de la lamelle.
Avantageusement, les fentes ont une profondeur d'insertion supérieure à 4 mm. Cette profondeur minimum permet de garantir la tenue de la lamelle lors de l'injection de 1 ' aluminium.
Avantageusement, les fentes ont une profondeur inférieure ou égale à 25 mm.
Avantageusement, les fentes ont une profondeur d'insertion inférieure ou égale à 12 mm.
Avantageusement, les fentes ont une profondeur d'insertion inférieure ou égale à 8 mm. Selon une disposition particulière, la contreforme comprend un canal d'arrivée d'aluminium disposé à l'arrière de ladite contreforme. Cette position est particulièrement pratique pour injecter l'aluminium et elle laisse l'empreinte du canal d'arrivée à l'arrière de la pièce moulée ce qui n'a pas de conséquence sur la bande de roulement.
Avantageusement, les lamelles sont en acier.
Selon une première disposition les lamelles sont droites .
Selon une deuxième disposition les lamelles sont courbes
Selon une troisième disposition les lamelles ondulées. C'est-à-dire qu'elles présentent une suite de courbes qui peuvent avoir des hauteurs différentes et qui peuvent être longitudinale par rapport à la longueur de la lamelle. Il est possible de combiner plusieurs formes de lamelles dans un même moule .
L'invention porte également sur un procédé de fabrication d'un élément de moule pour le moulage d'une bande de roulement dans le dispositif avec au moins une des caractéristiques précédentes, le procédé est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:
- réalisation d'une matrice en acier,
- création de fentes dans la matrice,
- insertion de façon amovible de lamelles dans les fentes ,
- injection d'aluminium sous pression dans la chambre.
Avantageusement, les fentes sont réalisées par électroérosion.
Avantageusement, les fentes sont réalisées par usinage laser dans un jet d'eau. L'usinage laser dans un jet d'eau est notamment décrit dans le brevet US 2016/ 0 368 090.
Avantageusement, la pression de remplissage de l'aluminium est comprise entre 20 kN et 150 kN. La phase de remplissage se décompose en 2 phases : une première phase pour amener le fluide jusqu'à une première cavité et remplir la chambre, une deuxième phase pour maintenir en pression le fluide dans la chambre afin de garantir son bon remplissage en particulier lors de la solidification et pour compenser le phénomène de retrait. Une fois la chambre remplie, un piston permet de maintenir la pression dans la chambre.
Avantageusement, le procédé comprend la mise en œuvre d'une pression de maintien dans la chambre, et ladite pression de maintien est supérieure à la pression de remplissage
Avantageusement, la pression de maintien de l'aluminium est inférieure à 530 kN.
D'autres avantages pourront encore apparaître à l'homme du métier à la lecture des exemples ci-dessous, illustrés par les figures annexées, donnés à titre d'exemple :
— La figure 1 est une vue d'un outillage recevant le dispositif de fabrication d'un élément de moule pour le moulage d'une bande de roulement selon l'invention,
— La figure 2 est une vue en perspective d'une contreforme intermédiaire,
— La figure 3 est une vue en perspective d'une contreforme avec un canal d'arrivée d'aluminium,
- La figure 4 est une vue d'un élément de moule avec une matrice selon l'invention.
L'outillage 6 illustré figure 1 comprend deux parties 60 et 61 destinées à se fermer l'une avec l'autre. La partie 60 est équipée d'une matrice 2 et la partie 61 d'une contreforme 3. Lorsque que les deux parties 60 et 61 sont réunies la matrice 2 et la contreforme 3 définissent une chambre 5. Cette chambre 5 constitue en creux la forme de l'élément de moule 1.
La contreforme 3 comprend un canal d'arrivée 30 disposé à l'arrière du contreforme 3 (figure 3) ou latéralement (figure 2 ) . L'arrivée de la coulée latérale permet un meilleur remplissage pour les sculptures complexes et plus facile à automatiser .
L'arrivée de la coulée à l'arrière du moule est plus adaptée pour les sculptures simples. Le canal d'arrivée 30 traverse l'épaisseur de la contreforme et débouche dans la chambre 5.
On peut voir figure 3 que le canal d'arrivée 30 en forme d'entonnoir est précédé d'une cavité 31 en forme symétrique avec deux bras 311 terminés chacun par un espace 310 sensiblement circulaire. On entend par amont ce qui est situé avant dans le parcours de l'aluminium sous pression, et aval ce qui est situé après. Cette cavité 31 permet de recueillir et stocker à ses extrémités dans les espaces 310 les oxydes et des saletés arrivant dans le canal d'alimentation.
La matrice 2 est par exemple en acier avec des fentes 20 dans lesquelles on place des lamelles 4 en acier. Les fentes 20 sont réalisées par usinage classique, par électroérosion avec par exemple des électrodes en cuivre, par usinage laser ou par usinage laser dans un jet d'eau. Les dimensions des fentes 20 sont telles qu'il existe un jeu entre la lamelle 4 et la fente. La fente 20 est suffisamment large pour que chaque lamelle 4 est apte à sortir de la fente lors du démoulage de l'élément de moule 1 de la chambre 5 tout en étant suffisamment étroite pour qu'elle reste en place lors de l'injection de l'aluminium sous pression. Le jeu pourra être compris entre 0,01mm et 0,20mm selon la dimension de la lamelle et de préférence entre 0,03mm et 0 , 07mm.
Dans la présente description on conviendra que la lamelle présente une longueur, une hauteur et une épaisseur. La lamelle 20 peut présenter différentes formes: droite, courbée ou ondulée dans le sens de sa longueur. Elle peut également avoir une hauteur variable pour réaliser des découpures plus ou moins profondes dans la bande de roulement.
Le procédé de fabrication de l'élément de moule 1 se décompose de la façon suivante:
on réalise la matrice 2 en acier,
on crée des fentes 20 dans ladite matrice 2, on insère différentes types de lamelles selon la sculpture recherchée pour la bande de roulement,
on réalise la contreforme 3,
on monte la matrice 2 sur la partie 60 de l'outillage 6,
on monte la contreforme 3 monté sur la partie 61 de
1 ' outillage 6
on ferme l'outillage 6,
on injecte de l'aluminium sous pression dans la cavité 31 puis dans la chambre 5 par le canal 30,
une fois la chambre remplie, on maintient sous pression l'aluminium dans la chambre 5 à l'aide d'un piston (non représenté) ,
on laisse refroidir, les lamelles 20 vont se fixer dans 1 ' aluminium,
on démoule l'élément de moule 1 avec les lamelles
20.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de fabrication d'un élément de moule (1) pour le moulage d'une bande de roulement par injection d'aluminium sous-pression caractérisé en ce qu'il comprend une matrice (2) et une contreforme (3) en acier, ladite matrice (2) et ladite contreforme (3) définissant une chambre (5) et en ce que la matrice (2) comprend des fentes (20) dans lesquelles sont insérées des lamelles (4), lesdites fentes (20) ayant une largeur supérieure à l'épaisseur de la lamelle, de sorte que lesdites lamelles (4) sont aptes à sortir de la fente (20) lors du démoulage de l'élément de moule (1) hors de la chambre (5) et en ce que les fentes sont borgnes.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur de la fente (20) est comprise entre 102 % et 150 % de l'épaisseur de la lamelle (4) .
3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la largeur de la fente (20) est comprise entre 105 % et 120 % de l'épaisseur de la lamelle ( 4 ) .
4. Dispositif selon 1 une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les fentes (20) ont une profondeur supérieure à 4 mm.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les fentes (20) ont une profondeur inférieure ou égale à 25 mm.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les fentes (20) ont une profondeur inférieure ou égale à 12 mm.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les fentes (20) ont une profondeur inférieure ou égale à 8 mm.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que la contreforme (3) comprend un canal d'arrivée (30) d'aluminium disposé à l'arrière de ladite contreforme (3) .
9. Dispositif selon 1 ' une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que les lamelles (4) sont en acier.
10. Dispositif selon 1 ' une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que les lamelles
Figure imgf000010_0001
sont droites.
11. Dispositif selon 1 ' une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que les lamelles
Figure imgf000010_0002
sont courbes.
12. Dispositif selon 1 ' une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que les lamelles
Figure imgf000010_0003
sont ondulées.
13. Procédé de fabrication d'un élément de moule (1) pour le moulage d'une bande de roulement dans le dispositif selon une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:
- réalisation d'une matrice (2) en acier,
- création de fentes (20) dans la matrice (2),
- insertion de façon amovible de lamelles (4) dans les fentes (20) injection d'aluminium sous pression dans la chambre
(5)
14. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que les fentes (20) sont réalisées par électroérosion.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 14, caractérisé en ce que les fentes (20) sont réalisées par usinage laser dans un jet d'eau.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que la pression de remplissage de l'aluminium dans la chambre (5) est comprise entre 20 kN et 150 kN
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que ledit procédé comprend la mise en œuvre d'une pression de maintien dans la chambre (5) , et en ce que ladite pression de maintien est supérieure à la pression de remplissage.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que la pression de maintien dans la chambre (5) est inférieure à 530 kN.
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