CH642910A5 - Procede d'assemblage d'un fond composite d'ustensile culinaire en acier inoxydable. - Google Patents
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Description
La présente invention concerne un procédé d'assemblage d'un fond composite d'ustensile culinaire en acier inoxydable comprenant au moins une couche de métal ayant une conductibilité thermique supérieure à celle de l'acier inoxydable, cette couche étant sous la forme d'une pièce découpée dans une plaque ou une tôle, appliquée sur la face extérieure du fond de l'ustensile. L'invention concerne également un ustensile culinaire muni d'un fond composite assemblé par ce procédé.
L'assemblage en série de fonds composites d'ustensiles culinaires du genre précité, dans lesquels le métal ayant une conductibilité thermique supérieure à celle de l'acier inoxydable et, par exemple, l'aluminium ou le cuivre, s'effectue généralement par brasage de la couche de ce métal sur le fond de l'ustensile. II n'a, jusqu'à présent, pas été possible d'effectuer de manière automatique l'ensemble des opérations requises pour cet assemblage. En effet, la réalisation d'un assemblage de bonne qualité requiert l'application, entre la couche de métal ayant une conductibilité thermique supérieure à celle de l'acier inoxydable et la surface du fond de l'ustensile destinée à recevoir, d'une couche de brasure métallique et d'une couche de flux, ou d'une couche de mélange de brasure et de flux, ayant une composition aussi homogène et une épaisseur aussi uniforme que possible. Actuellement, cette application est effectuée essentiellement de manière manuelle, par exemple en appliquant tout d'abord au pinceau une couche de flux, sous forme d'une pâte, sur la surface du fond de l'ustensile, puis en saupoudrant cette couche par une poudre de brasure, ou encore en appliquant en une seule opération une couche de mélange pâteux de flux et de brasure sur la surface de l'ustensile.
Par conséquent, l'assemblage des fonds composites, dont toutes les autres opérations, telles que la mise en place relative des corps des ustensiles et des pièces en métal ayant une conductibilité thermique plus élevée que celle de l'acier, ainsi que le chauffage ultérieur des ensembles comprenant le corps de l'ustensile, la couche ou les couches de flux et de brasure et la pièce de métal, pour provoquer le brasage, peuvent être effectuées de manière automatique, subit un ralentissement qui entraîne une diminution notable du rendement et une augmentation importante du prix de revient final des ustensiles.
La présente invention a précisément pour but de fournir un procédé d'assemblage permettant de réaliser en une seule opération et de manière automatique l'application de la couche de mélange homogène de poudres de brasure métallique et de flux sur la surface du fond de l'ustensile ou de la pièce en métal ayant une conductibilité thermique supérieure à celle de l'acier.
A cet effet, ce procédé présente les caractéristiques spécifiées dans la revendication 1.
Pour effectuer la pulvérisation électrostatique, on peut utiliser tout dispositif connu approprié, comprenant un ou plusieurs pistolets de projection électrostatique de poudres, notamment un dispositif de projection automatique.
Dans le cas où la couche de métal ayant une conductibilité thermique supérieure à celle de l'acier inoxydable est une couche d'aluminium ou d'alliage d'aluminium, on utilise de préférence, comme poudre de brasure, une poudre constituée par des particules d'aluminium ou d'alliage d'aluminium, notamment une poudre d'alliage . aluminium/silicium ayant une teneur en silicium comprise entre 10 et 12% en poids et, comme poudre de flux, une poudre obtenue par mélange intime de fluorure d'aluminium et de fluorure de potassium, en proportion pondérale comprise entre 53 et 55% de A1F3 pour 45
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à 47% de KF, suivi de l'humidification de ce mélange jusqu'à consistance pâteuse et, finalement, du séchage de la pâte à température de 200° C.
D'excellents résultats ont été obtenus en utilisant un mélange renfermant Vi en poids de poudre de brasure à base d'aluminium ou d'alliage d'aluminium et % en poids de poudre de flux.
De préférence, l'épaisseur de la couche de mélange de poudres de brasure métallique et de flux est légèrement plus élevée que la limite supérieure du domaine de granulométrie de ce mélange.
Avantageusement, le mélange de poudres de brasure et de flux est soumis, lors de sa préparation ou tout au moins avant son application sur le substrat, à un traitement ayant pour effet de mettre ce mélange sous forme d'agglomérats composites formés de particules de poudre de brasure et de poudre de flux adhérant entre elles, la composition globale de ces agglomérats étant la même que celle du mélange, et leur granulométrie restant dans les limites appropriées à la projection électrostatique. Cela permet d'éviter une éventuelle ségrégation des constituants du mélange (c'est-à-dire, d'une part la poudre de brasure et, d'autre part, la poudre de flux) qui pourrait se produire, à cause des différences de conductibilité électrique entre la poudre de brasure et la poudre de flux, au cours de la projection électrostatique du mélange sur le substrat.
Un tel traitement peut, par exemple, consister en l'adjonction au mélange de poudres de brasure et de flux d'un liant sous forme fluide, en particulier sous forme d'une solution d'un solvant volatil, ou simplement d'un liquide volatil, cette adjonction étant effectuée tout en malaxant le mélange, de manière à former une pâte dont on élève ensuite la température tout en continuant à la malaxer, de manière à provoquer l'évaporation du solvant ou du liquide volatil, jusqu'à obtention d'une masse pulvérulente sèche.
Comme liant, on peut utiliser, par exemple, au moins une résine organique, notamment une résine acrylique et, plus particulièrement, un polyalkylméthacrylate choisi de préférence parmi les polymères suivants: polyméthylméthacrylate, polyéthyméthacrylate, po-lypropylméthacrylate, polybutylméthacrylate, polyamylméthacrylate et polynonylméthacrylate, ces polyalkylméthacrylates ayant de préférence une masse moléculaire de 25000 à 250000.
Comme solvant du liant, dans le cas où ce dernier est constitué par un ou plusieurs polyalkylméthacrylates, on peut utiliser, par exemple, un hydrocarbure aromatique tel que le toluène, le xylène, etc., ou un mélange de tels hydrocarbures, ou encore un hydrocar- . bure aliphatique ou un mélange d'hydrocarbures aliphatiques tel ^ qu'une fraction légère de pétrole.
Pour améliorer l'adhérence de la couche de mélange de poudre de brasure et de poudre de flux sur la surface du substrat sur lequel cette couche est appliquée, il peut être avantageux de mouiller cette surface, avant application de cette couche, par un liquide approprié tel que l'alcool éthylique ou l'eau, cette dernière renfermant, de préférence, un agent tensio-actif. Le mouillage peut être effectué de toute manière convenable, par exemple par immersion dans le liquide de mouillage, pulvérisation de ce liquide sur la surface à mouiller ou encore mise de cette dernière en contact avec une atmosphère saturée en vapeur de ce liquide.
Exemple 1:
Pour réaliser l'assemblage d'un fond composite de casserole en acier inoxydable au chrome/nickel (18/8), comprenant une plaque circulaire d'aluminium, ayant une épaisseur de 2 mm, on dépose d'abord, par pulvérisation électrostatique sur la surface extérieure du fond du corps de la casserole, une couche ayant une épaisseur uniforme de 0,3 mm d'un mélange homogène renfermant Vî en poids de poudre de brasure en alliage aluminium/silicium, renfermant 12% en poids de silicium et de granulométrie comprise entre 150 et 250 |i, et % en poids de poudre de flux à base de fluorure d'aluminium et fluorure de potassium. Cette poudre de flux est constituée par le produit résultant du mélange intime de 54 parties en poids de poudre de A1F3 et 46 parties en poids de poudre de KF, suivi de l'humidification de ce mélange jusqu'à l'obtention d'une consistance pâteuse et, finalement, de séchage de la pâte à 195° C et de son broyage de manière à obtenir une poudre de granulométrie suivante:
entre 100 et 200 n environ 30% en poids entre 60 et 100 p. environ 30% en poids inférieur à 60 n environ 40% en poids
On place ensuite la plaque d'aluminium sur la surface du fond de la casserole ainsi revêtue et l'on soumet l'ensemble d'abord à un préchauffage à 380° C, pendant environ 75 s, sous une pression de 100 Newtons/cm2, puis à un chauffage par induction à 610° C, pendant 15 à 20 s, de manière à provoquer le brasage mutuel des différentes parties du fond de la casserole.
Exemple 2:
On procède de la même manière que dans l'exemple 1, mais en recouvrant, en outre, la surface libre de la plaque d'aluminium,
après sa mise en place sur le fond de la casserole, par une couche de mélange de poudre de brasure et de poudre identique à la première couche et en appliquant sur cette couche un couvre-fond en acier inoxydable (chrome/nickel 18/8) constitué par une plaque circulaire de 2 mm d'épaisseur recouvrant complètement la plaque intermédiaire en aluminium.
On effectue ensuite le préchauffage et le chauffage par induction de l'ensemble ainsi obtenu, pour produire le brasage, de la façon indiquée dans l'exemple 1.
Exemple 3:
On procède comme dans l'exemple 1, mais en utilisant, comme mélange de poudre de brasure et de poudre de flux, un mélange composé de 50% en poids de la poudre de flux et 50% en poids de la poudre de brasure en alliage aluminium/silicium, ce mélange ayant subi un traitement consistant en une adjonction progressive d'alcool éthylique à 99%, jusqu'à une proportion totale de 200 g d'alcool pour 1 kg de poudre sèche, tout en malaxant lentement et continuellement le mélange à la température ambiante, puis en un chauffage de la pâte homogène ainsi obtenue à environ 50° C, de manière à provoquer l'évaporation de l'alcool et le séchage complet de la pâte, tout en poursuivant le malaxage. On obtient ainsi une masse pulvérulente formée d'agglomérats composites de particules de poudre de brasure et de poudre de flux adhérant entre elles, ces agglomérats ayant chacun une composition globale identique à celle du mélange de départ. Cette masse pulvérulente est utilisée pour la pulvérisation électrostatique.
La composition de la couche de mélange déposée par pulvérisation électrostatique est identique à celle du mélange introduit dans l'appareil de pulvérisation, ce qui indique qu'il n'y a pas eu de ségrégation des constituants de ce mélange au cours de la pulvérisation.
Exemple 4:
On procède comme dans l'exemple 1, mais en utilisant, comme mélange de poudres de brasure et de flux pour la pulvérisation électrostatique, le produit pulvérulent obtenu en incorporant progressivement, dans un mélange composé de 45% en poids de la poudre de flux et 55% en poids de la poudre de brasure aluminium/silicium, une quantité totale d'une solution à 50% en poids de mélange équi-moléculaire de polypropylméthacrylate et de polybutylméthacrylate dans une fraction légère de pétrole (correspondant à la gamme de température de distillation comprise entre 100 et 140° C), la quantité de cette solution correspondant à 2% en poids de mélange de polyalkylméthacrylate par rapport au mélange initial de poudre de brasure et de poudre de flux, cette incorporation étant effectuée tout en malaxant de manière continue le mélange de poudre et de liant à la température ambiante, puis en chauffant à 80° C la pâte homogène ainsi obtenue après incorporation de la quantité totale de liant, sans discontinuer le malaxage, de manière à provoquer l'évaporation de la fraction de pétrole utilisée comme solvant du liant, jusqu'à séchage complet du mélange sous forme d'une poudre qui s'écoule librement.
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On constate également qu'il ne se produit pas de ségrégation des constituants du mélange pulvérulent au cours de la pulvérisation électrostatique.
Les fonds de casserole fabriqués de la manière qui vient d'être décrite présentent des propriétés excellentes, aussi bien du point de
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vue de la cohésion mécanique et de la résistance au choc thermique que du point de vue de la conductibilité thermique (valeurs absolues et homogénéité de la répartition de la conduction de la chaleur sur toute la surface du fond de la casserole).
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Claims (14)
1. Procédé d'assemblage d'un fond composite d'ustensile culinaire en acier inoxydable, comprenant au moins une couche de métal ayant une conductibilité thermique supérieure à celle de l'acier inoxydable, cette couche étant sous la forme d'une pièce découpée dans une plaque ou une tôle et appliquée sur la face extérieure du fond de l'ustensile, caractérisé par le fait que l'on applique, sur la surface du fond de l'ustensile destinée à recevoir cette pièce de métal, ou sur la surface de cette pièce destinée à être placée en regard du fond de l'ustensile, une poudre constituée par un mélange homogène de poudre de brasure métallique et de poudre de flux, cette application étant effectuée par pulvérisation électrostatique de ce mélange de poudres, de manière à former une couche de poudre ayant une composition et une épaisseur uniformes, que l'on applique ensuite l'une contre l'autre la surface du fond de l'ustensile et la pièce de métal et que l'on chauffe l'ensemble ainsi obtenu de manière à provoquer le brasage de la pièce sur le fond de l'ustensile.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on recouvre la surface libre de la pièce de métal, après son application sur le fond de l'ustensile culinaire et avant le chauffage à la température de brasage, d'une couche d'épaisseur uniforme de mélange homogène de poudre de brasure et de poudre de flux, cette opération étant également effectuée par pulvérisation électrostatique, que l'on applique ensuite sur la pièce de métal ainsi recouverte une pièce en acier inoxydable et, finalement, que l'on chauffe l'ensemble ainsi obtenu de manière à provoquer le brasage de cette pièce en acier inoxydable et de la pièce ayant une conductibilité thermique supérieure à celle de l'acier inoxydable sur la partie inférieure du corps de l'ustensile culinaire.
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REVENDICATIONS
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que ladite couche de métal ayant une conductibilité thermique supérieure à celle de l'acier inoxydable est une couche d'aluminium ou d'alliage d'aluminium et que la poudre de brasure est constituée par des particules d'aluminium ou d'alliage d'aluminium.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite poudre de flux est constituée par le produit résultant du mélange intime de fluorure d'aluminium et de fluorure de potassium, en proportion pondérale comprise entre 53 et 55% de A1F3 pour 45 à 47% de KF, suivi de l'humidification de ce mélange jusqu'à consistance pâteuse et, finalement, du séchage de la pâte à température inférieure à 200° C.
5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite couche de brasure est constituée par un alliage aluminium/silicium renfermant de 10 à 12% en poids de silicium.
6. Procédé selon les revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que le mélange de poudre de brasure et de poudre de flux est composé d'un tiers en poids de brasure et deux tiers en poids de flux.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que, avant d'appliquer le mélange de poudre de brasure et de flux sur le substrat, on soumet ce mélange à un traitement ayant pour effet de le mettre sous forme d'agglomérats composites, formés de particules de poudre de brasure et de poudre de flux adhérant entre elles, la composition globale de ces agglomérats étant la même que celle du mélange.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit traitement comprend l'adjonction d'un liquide suivie de l'éva-poration de ce liquide.
9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit traitement comprend l'adjonction d'un liant.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ledit liant est constitué par au moins une résine organique.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que ladite résine organique est une résine acrylique.
12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, avant d'effectuer la pulvérisation électrostatique, on mouille la surface du substrat sur lequel est appliquée la couche de mélange de poudre de brasure et de poudre de flux.
13. Ustensile culinaire muni d'un fond composite assemblé par le procédé selon la revendication 1.
14. Ustensile culinaire selon la revendication 13, muni d'un fond composite assemblé par le procédé selon l'une des revendications 2 à 12.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |