La présente invention concerne un récipient de cuisson domestique comprenant un fond et une paroi latérale moins épaisse que le fond et dont la face intérieure, sauf à ses extrémités, est engendrée par une droite, ainsi qu'un procédé pour la fabrication de ce récipient.
La forme des récipients de cuisson domestiques connus, casseroles, poêles, fait-tout, est conditionnée par leur procédé de fabrication, de sorte que l'on est obligé de donner à ces ustensiles, non la forme optimale résultant de l'utilisation, mais une forme possible. II en résulte la nécessité de fabriquer des récipients de types divers, par des procédés divers, chaque type étant plus ou moins bien adapté aux aliments à cuire et à la cuisiniére utilisée.
L'emboutissage donne lieu à des épaisseurs constantes uniformes et à une absence de dépouille.
Le fluotournage permet d'obtenir des épaisseurs variables localisées sur une partie de la circonférence, les épaisseurs restant radialement constantes.
Le repoussage ne permet d'obtenir que des récipients à épaisseur obligatoirement constante.
Le matriçage-estampage présente davantage de possibilités, mais il est compliqué et coûteux du fait qu'il exige plusieurs opérations effectuées dans des matrices différentes pour obtenir une pièce unique.
La fonderie par moules destructibles ne permet pas d'obtenir des épaisseurs suffisamment faibles; d'autre part, I'état de surface obtenu est relativement grossier.
La fonderie en coquille par gravité permet d'obtenir un état de surface meilleur mais encore insuffisant. Cependant, ici aussi, il n'est pas possible d'obtenir une paroi latérale de faible épaisseur.
La fonderie sous pression est le seul procédé de fonderie permettant d'obtenir un état de surface satisfaisant. Par contre, elle ne permet pas d'obtenir, entre parties minces et épaisses, un contraste d'épaisseur suffisant. De plus, la présence du bossage important qui correspond à l'attache de la poignée sur une paroi de faible épaisseur accentue le risque d'apparition de cloques, de soufflures ou de retassures internes.
En pratique, on trouve dans le commerce, d'une part des récipients bon marché obtenus par emboutissage, d'épaisseur constante et faible, qui conviennent pour les cuisiniéres à flamme, d'autre part des récipients obtenus par fonderie, de masse et d'épaisseur importantes, destinés à être utilisés avec les cuisiniéres électriques.
Dans les premiers, I'attache de la poignée est en général fixée par un rivetage supportant mal les chocs thermiques répétés et le fond se gondole rapidement. Dans les seconds, l'attache de la poignée vient parfois d'une piéce, de fonderie, le fond est épais et reste plan, mais la paroi latérale est d'épaisseur inutilement importante.
Dans les deux cas, la surface extérieure de la paroi latérale se détériore par action de la chaleur, par action de la flamme débordante ou par remontée d'air chaud, et la délimitation de la paroi latérale polie ou émaillée par rapport au fond est difficile et peu esthétique.
L'invention a pour but de fournir un récipient de cuisson domestique léger, dont le fond ne se gondole pas et dont la paroi latérale est à la fois protégée contre l'action directe des gaz chauds et délimitée par rapport au fond.
A cet effet, le récipient selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte au bas de la paroi latérale une collerette extérieure dont la surface extérieure est en forme générale de V, la branche inférieure de ce V développant une surface conique raccordée au fond, sa branche supérieure de raccordement avec la paroi latérale étant curviligne, la concavité de cette courbe étant tournée vers l'extérieur.
Selon l'invention, ce récipient peut être obtenu par moulagematriçage, c'est-à-dire par injection de métal ou alliage liquide dans une matrice et mise sous pression de ce métal par un poin çon descendant dans la matrice jusqu'à ce que l'espace compris entre ces deux éléments corresponde à la forme du récipient à obtenir.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du récipient selon l'invention et illustre son procédé de fabrication.
Les fig. I et 2 sont respectivement une vue en plan, une coupe selon Il d'une casserole.
Les fig. 3 à 7 sont des coupes partielles représentant l'appareillage de moulage-matriçage dans les différentes étapes de la fabrication d'une casserole. Dans la fig. 3, I'appareil est ouvert et vide; dans la fig. 4, le métal liquide est en place; dans la fig. 5, le poin çon est descendu dans la matrice pour réaliser le moulage-matri çage; dans la fig. 6, le poinçon est retiré de la matrice; enfin, dans la fig. 7, la casserole est démoulée.
Sur ces figures, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes repéres.
Le récipient que représentent les fig. 1 et 2 est une casserole, mais les formes ci-dessous décrites s'appliquent aussi bien à des poêles ou à des fait-tout.
La casserole (I) comprend un fond (11) d'épaisseur constante et plus grande que celle des casseroles embouties, mais inférieure à celle des casseroles coulées selon la technique antérieure, et une paroi latérale (12) d'épaisseur plus faible, présentant une légère dépouille, de l'ordre de 1 à 5 degrés; I'épaisseur de cette paroi latérale peut être constante ou aller en diminuant de bas en haut.
Le fond est raccordé à la paroi latérale par l'intermédiaire d'une collerette en V (13). La paroi latérale est munie, à sa partie supérieure, d'une part d'une partie tronconique (15), d'autre part d'un bossage (14) destiné à servir d'attache de poignée. Lorsque le récipient est un fait-tout, la paroi latérale comporte deux bossages disposés dans un plan de symétrie du récipient.
Les dimensions de la collerette sont importantes; dans le cas des casseroles réalisées, le sommet de la collerette dépasse de 10 à 12 mm l'aplomb de la face extérieure (121) de la paroi latérale (12). Sa section par un plan axial présente ainsi qu'il a été exposé une section en V. La branche inférieure (131) du V est constituée par une droite inclinée de 45 sur le fond, tandis que sa branche supérieure est constituée par un arc de cercle (132) de
15 mm de rayon, tangent à la face extérieure (121) de la paroi latérale. Une partie cylindrique (133) de hauteur réduite (1 à 2 mm) peut être prévue au sommet de la collerette.
Cette forme favorise la protection du revêtement éventuellement appliqué sur la face extérieure (121) de la paroi latérale (12): émaillage, polissage, anodisation, téflonage ou autre; elle permet la conservation de l'aspect esthétique de la casserole même après de nombreux cycles de chauffage.
La partie tronconique supérieure (15) facilite la verse et permet l'emboîtement des différents modèles d'une série classique de cinq casseroles, favorisant ainsi un empilage stable.
A titre d'exemple, une casserole dite de 20 centimètres, présente, au sommet de la collerette, un diamètre de 220 mm; à mihauteur, le diamètre pris sur la face extérieure (121) de la paroi latérale (12) est de 200 mm, la hauteur hors-tout est de 100 mm et l'épaisseur du fond de 4,2 mm; le diamètre intérieur à la base de la partie tronconique supérieure (15) est de 196 mm, I'épaisseur de la paroi latérale (12) varie de 3 mm à la jonction avec la collerette (13) à 1,8 mm à la base de la partie tronconique (15).
La fabrication de ce récipient par les procédés classiques est impossible. Il a donc été fait appel à un procédé de moulagematriçage connu en lui-même, mais qui n'a été mis en oeuvre que dans des domaines totalement différents.
Ce procédé consiste à amener un métal ou un alliage liquide dans la partie inférieure d'un moule métallique (2) comprenant une matrice (22-23) et un poinçon (21) et d'appliquer, sur ce métal ou alliage, une pression obtenue par la descente du poinçon dans la matrice. Cette pression, exercée sur le poinçon par une presse verticale non représentée, fait pénétrer le métal dans la cavité comprise entre le poinçon et la matrice.
La matrice comprend une semelle (23) fixée sur la table de la presse, et des chapes latérales (22) placées sur la semelle; ces chapes peuvent se déplacer latéralement vers l'extérieur lors du démoulage, selon la fig. 7. Le poinçon (21) est fixé sur le plateau mobile de la presse, bien centré par rapport à la matrice.
La semelle (23) est creusée en (231) de façon à reproduire la partie de la surface extérieure du récipient à réaliser située en dessous de la partie cylindrique (133) de la collerette (13).
L'ensemble constitué par les chapes latérales (22) reproduit, sur sa paroi intérieure (221), la partie supérieure de la surface extérieure du récipient, de façon à constituer, avec la partie creuse de la semelle, une empreinte en reproduisant la face extérieure.
L'ensemble des chapes porte également, au-dessus de sa paroi (221), une partie tronconique (222).
Le poinçon (21) comprend une partie inférieure (211) reproduisant la face intérieure du récipient, surmontée d'une partie tronconique (212) susceptible d'assurer, lors de la fermeture du moule, un contact étanche, même sous des pressions élevées, avec la partie tionconique (222) de la paroi intérieure des chapes (22).
Un support (213) complète le poinçon.
De préférence, on prévoit, dans la zone centrale de la semelle (23), un dispositif de chauffage; cette même zone et les autres parties du moule peuvent en outre être munies d'un système de refroidissement, afin de permettre le contrôle des échanges thermiques entre le métal liquide et les parois du moule.
L'appareillage fonctionne ainsi qu'il est expliqué ci-dessous.
En début d'opération, I'appareil est dans la position illustrée par la fig. 3; le poinçon est dégagé, les chapes en position de moulage, c'est-à-dire fermées. La course du plateau mobile de la presse est réglée en fonction de la hauteur du moule et du volume du récipient à obtenir. Un poteyage est appliqué sur les parties de l'outillage destinées à venir au contact du métal à mouler: ce poteyage peut comprendre une crème graphitée sur laquelle est appliquée, par pulvérisation, une couche de graphite en poudre.
Lorsque l'alliage à mouler est à base d'aluminium et de magnésium, on peut également utiliser un poteyage contenant du graphite et de la poudre d'aluminium.
On injecte ensuite, selon la fig. 4, une quantité dosée (200) de métal ou d'alliage liquide préalablement traité à l'aide d'un flux, puis l'on fait descendre le poinçon jusqu'à ce que la fermeture assurée par les parties tronconiques (212) et (222) du poinçon et des chapes soit parfaitement étanche.
Après refroidissement, on dégage le poinçon (21) selon la fig. 6, puis l'on déplace latéralement les chapes, ainsi que le représente la fig. 7. Il ne reste plus qu'à extraire la casserole terminée (1).
La semelle doit être parfaitement horizontale afin d'éviter que le métal emprunte un parcours préférentiel dans la cavité lors de la descente du poinçon. L'outillage utilisé comprend une semelle avec fond rapporté comportant l'empreinte (231). L'ensemble de l'outillage est réalisé par exemple dans un acier à 5% de chrome d'une dureté, mesurée selon la méthode dite de Rockwell C, de 50. Le poinçon et le fond rapporté de la semelle peuvent être exécutés en cupro-béryllium trempé et revenu, ce qui augmente considérablement la durée de l'outillage.
On cite à titre d'exemple une casserole dite de 18 cin, dont les dimensions sont les suivantes:
Diamètre extérieur à mi-hauteur .. ..... 180 mm
Diamètre intérieur à la base du bec verseur............ verseur 176 mm
Hauteur totale extérieure ........ 90 mm
Epaisseur du fond............ fond 3,8 mm
Epaisseur minimale de la paroi latérale . . . . 2,5 mm
Dépouille intérieure .................... 2
Hauteur du sommet de la collerette 16 mm
Diamètre extérieur au sommet de la collerette .................... 200 mm
Volume de métal liquide injecté ..... ..... 430 cm3
La presse utilisée est d'une puissance de 2000 kilonewtons, la pression finale exercée sur le métal est de 650 bars. La vitesse de descente du poinçon varie de 2 à 4,50 mètres par minute.
Suivant l'alliage utilisé, le cycle de fabrication entre deux pièces consécutives est de 25 à 45 secondes.
Les alliages d'aluminium utilisés à titre d'exemple sont les suivants: a) A-S 13, contenant 13% de silicium, b) A-S 5, contenant 5% de silicium, c) A-S 7 Ti, contenant 7% de silicium, 0,25% de titane, 0,8% de
fer et 0,30% de manganèse, d) A-G 6 S, contenant 6% de magnésium et 0,8 à 1% de silicium, e) A-G 10 Be, contenant 10% de magnésium et 0,04% de béryl
lium.
Le tableau suivant donne, pour chacun de ces alliages, la nature du flux utilisé, les températures du métal liquide injecté et de l'outillage, et les duretés obtenues, mesurées par la méthode dite de Brinell H, au moyen d'une bille de 10 mm sous une charge de 10000 newtons, appliquée pendant 30 secondes.
(Tableau en fin de brevet)
Il est précisé qu'un flux de lavage est constitué par un mélange de chlorures alcalins parfois additionnés de fluorures ou de cryolithe; on peut donner, comme exemple de composition: 45% de chlorure de potassium, 45% de chlorure de sodium, 10% de fluorure double d'aluminium et de sodium (AlF3 . 3NaF). Ces flux sont parfois additionnés de produits d'affinage de grains, tels que le titane, le bore (cas des alliages b et c). La carnalite, utilisée pour les alliages au magnésium, est un chlorure double de magnésium et potassium (MgCl2 . KCl).
Il est possible d'insérer dans le moule des inserts en un métal différent de celui qui est coulé.
Ce procédé permet d'obtenir le récipient par une opération unique et dont l'automatisation est aisée. De plus, il n'y a aucune perte de matière première, la totalité du matériau injecté étant utilisée sans aucune chute. Il en résulte une économie importante
de main-d'oeuvre et de matière première.
Le procédé décrit permet d'obtenir directement, en une seule
opération, des formes comprenant des épaisseurs très contractées et de haute qualité, par exemple des récipients ayant une paroi
latérale de 1,5 mm et un fond de 5 mm. II s'applique facilement à
l'aluminium et à de nombreux alliages de ce métal: alliages hypoet hypersiliciés, alliages au magnésium, et autres alliages.