EP0530463A1 - Procédé permettant d'améliorer l'élasticité de la carre d'un ski - Google Patents
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- EP0530463A1 EP0530463A1 EP92111418A EP92111418A EP0530463A1 EP 0530463 A1 EP0530463 A1 EP 0530463A1 EP 92111418 A EP92111418 A EP 92111418A EP 92111418 A EP92111418 A EP 92111418A EP 0530463 A1 EP0530463 A1 EP 0530463A1
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- A—HUMAN NECESSITIES
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- A63C—SKATES; SKIS; ROLLER SKATES; DESIGN OR LAYOUT OF COURTS, RINKS OR THE LIKE
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Definitions
- the invention relates to a method for improving the elastic qualities of a steel edge intended to be used in the manufacture of a ski. It also relates to a ski edge obtained with the method as well as the ski equipped with such a edge.
- ski consist of an elongated beam, the front end of which is curved upwards to form a spatula, the rear end also being more slightly to form the heel.
- the structure generally comprises peripheral protective elements, internal resistance elements to resist the flexural and torsional stresses, and a core.
- the structure also includes a sliding sole forming the underside of the ski and lower metal edges forming the lower edges of the ski. These elements are assembled by gluing or by injection, the assembly generally being carried out hot in a mold having the final shape of the ski, with a front part strongly raised in tip, a rear part slightly raised in heel, a central arched part. .
- the present invention therefore seeks to solve the drawbacks of the steels used for the production of ski edges and proposes a method allowing the anticorrosion properties of martensitic steels resistant to corrosion to be preserved, while increasing the elastic limit corresponding to this grade, up to 'at a value sufficient to withstand the conditions under which they are used.
- the method according to the invention makes it possible to give martensitic chrome steels an elastic limit close to or even slightly higher than that of carbon steels of the XC50 to XC70 type and in particular those of the XC60 type commonly used, and referenced in the States -United under the reference AISI C1060 and in Germany under the reference WNr 1.1221 or CK60.
- the method intended to improve the elasticity of ski edges made of corrosion-resistant steel of the martensitic type with chromium consists in pre-stretching the edge, by subjecting it to traction beyond its elastic limit in order to give it an irreversible longitudinal deformation while modifying its rate of work hardening.
- the method according to the invention therefore consists, in a conventional preliminary step, of making the ski edge with a corrosion-resistant steel of the martensitic type with chromium, then of pre-stretching it by subjecting it to traction beyond its elastic limit, and to stop the pre-stretching by removing the longitudinal traction.
- the edge is produced in a conventional manner, namely by drawing, rolling with annealing, stamping, quenching and tempering. And by increasing its work hardening rate by a pre-shaping operation.
- the invention also relates to the ski edge obtained with the method as well as the ski manufactured with such an edge.
- Figure 1 is a side view showing a ski according to the invention.
- Figure 2 is a cross section along TT of the ski of Figure 1, showing the various components and in particular the edges according to the invention.
- Figure 2a is a detail of Figure 1.
- Figures 3 and 4 are diagrams representing stress curves as a function of deformations.
- Figure 3 shows the curve of carbon steel and the curve of chrome steel.
- FIG. 4 represents the curve of a chrome steel and the curve of the same steel having undergone the process of the invention.
- FIGS 5, 6, 7 and 8 show the different phases of the process of the invention.
- FIG. 9 represents an alternative embodiment of the method.
- the ski represented in FIG. 1 and intended to receive the edges produced according to the method of the invention is constituted by a beam of elongated shape comprising in known manner either, at the front an area raised constituting the tip (100) and at the rear a slightly raised part constituting the heel (101).
- the structure of the ski (1) can be of the sandwich type with for example parallel flexion blades and arranged on either side of a core, or of the box type with resistance blade enveloping the core on the four faces, or any other type.
- FIG 2 an example of a structure is shown comprising a rigid upper reinforcement (2), in the form of a shell with a "U" section forming a top wall (3) and two side walls (4) covering a core (5 ), the assembly being closed at its lower part by a lower element (6) comprising the metal edges (7), a sliding layer (8) generally made of polyethylene as well as lower reinforcement elements (9, 10).
- An upper surface layer (11) covers the upper reinforcement to form the decor of the base.
- the reinforcing layers (2, 9, 10) can be of all types such as layers of composite materials such as fiberglass, carbon fiber with epoxy or polyester resin or a metal alloy.
- the core (5) can be filled or unloaded foam, wood or a metallic or plastic honeycomb.
- the surface layer (11), monolayer or multilayer providing the decoration can be made of polyamide, acrylonitrile-butadiene-styrene or the like, such as a thermoplastic material.
- the edge (7) is, in a manner known per se, constituted by an "L" profile (FIG. 2a) and its length is approximately that of the length of the underside of the ski.
- Said profile comprises a heel (72) of width "a" and height "b” and an anchor fin (73) of thickness "c" and width "d".
- the steel used is generally steel of the XC60 type having an elastic limit of approximately 1,450 MegaPascal and a tensile strength of approximately 1,800 MegaPascal.
- FIG 3 there is shown in a diagram, the stresses P as a function of the deformations D of a curve C1 relating to a steel of the XC60 type, and a curve C2 relating to a chromium steel resistant to corrosion of the Z30C13 type , referenced in the United States under the reference AISI 420 and in Germany, under the reference X30Cr13 or WNr 4028.
- the elastic characteristics of conventional steel of type XC60 are excellent (curve C1), but that this is not the case for chrome steel (curve C2), for which the elastic limit is only around 850 MegaPascal only.
- the ideal would therefore be to have, for a corrosion-resistant chromium steel, a curve of the type of the curve C1 so that its elastic characteristics are sufficient to be used for the realization of an edge of a ski.
- the present invention proposes to modify the elastic characteristics of a chrome steel ski edge so that these are improved and that they are identical or superior to those of an unalloyed carbon steel edge.
- the method of improving the elasticity of a ski edge (5) consists in a first phase (FIG. 5), of taking a ski edge (7) of initial length "Li” made in Corrosion resistant chromium martensitic steel and for example steel of the type Z30C13 having 0.3% carbon and 13% chromium.
- the initial length “Li” of the edge being at least equal to the length of the ski for which it is intended and is a longitudinal profile of “L” section known per se, as shown in FIGS. 2 and 2a.
- the edge is in a second phase ( Figures 6 and 7), pre-stretched thanks to a pre-stretching assembly (12) which includes a frame (13) and two retaining jaws (14, 15), one of which ( 14) is fixed, while the other (15) is mobile and moves relative to the first, thanks to actuating means (16) which are shown diagrammatically and include for example a screw (17) and a handwheel (18)
- the pre-stretching assembly also comprises means (19) for measuring the pre-stretching forces constituted for example by a dynamometric ring.
- the stretching constraints are of the order of 800 to 1,500 kilograms force, to stretch it to a stretched length "Le “from 2,014 to 2,040 millimeters corresponding to an elongation of 0.7% to 2% ( Figure 8).
- a third step the stretch is stopped to discharge the edge which happens to have a stretched length "Le".
- the retaining jaws (14, 15) are opened to release the edge and it is removed from the pre-stretching assembly (FIG. 8).
- the edge is therefore in a pre-stretched state with a length "Le” equal to 2014 millimeters, and its elastic limit thus passes from 850 MegaPascal to 1300 MegaPascal.
- FIG. 4 shows a diagram showing curves of variation of the stresses as a function of the deformations.
- the deformations (D) are on the abscissa while the constraints (P) are on the ordinate.
- the curve (C'2) illustrates the different phases of the process.
- the portion (OA) of the curve corresponding to pre-stretching, while the segment (AB) corresponds to relaxation.
- the edge then having undergone a permanent extension of 0.7%.
- Curve (C3) represents the new characteristics of the edge having undergone the pre-stretching according to the invention. It can be seen from this diagram that the elastic characteristics of the edge have been considerably improved, thanks to the process.
- the edge (7) is cut beforehand to its initial length "Li" before being mounted in the pre-stretching assembly, but it could be otherwise, and the pre -drawing, the release of the traction and the cutting can be done continuously, as shown schematically in Figure 9.
- a pre-stretching and cutting assembly (120) is used comprising pre means -drawing (121) and pre-cutting means (122).
- the edge (7) being initially wound on a reel (123).
- the invention also relates to the ski equipped with edges (7) pre-stretched according to the method of the invention as well as the method of making the ski, method which consists in using in the process of its manufacture a edge obtained with the method of the invention.
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Abstract
Procédé pour améliorer l'élasticité des carres de ski en acier résistant à la corrosion du type martensitique au chrome, caractérisé en ce qu'il consiste à pré-étirer la carre. <IMAGE>
Description
- L'invention concerne un procédé pour améliorer les qualités élastiques d'une carre en acier destinée à être utilisée dans la fabrication d'un ski. Elle concerne également une carre de ski obtenue avec le procédé ainsi que le ski équipé d'une telle carre.
- On connait déjà différents types de ski et il en existe de très nombreuses variantes. Ceux-ci sont constitués par une poutre de forme allongée dont l'extrémité avant est courbée vers le haut pour constituer une spatule, l'extrémité arrière l'étant aussi plus légèrement pour constituer le talon.
- Les skis actuels ont généralement une structure composite dans laquelle sont combinés différents matériaux, de manière que chacun d'eux intervienne de façon optimale compte-tenu de la distribution des contraintes mécaniques lors de l'utilisation du ski. Ainsi, la structure comprend généralement des éléments de protection périphériques, des éléments internes de résistance pour résister aux contraintes de flexion et de torsion, et un noyau. La structure comprend également une semelle de glissement formant la face inférieure du ski et des carres métalliques inférieures formant les arêtes inférieures du ski. Ces éléments sont assemblés par collage ou par injection, l'assemblage s'effectuant généralement à chaud dans un moule présentant la forme définitive du ski, avec une partie avant fortement relevée en spatule, une partie arrière légèrement relevée en talon, une partie centrale cambrée.
- Les skis alpins actuels sont équipés de carres en acier au carbone du type XC50 à XC70, c'est à dire comprenant de 0,5% à 0,7% de carbone. Ce type d'acier permet d'atteindre, après transformation par tréfilage, laminage et traitement thermique par trempe, d'une part les dimensions de profils spécifiques des carres de ski et la dureté de 50 ± 2 HRC ou de 525 ±30 Vickers HV10 nécessaire à la tenue de l'affûtage, et d'autre part, la limite élastique conventionnelle qui permet à la carre de s'allonger de 0,65% sans déformation et de supporter les flexions alternées d'un ski sans perte de cambre pour celui-ci, et qui permet d'encaisser les chocs accidentels contre les pierres sans détérioration majeure. La limite de 0,5% peut être atteinte au cours de la pratique du ski, lors de chocs violents à grande vitesse, chute du skieur, etc...
- Depuis quelques années, l'insatisfaction principale des utilisateurs de skis alpins est l'oxydation des carres de skis; aussi, de nombreux fabricants de ski ont tenté d'y remédier en substituant aux nuances d'acier au carbone, des nuances du type inox martensitique au chrome, telles que celles utilisées dans la coutellerie.
- Pour parvenir aux spécifications précédentes propres à la carre de ski, le choix s'est porté sur les nuances Zx et Cy, "x" pouvant varier de 20 à 40 et "y" pouvant varier de 12 à 14, c'est à dire des aciers ayant de 0,2 à 0,4% de carbone pour atteindre le niveau de dureté requis après trempe, et ayant de 12 à 14% de chrome pour la résistance à la corrosion.
- Ces tentatives se sont soldées par des échecs car ce type de nuance ne permet pas d'atteindre le niveau de limite élastique (à 0,2% de déformation résiduelle) nécessaire à une carre de ski (environ 1350 N/mm² correspondant à 0,65% d'allongement élastique).
- L'évaluation de cette limite à 0,01% a démontré que pour ce type de carres, on chutait à 850 N/mm² ou 0,4% d'allongement.
- La présente invention veut donc résoudre les inconvénients des aciers utilisés pour la réalisation des carres de ski et propose un procédé permettant de conserver les propriétés d'anticorrosion des aciers martensitiques résistants à la corrosion, tout en augmentant la limite élastique correspondant à cette nuance, jusqu'à une valeur suffisante pour résister aux conditions dans lesquelles ils sont utilisés. Le procédé selon l'invention permet de donner aux aciers martensitiques au chrome, une limite élastique proche ou même légèrement supérieure à celle qu'ont les aciers au carbone du type XC50 à XC70 et notamment ceux du type XC60 couramment utilisés, et référencés aux Etats-Unis sous la référence AISI C1060 et en Allemagne, sous le référence WNr 1.1221 ou CK60.
- Ainsi selon l'invention le procédé destiné à améliorer l'élasticité des carres de ski en acier résistant à la corrosion du type martensitique au chrome, consiste à pré-étirer la carre, en lui faisant subir une traction au-delà de sa limite élastique afin de lui donner une déformation longitudinale irréversible tout en modifiant son taux d'écrouissage.
- Le procédé selon l'invention consiste donc, dans une étape préalable conventionnelle, à réaliser la carre de ski avec un acier résistant à la corrosion du type martensitique au chrome, puis de la pré-étirer en lui faisant subir une traction au-delà de sa limite élastique, et d'arrêter le pré-étirage en supprimant la traction longitudinale. Au cours de l'étape préalable, la carre est réalisée de façon conventionnelle, à savoir par tréfilage, laminage avec recuit, estampage, trempe et revenu. Et en augmentant son taux d'écrouissage par une opération de prédéformation.
- L'invention concerne aussi la carre de ski obtenue avec le procédé ainsi que le ski fabriqué avec une telle carre.
- D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés, qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs.
- La figure 1 est une vue latérale montrant un ski selon l'invention.
- La figure 2 est une coupe transversale selon TT du ski de la figure 1, montrant les différents composants et notamment les carres selon l'invention.
- La figure 2a est un détail de la figure 1.
- Les figures 3 et 4 sont des diagrammes représentant des courbes de contraintes en fonction des déformations.
- La figure 3 représente la courbe d'un acier au carbone et la courbe d'un acier au chrome.
- La figure 4 représente la courbe d'un acier au chrome et la courbe du même acier ayant subi le procédé de l'invention.
- Les figures 5, 6, 7 et 8 représentent les différentes phases du procédé de l'invention.
- La figure 9 représente une variante d'exécution du procédé.
- Le ski représenté à la figure 1 et destiné à recevoir les carres réalisées selon le procédé de l'invention, est constitué par une poutre de forme allongée comprenant de façon connue en soit, à l'avant une zone relevée constituant la spatule (100) et à l'arrière une partie légèrement relevée constituant le talon (101). La structure du ski (1) peut être du type sandwich avec par exemple des lames de flexion parallèles et disposées de part et d'autre d'un noyau, ou du type à caisson avec lame de résistance enveloppant le noyau sur les quatre faces, ou de tout autre type. A la figure 2, on a représenté un exemple de structure comprenant un renfort supérieur (2) rigide, en forme de coque à section en "U" formant une paroi supérieure (3) et deux parois latérales (4) recouvrant un noyau (5), l'ensemble étant fermé à sa partie inférieure par un élément inférieur (6) comportant les carres métalliques (7), une couche (8) de glissement généralement en polyéthylène ainsi que des éléments de renfort inférieur (9, 10). Une couche supérieure superficielle (11) recouvre le renfort supérieur pour former le décor de l'embase.
- Les couches de renfort (2, 9, 10) peuvent être de tous types tels que des couches de matériaux composites comme de la fibre de verre, fibre de carbone avec de la résine époxy ou polyester ou en alliage métallique.
- Le noyau (5) peut être de la mousse chargée ou non, du bois ou du nid d'abeille en métallique ou en plastique.
- La couche superficielle (11), monocouche ou multicouche assurant le décor peut être en polyamide, en acrylonitrile-butadiène-styrène ou autre, tel qu'en matériau thermoplastique.
- La carre (7) est, de façon connue en soi, constituée par un profil en "L" (figure 2a) et sa longueur est approximativement celle de la longueur du dessous du ski. Ledit profil comprend un talon (72) de largeur "a" et de hauteur "b" et une ailette d'ancrage (73) d'épaisseur "c" et de largeur "d". Les dimensions des carres étant par exemple telles que a = b = 2 millimètres, c = 0,6 millimètres et d = 3 à 6 millimètres.
- On trouve généralement dans le domaine du ski, des carres en acier-carbone non allié. Ce type d'acier est utilisé actuellement dans la fabrication des skis pour leurs excellentes caractéristiques mécaniques et notamment leur bonne élasticité. En effet, l'acier utilisé est généralement de l'acier du type XC60 ayant une limite élastique d'environ 1 450 MégaPascal et une résistance à la rupture d'environ 1 800 MégaPascal.
- A la figure 3, on a représenté dans un diagramme, les contraintes P en fonction des déformations D d'une courbe C1 relative à un acier du type XC60, et une courbe C2 relative à un acier au chrome résistant à la corrosion du type Z30C13, référencé aux Etats-Unis sous la référence AISI 420 et en Allemagne, sous la référence X30Cr13 ou WNr 4028. On constate sur ce premier diagramme que les caractéristiques élastiques de l'acier classique du type XC60 sont excellentes (courbe C1), mais que ce n'est pas le cas pour l'acier au chrome (courbe C2), pour lequel la limite élastique est d'environ 850 MégaPascal seulement. L'idéal serait donc d'avoir, pour un acier au chrome résistant à la corrosion, une courbe du type de la courbe C1 pour que ses caractéristiques élastiques soient suffisantes pour être utilisées pour la réalisation d'une carre d'un ski. La présente invention se propose de modifier les caractéristiques élastiques d'une carre de ski en acier au chrome pour que celles-ci soient améliorées et qu'elles soient identiques ou supérieures à celles d'une carre en acier au carbone non allié.
- Le procédé d'amélioration de l'élasticité d'une carre (5) de ski selon l'invention, consiste dans une première phase (figure 5), à prendre une carre de ski (7) de longueur initiale "Li" réalisée en acier martensitique au chrome résistant à la corrosion et par exemple de l'acier du type Z30C13 ayant 0,3 % de carbone et 13 % de chrome. La longueur initiale "Li" de la carre étant au moins égale à la longueur du ski pour lequel elle est destinée et est un profil longitudinal de section en "L" connue en soi, telle que représentée aux figures 2 et 2a.
- La carre est dans une deuxième phase (figures 6 et 7), pré-étirée grâce à un ensemble de pré-étirage (12) qui comprend un bâti (13) et deux mâchoires de retenue (14, 15) dont l'une (14) est fixe, tandis que l'autre (15) est mobile et se déplace par rapport à la première, grâce à des moyens d'actionnement (16) qui sont représentés schématiquement et comprennent par exemple une vis (17) et un volant de manoeuvre.(18) L'ensemble de pré-étirage comprend par ailleurs des moyens de mesure (19) des efforts de pré-étirage constitués par exemple par un anneau dynamométrique. L'une des extrémités (70) de la carre (7) est retenue par la mâchoire fixe (14) tandis que l'autre (71) des extrémités l'est par la mâchoire mobile (15), et pendant cette deuxième phase, par déplacement selon F de la mâchoire mobile (15), on provoque l'allongement "l" de la carre jusqu'à dépasser sa limite élastique de façon à lui imposer une déformation irréversible. Ainsi, pour une carre de section 6,6 millimètres carrés et de longueur initiale 2 000 millimètres, les contraintes d'étirage sont de l'ordre de 800 à 1 500 kilogrammes force, pour l'étirer jusqu'à une longueur étirée "Le" de 2 014 à 2 040 millimètres correspondant à un allongement de 0,7% à 2% (figure 8).
- Dans une troisième étape, on stoppe l'étirement pour décharger la carre qui se trouve avoir une longueur étirée "Le". Pour ce faire, on ouvre les mâchoires de retenue (14, 15) pour libérer la carre et l'on retire celle-ci de l'ensemble de pré-étirage (figure 8). La carre se trouve donc dans un état pré-étiré de longueur "Le" égale à 2 014 millimètres, et sa limite élastique passe ainsi de 850 MégaPascal à 1 300 MégaPascal.
- On a représenté à la figure 4, un diagramme montrant des courbes de variation des contraintes en fonction des déformations. Les déformations (D) sont en abscisses tandis que les contraintes (P) sont en ordonnées. La courbe (C'2) illustre les différentes phases du procédé. La portion (OA) de la courbe correspondant au pré-étirage, tandis que le segment (AB) correspond au relâchement. La carre ayant alors subi un allongement permanent de 0,7%. La courbe (C3) représente les caractéristiques nouvelles de la carre ayant subi le pré-étirage selon l'invention. On constate sur ce diagramme que les caractéristiques élastiques de la carre ont été, grâce au procédé, considérablement améliorées.
- Dans le procédé décrit précédemment à titre d'exemple, la carre (7) est préalablement découpée à sa longueur initiale "Li" avant d'être montée dans l'ensemble de pré-étirage, mais il pourrait en être autrement, et le pré-étirage, la libération de la traction et le découpage peuvent se faire en continu, comme cela est représenté schématiquement à la figure 9. A cet effet, on utilise un ensemble de pré-étirage et de découpe (120) comprenant des moyens de pré-étirage (121) et des moyens de pré-découpage (122). La carre (7) étant initialement enroulée sur une bobine (123).
- L'invention concerne aussi le ski équipé de carres (7) pré-étirées selon le procédé de l'invention ainsi que le procédé de réalisation du ski, procédé qui consiste à utiliser dans le processus de sa fabrication une carre obtenue avec le procédé de l'invention.
- Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés à titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons et d'autres variantes sont également possibles sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
Claims (13)
- Procédé pour améliorer l'élasticité des carres de ski en acier résistant à la corrosion du type martensitique au chrome, caractérisé en ce qu'il consiste à pré-étirer la carre.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on exerce une traction sur la carre pour la pré-étirer au-delà de sa limite élastique afin de lui donner une déformation longitudinale irréversible.
- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on pré-étire la carre en lui faisant subir un allongement compris entre 0,7 et 2%.
- Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il consiste à :
réaliser la carre de ski avec un acier résistant à la corrosion du type martensitique au chrome,
pré-étirer la carre en lui faisant subir une traction au-delà de sa limite élastique,
supprimer le pré-étirage en supprimant la traction longitudinale. - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la traction longitudinale se fait en retenant les deux extrémités (70, 71) de la carre (7) dans des mâchoires (14, 15) se déplaçant l'une de l'autre afin d'exercer ladite traction.
- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'une des mâchoires (14) est fixe tandis que l'autre (15) est mobile et se déplace par rapport à ladite mâchoire fixe grâce à des moyens d'actionnement (16).
- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux mâchoires sont montées sur un ensemble de pré-étirage (12, 120).
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on découpe un élément de carre à la longueur initiale "Li" avant de lui faire subir l'allongement.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il se fait en continu avec un ensemble de pré-étirage et de découpe (120) comprenant des moyens de pré-étirage (121) et des moyens de découpage (122).
- Carre de ski obtenue avec le procédé de l'une quelconque des revendications précédentes.
- Procédé de réalisation d'un ski qui consiste à utiliser au cours de son processus de fabrication une carre (1) selon la revendication 10.
- Ski réalisé par le procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend deux carres (7) en acier résistant à la corrosion, du type martensitique au chrome.
- Ski selon la revendication 12, caractérisé en ce que les carres (7) sont en acier du type Z30C13.
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