Logo Euroceram Carte d'Europe
Page d'accueilPrésentation des régions participant au réseauPrésentation du tissu céramique dans les régions participant au réseauCalendrier des séminairesNewsletter en ligneAddressesAsk questions to expertsAdministering SME's data
FR  |  ENGL
Pressage de tuiles en céramique: équipement et programme de compaction
Dr. José Luis Amorós Albaro
INSTITUTO DE TECNOLOGÍA CERÁMICA DE LA UNIVERSIDAD JAUME I DE CASTELLÓN

Etant donné l’importance de la fabrication des tuiles de céramique par pressage, aussi bien dans le monde (environ 3500 millions m2 par an, approximativement 45000 millions de tuiles par an) et dans la région économique de Valence en Espagne, laquelle englobe l’Instituto de Tecnología Cerámica de l’Universitat Jaume I (385 million m2 par an, 14% de la production mondiale) les presses et les programmes de compaction typiquement utilisés dans cette industrie ont été choisis comme exemples d’équipements industriels et de leur fonctionnement.

Actuellement, les presses utilisées sont de type hydraulique, c’est-à-dire que la pression que transmettent les poinçons est obtenue grâce à un fluide pressurisé, habituellement de l’huile (figure 6). Les parties principales d’une presse hydraulique sont illustrées schématiquement ci-dessous.


Figure 6: Presse hydraulique pour la fabrication de tuiles en céramique

(i.)  Le système d’alimentation (figure 7) a pour objectif de remplir la cavité avec de la poudre granulée (habituellement produite par séchage-granulation ( » spray drying « )), de la répartir régulièrement et d’enlever la pièce compactée. Le système est constitué d’un cadre de métal rectangulaire, avec des barres fixées à l’intérieur (normalement arrangées transversalement à la direction d’alimentation) comme séparateurs, appelées  » réglets « . Elles forment un ensemble permettant de répartir la poudre de la façon la plus homogène possible dans la cavité. Le système est chargé par un entonnoir qui a été préalablement rempli de la poudre conditionnée (mélangée, tamisée…) (figure 6).


Figure 7: Système d’alimentation et distribution de la poudre à presser

(ii.)  (ii) Système hydraulique, constitué d’ :

  • un container d’huile, normalement ajusté à la structure rigide de la presse ;
  • une unité centrale hydraulique, capable de fournir la quantité nécessaire d’huile à la pression requise pour réaliser les différentes opérations impliquées dans le cycle de pressage. L’unité hydraulique comprend un moteur électrique, une pompe à piston et un échangeur thermique, lequel garde l’huile dans un intervalle de viscosité convenable (2.0-3.2ºE). Le container d’huile est habituellement ajusté à la structure rigide de la presse ;
  • un système pour multiplier la pression au niveau du circuit hydraulique qui transmet la pression au poinçon haut.

(iii.)  (iii) Le système de pressage (figure 6) lequel comprend les éléments mécaniques qui mènent à bien la compaction de la poudre à presser et l’éjection subséquente de la pièce. Ces éléments sont situés dans la structure rigide de la presse. Les principaux éléments sont :

  • le cadre mobile, auquel les poinçons ou le poinçon, dépendant du nombre et de la taille des pièces à produire, sont fixés magnétiquement (figure 8) ;
  • la matrice contenant les cavités, dont le nombre et la taille dépendent du nombre et de la taille des pièces à produire, et les poinçons bas mobiles, lesquels sont logés dans les cavités de la matrice (figure 8).


Figure 8: Moule de la presse pour la fabrication de tuiles en céramique

(iv.)  Système de contrôle automatique, lequel règle le cycle de pressage électroniquement.

Les actions combinées et synchronisées réalisées par les éléments principaux de la presse, laquelle réalise les différentes étapes du pressage, sont appelées  » programme de compaction  » ou  » cycle de pressage « . Le cycle de pressage (ou programme de compaction) typiquement utilisé dans la fabrication de tuiles en céramique comprend les étapes suivantes :

  • remplissage du moule
  • premier cycle de pressage
  • enlèvement de l’air
  • second cycle de pressage
  • éjection de la tuile

Le programme complet, qui dure environ 3,5 secondes peut être suivi à l’aide des figures 9, 10 et 11.


Figure 9: Programme de compaction

Le cycle débute par l’avancée du système de remplissage (A), chargé de la poudre à presser, vers la cavité de la presse. A ce moment, le cadre mobile et le poinçon bas sont dans leur position la plus élevée et il n’y a pas de pression dans le circuit hydraulique principal (figure 10).


Figure 10: Programme de compaction. Remplissage de la matrice.

Quand le système de remplissage est immobile au-dessus de la cavité, la première descente du poinçon bas a lieu et la cavité commence à se remplir. La descente du poinçon (pente du segment CD) est très rapide de sorte que le poinçon atteint rapidement la fin de sa première descente (D), laquelle détermine l’épaisseur du lit de la poudre à presser.

Lorsque le système de remplissage revient (E), une lame placée à l’avant du système, appelée le  » racloir « , enlève l’excès de poudre de la cavité.

Une fois la cavité remplie, le poinçon bas descend vers un second point (F) amenant la poudre pour la compaction (figure 11). Cela se passe quand le cadre mobile commence à descendre. En traçant la courbe représentant la position du cadre mobile en fonction du temps, 3 segments sont observés: une première descente rapide (EG), une seconde plus lente (GH), qui est plus difficilement détectable sur ce type de graphique et finalement un segment horizontal (HI), dans lequel le cadre mobile reste directement sur le lit de la poudre à presser.


Figure 11: Programme de compaction. Compaction – éjection

Le premier pressage commence alors, augmentant la pression sur la couche de poudre (JL), tandis que le cadre descend (M).

Lorsque le premier pressage est fini, la pression chute dans le circuit hydraulique et sur la couche de poudre, avec une légère élévation du cadre due aux effets des amortisseurs (N). Cela a lieu quand l’enlèvement de l’air commence, le cadre mobile s’élève et reste à une position haute pour faciliter l’évacuation de l’air resté dans la couche de poudre.

Après l’enlèvement de l’air, le second pressage débute (O). La courbe montante montre 2 étapes bien distinctes. Une première étape durant laquelle la pression requise est fournie par l’unité centrale hydraulique (OP) et une seconde étape durant laquelle le système pour multiplier la pression fournit la pression nécessaire (PQ) pour achever le second pressage.

Après avoir atteint la pression maximum programmée pour le second pressage, la pression chute dans le circuit hydraulique principal (QR) et le cadre mobile s’élève (ST), initiant l’éjection de la tuile avec la montée du poinçon inférieur (UV). Dans ce cas l’éjection a lieu simultanément et le poinçon bas bouge avec le cadre mobile jusqu’à ce que la pièce soit en dehors de la cavité.

Le cycle suivant démarre quand le cadre mobile est retourné à sa position initiale, avec l’avancée du système d’alimentation et le retrait du matériau compacté précédemment formé.

Le tableau 1 montre la durée de chaque étape du cycle de pressage à un taux de pression de 17 courses/minute.

PRESSING STEP DURATION (s) %

Cavitiy filling

Top punch descent

First pressing

De-airing time

Second pressing

Ejection

Repositioning top punch

1.338

0.394

0.320

0.955

0.278

0.077

0.075

39

12

9

28

8

2

2

TOTAL 3.437 100

Table 1: Durée des étapes du cycle de compaction

          
Issues  |  Table of Content