CH343355A - Procédé de fabrication d'un objet métallique en plusieurs couches et objet obtenu par ce procédé - Google Patents

Description

Procede de fabrication d'un objet metallique en plusieurs couches et objet obtenu par ce procede La presente invention concerne un procdde de fabrication d'un objet mdtallique en plusieurs cou- ches, selon lequel an applique sur une face dune Plaque mince en mdtal ferreux, un mince film en un mdtal ductile resistant ä la corrosion, et an moule contre ce film un corps en mdtal contenant au fnoins de 1'aluminium. L'invention comprend egalement un objet obtenu par ce procede et constituant de prefd- rence une semelle de fer ä repasser.

11 est de pratique courante de former la Plaque de Base ou semelle d'un fer ä repasser electrique en moulant un corps en aluminium ou alliage d'alu- minium dans lequel est noye un 616ment de chauf- fage dlectrique du type en forme de tige. De telles Plaques de base pr6sentent une conductibilitd ther- mique elevee, une resistance 61evee ä la corrosion et sont d'un faible poids. Elles ont, en outre, une appa- rence agreable mais elles prdsentent 1e desavantage de comporter une surface de repassage susceptible de se rayer et de se decolorer ä 1'usage bien quelle sofft en alliage dur d'aluminium.

La presente invention vise ä remddier ä cet incon- venient et 1e procedd qui en fait 1'objet est caract6- risd en ce qu'on moule ledit corps par matrieage sous Pression de telle maniere qu'il n'y ait pas forma- tion d'alliage entre 1e film et la Plaque de metal ferreux, cette derniere et 1e film ayant au plus Bubi un rechauffement pr6alable inf6rieur ä leur point de fusion et la temp6rature de la matrice etant main- tenue en dessous de la limite qui ferait couler la Plaque ou 1e film au cours du moulage.

Le dessin annexe represente, ä titre d'exemple, une forme de mise en ocuvre du procede faisant 1'objet de 1'invention ainsi qu'une forme d'execution de 1'objet obtenu par ce procdde. La fig. 1 est une vue en perspective, partielle- ment en coupe, montrant une semelle complete de fer ä repasser.

La fig. 2 est une vue en coupe d'un ddtail ä plus Brande schelle de la fig. 1.

La fig. 3 est une vue sch6matique en perspec- tive montrant 1'op6ration de pulverisation.

La fig. 4 est une vue partiellement en coupe montrant les matrices dune machine ä mouler et un 616ment de chauffage pour chauffer un film puM- ris6 sur la semelle. La fig. 5 est une vue en coupe partielle ä travers les matrices dela fig. 4 apres qu'elles ont Ute ferm6es et que 1e mAal a 6t6 forc6 dans celle-ci.

La fig. 6 est une vue en plan par-dessous de la semelle complete telle quelle est retirde de la matrice. La fig. 7 est une vue ä plus Brande 6chelle d'un detail montrant comment la Pression du m6tal matrice ddforme la coquille d'acier inoxydable.

La fig. 8 est un dessin dune microphotographie de la structure de diffdrentes couches de m6tal dans la semelle, agrandie environ 400 fois.

Bien que 1e proc6d6 selon 1'invention sofft appli- cable ä la fabrication d'autres objets m6talliques en plusieurs couches, il est reprdsent6 ä titre d'exemple, comme dtant appliqu6 ä une Plaque de base ou semelle pour fer ä repasser qui, comme reprdsente aux fig. 1 et 2, comprend un corps principal moule 1 en aluminium ou alliage d'aluminium, de prefe- rence en un alliage d'aluminium relativement dur. Un dlement de chauffage 2 est noye (ans 1e corps 1 et a la forme (Tune tige autour de laquelle 1e corps est moula comme il va etre decrit plus loin. Les extremites 3 de 1'element 2 font saillie vers 1e haut ä partir de la surface du corps moule pour etre liees ä des conducteurs electriques d'alimentation. La sur- face inferieure du corps est reliee ä un mince reve- tement d'acier inoxydable ou gaine 4, par exemple de 1'acier de 0,3 mm environ d'epaisseur qui est solidement assemble au corps par un film interme- diaire 5 de m6tal ductile tel que de 1'aluminium, du molybdene ou de 1'acier inoxydable. Une telle cons- truction de semelle est applicable indiffdremment ä des fers ä repasser ä vapeur ou ä sec. Celle repre- sentee ä la fig. 1 est appliquee ä un fer ä repasser ä vapeur comprenant une chambre 6 de production de vapeur et des passages de distribution de vapeur 7 moules Jans 1e m6tal du corps.

0n va maintenant decrire 1e procedd de fabri- cation de la semelle dont il vient d'etre question. Le mince revetement d'acier inoxydable 4 est tour d'abord forme par tout procede approprie tel que decoupage, etirage ou etampage ä la forme repre- sentee ä la fig. 3. Ce revetement 4 comporte une bride peripherique 10 reunie au corps plat de la plaque par un rebord 12 qui forme 1e rebord tourne vers 1e haut de la surface de repassage comme indique ä la fig. 2, et une paire de pattes perforees 11 s'eten- dant lateralement.

La surface du revetement qui est visible au dessin est soumise ä une Operation de sablage en utilisant de preference du sable ayant une finesse de 23 ä 31 mailles au cm' pour que toute la surface soit rugueuse ou rayee. Elle est ensuite degraissee de maniere appropriee.

Le revetement 4 est ensuite maintenu Jans la position dressee de la fig. 3 (ans un cadre approprie non represente, et est soumis ä un jet de m6tal de maniere ä pulveriser Sur ce revetement un film mince 14 comme indique (ans la partie superieure de la fig. 3. Le m6tal est applique ä la plaque suivant une epaisseur de 0,125 ä 0,2 mm au moyen d'un pisto- let de pulverisation 15 de type connu, Jans lequel 1e metal ä pulveriser est amene au pistolet sous forme d'un fil ou tige 16 et est fondu (ans une flamme de haute temp6rature et ensuite est souffle (ans un cou- rant 17 Sur la surface ä pulveriser. <BR>

Plusieurs metaux se sont reveles satisfaisants pour la formation du film, notamment de 1'aluminium ou des alliages d'aluminium, du molybdene ou de 1'acier inoxydable. Tous ces mdtaux presentent une resistance elevee ä la corrosion, ils sont aisement appliques au moyen d'un pistolet de metallisation, sont ductiles et forment un assemblage ou joint solide avec la surface sablee du revetement 4. De plus, an a constate que ces mAaüx fournissent des surfaces satisfaisantes Sur lesquelles 1e corps principal en aluminium de 1'objet peut etre matrice.

Apres avoir termine la pulverisation, 1e revete- ment 4 est place (ans une matrice telle que celle indiquee ä la fig. 4. L'ensemble comprend une paire de matrices 18 et 19 montees (ans des parties de la machine de moulage indiquee en 20. 11 est preferable de maintenir les matrices ä une temperature d'environ 260 C ä 316 C pour empecher un refroidissement trop rapide du metal moule. La gaine 4 est montee (ans une cavite peu profonde menagee (ans la matrice 18 et est supportee par 1'engagement de petites chevilles de position 21 avec les pattes per for6es 11.

La matrice 19 est munie de goujons 23 faisant saillie et qui penetrent (ans les trous 24 menages Jans la matrice 18 pour assurer 1e reperage des deux matrices et la coincidence des cavites formees (ans celle-ci. La matrice 19 comporte des trous appropries destines ä recevoir les extremites 3 de 1'element de chauffage 2 pour supporter celui-ci Jans la cavite de Sorte qu'ä 1'exception 'de ces extremites ledit element est completement noye (ans 1'alliage d'alu- minium lorsqu'il est mouIe.

Avec la gaine montee (ans la matrice 18, un brüleur ä gaz 28 oscillant est amene entre les matrices separees comme represente ä la fig. 4 et sert ä chauffer 1e film pulverise Sur la surface de la gaine 4 ä une temperature d'environ 425 C. Cette tempera- ture West pas critique et peut etre comprise entre environ 316 C et 540 C. Le but de ce chauffage intermediaire est d'assurer que 1e mAal matrice s'ecoule (ans les interstices de la surface de metal pulvdrisee. Si ce metal etait refroidi trop rapidement, il ferait pont par-dessus la surface rugueuse et ne constituerait pas un joint solide avec 1e film puW- rise. L'operation de chauffage ne necessite que quel- ques secondes car il ne s'agit que de prechauffer 1e film de metal pulverise. D'autres types de moyens de chauffage peuvent etre utilises pour chauffer 1e film pulverise. Le brüleur 25 est ensuite bascule RTI ID="0002.0550" WI="8" HE="4" LX="1862" LY="1892"> pour etre eloigne et la machine de moulage est actionnee pour amener les matrices 18 et 19 (ans la position de moulage representee ä la fig. 5.

Cette machine de moulage est munie d'un cylindre d'alimentation 31 comportant ä son sommet une ouverture 32 de versage conduisant ä un alesage 28 d'alimentation contenant un piston 30. L'alesage traverse 1e cylindre 31 et s'etend vers une depression 29 formee (ans la matrice 19 et communiquant avec les cavites pratiquees (ans les matrices.

Lorsque 1e piston 30 est retire, du metal fondu est verse (ans 1'alesage 28 du cylindre 31 par 1'ouver- ture 32 et 1e piston est ensuite avance pour forcer ce m6tal fondu sous une pression elevee (ans les cavites des matrices.

Dans la mise en Oeuvre du procede decrit, an a trouve qu'il etait desirable pour aider ä la formation d'un assemblage ou joint solide et continu, de fournir 1e metal fondu ä une vitesse elevee et ä une pression elevee. La temperature doit etre suffisante pour per- mettre au metal de s'dcouler librement mais ne doit pas Ure suffisamment elevee pour favoriser un alliage entre 1e film 5 et la gaine 4 en acier inoxy- dable. Par exemple, en moulant la semelle representee 1e metal fondu peut eire amen6 ä la machine de moulage ä une temperature d'environ 732e C. Le piston force ensuite 1e metal dans la matrice sous une pression de 530 ä 840 kg/cm', de preference 700 kg/cm-. 11 est egalement desirable d'utiliser une vitesse elevee pour 1e piston et dans un exemple qui a donnd des resultats satisfaisants an a utilise un piston de 63,5 mm de diametre, se deplagant ä une vitesse d'environ 135 m par minute, bien que des joints solides aient etd obtenus avec des vitesses de piston de 50 m par minute. Dans ces conditions, 1e metal matrice forme un joint intime avec 1e film pulverise sur toute son etendue et remplit complete- ment les cavites menagees dans la matrice pour former une plaque de Base ou semelle de la forme desiree. Apres que 1e metal a ete injecte dans la matrice, an 1e laisse pendant 15 ä 20 secondes, temps pendant lequel 1e metal fondu se solidifie et 1e rnou- lage complet peut etre enleve de la matrice en vue dune operation subsequente.

La fig. 6 montre 1'aspect du moulage composite tel qu'enleve de la matrice. Cette vue montre la sur- face exterieure de la gaine 4 ; an y remarque une bavure 35 faisant saillie au-delä de la bride 10, cette bavure etant formee normalement dans la matrice de meme que 1e bouchon de metal formant une masse- lotte 36 encore attachee au moulage. Apres que 1e moulage a ete enleve de la matrice, la masselotte 36, la bavure 35 et la bride 10 du revetement 4 sont decoupes par etampage ou meules pour former la semelle finie representee ä la fig. 1.

Le proc@d6 a ete ddcrit en relation avec la forma- tion dune semelle pour un fer ä repasser ä vapeur dans quel cas, comme represente ä la fig. 6, la semelle, lorsqu'elle est enlevee de la matrice, prAente dans sa surface interieure une Serie de rainures 38 se terminant chacune par une depression 37 circu- laire. Dans 1'operation finale de finissage, des lumieres de decharge de vapeur sont perforees ä travers les depressions 37 de Sorte qu'ä 1'usage du fer ä repasser, la vapeur peut etre dechargee vers 1e bas sur la surface de repassage de la gaine 4 et peut etre distribuee Sur laRTI ID="0003.0279" WI="11" HE="4" LX="566"LY="2147"> surface ä repasser ä travers les rainures 38. Pour la formation de ces rainures et depressions telles que representees ä la fig. 7, la matrice 18 presente des saillies 40. La gaine etant placee initialement dans la matrice Sur des chevilles 21, la surface plane arriere de cette gaine 4 vient en prise avec les parties superieures des saillies 40 mais la pression elevee du metal de la matrice realisec pendant 1'operation de matricage force la gaine 4 en acier inoxydable de venir en contact intime avec la surface de la matrice 18 Sur toute son etendue et moule la gaine 4 Sur les saillies 40 de la matrice 18 pour produire les rainures et les depressions. Lacier inoxydable et la couche pulverisee Sur celui-ci sont suffisamment ductiles pour resister ä la deformation et ä l'operation de fagonnage .pendant 1e matrigage sans rompre 1e joint entre 1e film pulverise et la gaine d'acier inoxydable. Le metal moule 41 ä la fig. 7, adhere aux parties en depressions et au fond des rainures 37 et 38 aussi bien que les surfaces planes de la gaine 4.

La fig. 8 est un dessin dune microphotographie dont 1'agrandissement lineaire est de 400, dune section transversale dune semelle de fer ä repasser fabriquee selon 1e procede decrit. La gaine d'acier inoxydable 4 presente une surface rugueuse, sablee 50 dans laquelle 1e film de metal pulverise a penetre. La matrice metallique du corps 1 a rendu compact 1e film de metal pulverise 5 1e for@ant dans la surface rugueuse sous une pression elevee et s'est egalement unie au film pulverise 5 comme indique par la ligne 51. Le film pulverise presente ainsi un joint m6ca- nique solide avec la gaine d'acier inoxydable et un joint solidement lie au corps moule 1 en aluminium.

Des objets composites fabriques par 1e procede decrit presentent une resistance mecanique elevee et une resistance au choc thermique egalement elevee. Des semelles de fer ä repasser construites selon 1e procede decrit ont ete soumises ä des operations repet6es dans lesquelles elles ont tont d'abord ete chauffees ä environ 3160 C et ont ete plongees ensuite dans de 1'eau de 10 ä 15,5,1 C sans qü'il se produise de d6t6rioration ou d'affaiblissement apparent du lien entre la plaque d'aluminium 1 et la gaine 4 en acier inoxydable.

La resistance mecanique et thermique elevee du joint entre la matrice d'aluminium moulde et la gaine d'acier inoxydable est due en grande partie ä 1'ab- sence dune structure fragile en alliage ferro-alumi- nium ä la surface intermediaire 50 entre la gaine d'acier inoxydable 4 et 1e film de metal pulv6ris6 5. De plus, la ductilite duRTI ID="0003.0551" WI="9" HE="4" LX="1462" LY="1771"> m6tal intermediaire dans 1e film pulverise rend 1e joint composite entre 1e corps principal 1 et la gaine 4 capable de resister ä des chocs thermiques considerables sans Ure affaibli ou separe. Ort suppose, en outre, que la combinaison de chaleur et de pression qui force 1e film de metal pulverise en contact intime avec la surface rugueuse du corps m6tallique ferreux provoque l'apparition dune liaison moleculaire qui fournit une solide adhe- sion continue entre 1e corps m6tallique ferreux et les parties metalliques pulverisdes et moulees et assure dgalement une bonne conductibilite thermique entre eux. Dans 1e joint ainsi forme, les molecules des deux metaux sont forcees en contact intime et en alignement tel que les forces mo16culaires devien.- nent energiquement actives comparativement ä une action d'alliage entre les deux metaux. La surface rugueuse du corps metallique ferreux est importante en ce qu'elle facilite la formation d'un joint meca- nique entre les deux metaux, car les pointes saillantes de ladite surface rugueuse produisent des pressions localisees extremement elevees contre 1e metal pul- verise lorsque la pression de matricage force 1e metal pulverise sur la surface rugueuse pendant 1'operation de moulage.

Le procede tel que decrit ci-dessus peut eire applique sans modification lorsque 1e film de metal pulverise est du metal contenant de 1'aluminium ou de 1'acier inoxydable. Avec une pulverisation de molybdene il est cependant desirable de diminuer 1'operation de chauffage avec un brüleur 25 car 1e molybdene commence ä s'oxyder ä environ 3160 C. A 1'usage les matrices sont habituellement chauffees, ou deviennent rapidement chaudes, ä une temp6ra- ture d'environ 2600 ä 316 C et l'operation inter- m6diaire de chauffage avec 1e brüleur 25 peut etre evitee ou diminuee lorsque la<U>ja</U> aine 4 est pulverisee avec du molybdene qui West pas chauffe au-dessus de 2601) C avant 1'operation de moulage. Le procede decrit, bien qu'applicable en parti- culier ä la fabrication de semelle de fer ä repasser, est egalement applicable, dune facon generale, ä la fabrication d'objets en aluminium matrices presen- tant un metal ferreux tel que de 1'acier inoxydable lie ä une partie par un film ductile de metal pulve- ris6 dans des conditions telles qu'on evite la formation d'un film d'alliage ferro-aluminium brisant ä la sur- face intermediaire entre les metaux differents.

Bien que 1e procede decrit utilise, de preference, une combinaison d'acier inoxydable comme metal de gaine, certains metaux ductiles resistant ä la cor- rosion comme film pulverise et un alliage d'alumi- nium comme matiere matricee pour produire les semelles de fer ä repasser, ce procede pourrait eire applique ä d'autres metaux ferreux et an peut utiliser d'autres revUements metalliques pulverises de ducti- bilit6 suffisante pour etre lies mecaniquement ä la surface rugueuse du revetement ou gaine ä des tem- p6ratures et ä des pressions utilisees dans 1e moulage d'aluminium tels que, par exemple, du cuivre et des alliages de cuivre ou de metaux ferreux autres que de 1'acier inoxydable.

Claims (17)

1. REVENDICATIONS I. Procede de fabrication d'un objet metallique en plusieurs couches, selon lequel an applique sur une face dune plaque mince en mAal ferreux, un mince film en un metal ductile resistant ä la corro- sion, et an moule contre ce film un corps en metal contenant au moins de l'aluminium, caracterise en ce qu'on moule ledit corps par matricage sous pres- sion de teile maniere qu'il n'y ait pas formation RTI ID="0004.0274" WI="13" HE="4" LX="304" LY="2351"> d'alliage entre 1e film et la plaque de metal ferreux, cette derniere et 1e film ayant au plus Bubi un rechauf- fement prealable inferieur ä leur point de fusion et la temperature de la matrice Aant maintenue en dessous de la limite qui ferait couler la plaque ou Je film au cours du moulage. II. Objet obtenu par 1e procede selon la reven- dication I. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procede selon la revendication I, caracterise en ce que 1e metal ferreux est de 1'acier inoxydable.
2. 2. Procede selon la revendication I, caracterise en ce qu'on applique 1e mince film par pulverisation.
3. 3. Procede selon la revendication I, caracterise en ce qu'on rend prealablement rugueuse la surface de la plaque de metal. ferreux ä laquelle 1e film est applique.
4. 4. Procede selon la revendication I et la sous- revendication 3, caracterise en ce que ladite surface est rendue rugueuse par jet de sable.
5. 5. Procede selon la revendication 1 et les sous- revendications 3 et 4, caracterise en ce qu'on utilise du sable de 23 ä 31 mailles au centimetre.
6. 6. Procede selon la revendication I, caracterise en ce qu'on polit la surface exposee de la plaque de metal ferreux.
7. 7. Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que 1e film est en aluminium. B.
8. Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que 1e film est en molybdene.
9. 9. Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que 1e film est en acier inoxydable.
10. 10. Procede selon la revendication I, caraeterise en ce que 1e film a une epaisseur comprise entre 0,125 et 0,2 mm.
11. 11. Procede selon la revendication 1 et la sous- revendication 10, caracterise en ce qu'on chauffe 1e film prealablement ä une temperature de fordre de 425- C.
12. 12. Procede selon la revendication I, caracterise en ce qu'on maintient 1e metal avant d'etre injecte dans la matrice ä une temperature n'excedant pas 760,) C.
13. 13. Procede selon la revendication I et la sous- revendication 12, caracterise en ce qu'on maintient 1e metal avant d'etre injecte dans la matrice ä une temperature d'environ 732 C.
14. 14. Procede selon la revendication I, caracterise en ce qu'on injecte 1e metal ä une pression comprise entre 490 et 840 kg/cm2.
15. 15. Procede selon la revendication 1 et la sous- revendication 14, caracterise en ce qu'on injecte 1e metal ä une pression d'environ 700 kg/cm'.
16. 16. Procede selon la revendication I, caracterise en ce qu'on refroidit 1'objet moule apres 1'operation d'injection.
17. 17. Objet selon la revendication I1, caracterise en ce qu'il constitue une semelle de fer ä repasser.