EP3083240A1 - Lame de coupe multicouches comportant un coeur en acier inoxydable - Google Patents

Lame de coupe multicouches comportant un coeur en acier inoxydable

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Publication number
EP3083240A1
EP3083240A1 EP14830984.2A EP14830984A EP3083240A1 EP 3083240 A1 EP3083240 A1 EP 3083240A1 EP 14830984 A EP14830984 A EP 14830984A EP 3083240 A1 EP3083240 A1 EP 3083240A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cutting blade
copper
multilayer
thickness
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14830984.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Simon Allemand
Stéphane Tuffe
William Groll
John C. Watkins
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEB SA
Original Assignee
SEB SA
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Filing date
Publication date
Application filed by SEB SA filed Critical SEB SA
Publication of EP3083240A1 publication Critical patent/EP3083240A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D9/18—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for knives, scythes, scissors, or like hand cutting tools
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    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008—Martensite

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of cutting blades and their methods of obtaining.
  • the present invention relates in particular to the field of cutlery, as well as the field of household appliances or household appliances for culinary preparation comprising a cutting tool, such as in particular food processors, choppers or mixers, including the mixer feet.
  • a cutting tool such as in particular food processors, choppers or mixers, including the mixer feet.
  • FR2554388 it is known from FR2554388 to produce a three-layered steel-coated material comprising a core made of hard chromium steel and side flanks made of tough corrosion-resistant material, such as a stainless steel containing nickel and chromium. This colaminated material is produced without intermediate bonding layer between the hard core and the stubborn lateral flanks.
  • An object of the present invention is to provide a cutting blade having good initial cutting properties and satisfactory longevity, which is fragile, affutable, and has good impact resistance as well as corrosion.
  • Another object of the present invention is to provide a method for obtaining a cutting blade having good initial cutting properties and satisfactory longevity, which is not very fragile, affutable, and which has good impact resistance as well as 'to corrosion.
  • a multilayer cutting blade comprising a heart having a cutting wire, two lateral flanks each partially covering one of the faces of the heart, and two intermediate bonding thicknesses each interposed between the heart and one or the other of the lateral flanks, the lateral flanks being made of tough corrosion-resistant metal alloy, each intermediate bonding thickness having a first bonding face with the core and a second bonding face with one or the other of side flanks, the first connecting face and the second connecting face being made of copper or copper alloy, because the core is made of martensitic stainless steel and the thickness of the core is greater than or equal to one-third of the thickness of the cutting blade.
  • the thickness of the core is greater than or equal to half the thickness of the cutting blade.
  • the core is made of a martensitic stainless steel grade that gives a high hardness after quenching.
  • the use of a martensitic stainless steel grade for the core makes it possible to combine satisfactory cutting properties and satisfactory corrosion resistance of the cutting wire.
  • a martensitic stainless steel grade for high hardness after quenching is preferred.
  • the thickness of the core ensures sufficient stiffness to obtain a satisfactory bending resistance limiting notoriously the permanent deformations of the cutting blade.
  • the intermediate bonding thicknesses provide adhesion between the martensitic stainless steel core and the side flanks, while revealing the multilayer structure of the cutting blade.
  • the side faces made of a tough material with good corrosion resistance provide protection against shocks.
  • the core has a hardness greater than or equal to 52 HRc, and preferably greater than or equal to 58 HRc. This characteristic makes it possible to place oneself in conditions favoring optimal cutting properties.
  • the core has a hardness of less than or equal to 62 HRc, and preferably less than or equal to 60 HRc. This feature prevents the cutting wire of the cutting blade is too fragile.
  • the cutting wire has an apex angle of between 20 ° and 50 °. This characteristic makes it possible to obtain good cutting properties. Preferably the apex angle is between 25 ° and 35 °. This feature optimizes the cutting properties.
  • the cutting wire is defined by two-sided sharpening.
  • two-sided sharpening is symmetrical.
  • at least one of the intermediate bonding thicknesses is formed by a layer of copper or copper alloy.
  • At least one of the intermediate bonding thicknesses is formed by a multilayer structure comprising two outer layers of copper or copper alloy, forming the first bonding face and the second bonding face, at least an interlayer of corrosion-resistant tough metal alloy being arranged between the two outer layers, an interfacial layer of copper or copper alloy being arranged between two adjacent intermediate layers.
  • the intermediate layer or layers are made of stainless steel.
  • the first connecting face and the second connecting face of each intermediate bonding thickness are composed of pure copper or a copper-nickel alloy comprising up to 25% of nickel, preferably a copper alloy nickel comprising up to 10% nickel.
  • the first connecting face and the second connecting face of each intermediate bonding thickness are composed of a copper-silver alloy for high temperature brazing.
  • the side flanks are made of stainless steel. This arrangement provides a powerful cutting blade without using expensive materials.
  • the lateral flanks are made of austenitic stainless steel.
  • Such stainless steel ensures excellent corrosion resistance of the side flanks of the cutting blades.
  • the lateral flanks have a non-sharpened external face coated, in particular with a PVD-type coating, or with an electrolytic coating. This arrangement makes it possible to promote blade / food slide during cutting.
  • the cutting blade has a total thickness of between 1 and 8 mm.
  • the core has a thickness of between 0.2 and 4 mm.
  • each intermediate bonding thickness has a thickness between 50 and 250 ⁇ .
  • each lateral flank has a thickness between 0.2 mm and 2 mm.
  • the invention also relates to a method for obtaining a multilayer cutting blade comprising the following steps:
  • a core made of martensitic stainless steel the thickness of which is greater than or equal to one third of the thickness of the multilayer structure
  • each intermediate bonding thickness being made of copper or copper alloy, or having an alternation of layers made either of copper or of a copper alloy, either of tough corrosion-resistant metal alloy, so that each layer of intermediate bonding thicknesses adjacent to the core or one of the side flanks is made of copper or copper alloy,
  • Cutting a form of cutting blade in the multilayer sheet Heat treatment of the cutting blade shape at a temperature of between 1000 ° C and 1100 ° C followed by quenching with oil or air ,
  • the method consists of making or using a multilaminated sheet metal assembled by bonding, in which the layers of the intermediate bonding thicknesses made of copper or copper alloy are composed of pure copper or a copper-copper alloy. nickel containing up to 25% nickel, preferably a copper-nickel alloy comprising up to 10% nickel.
  • the method consists of making or using a brazed assembly multilayer sheet, in which the layers of intermediate bonding thicknesses made of copper alloy are composed of a copper-silver alloy for brazing at high temperature.
  • FIG. 1 is a diagrammatic cross-sectional view of a first exemplary embodiment of a cutting blade according to the invention
  • Figure 2 is a partial schematic cross-sectional view of a second embodiment of a cutting blade according to the invention.
  • the cutting blade 1 is a multilayer cutting blade, comprising a core 2 having a cutting wire 3, two lateral flanks 5 each partially covering one of the faces of the core, two intermediate bonding thicknesses 4 being interposed each between the core 2 and one or other of the lateral flanks 5.
  • Each intermediate bonding thickness 4 has a first bonding face 8 with the core 2 and a second bonding face 9 with one or the other of the lateral flanks 5.
  • the cutting wire 3 is defined by a sharpening 6 biface, preferably symmetrical.
  • the grinding 6 extends to the side flanks 5 by revealing the intermediate connecting thicknesses 4 between the core 2 and the side flanks 5 on either side of the cutting wire 3.
  • Each of the lateral flanks 5 has a face external material 7 extending to the area of the sharpening 6.
  • the sharpening 6 can be performed on a single face of the cutting blade 1 after forming the cutting wire 3.
  • the cutting wire 3 advantageously has an apex angle of between 20 ° and 50 °, and preferably between 25 ° and 35 °. In the example of embodiment illustrated in Figure 1, the apex angle of the cutting wire 3 is 30 °.
  • each intermediate bonding thickness 4 is formed by a layer of copper or copper alloy.
  • each intermediate bonding thickness 4 is formed by a multilayer structure comprising two outer layers 10 made of copper or copper alloy, two interlayers 1 1 made of tenacious metallic alloy resistant to corrosion. arranged between the outer layers 10, and an interfacial layer 12 of copper or copper alloy arranged between the two intermediate layers 1 January.
  • the outer layers 10 form the first connecting face 8 and the second connecting face 9.
  • the intermediate bonding thicknesses 4 are formed by a copper or copper alloy layer constituting the first bonding face 8 and the second bonding face 9, or by alternating layers of copper or copper alloy, on the one hand, and interlayers 1 1 corrugated metal alloy resistant to corrosion, on the other hand, the first connecting face 8 and the second connecting face 9 being made of copper or copper alloy.
  • the core 2 is made of martensitic stainless steel.
  • a high hardness after quenching can thus be obtained, in particular a hardness greater than or equal to 52 HRc, and preferably greater than or equal to 58 HRc.
  • a hardness less than or equal to 62 HRc, and preferably less than or equal to 60 HRc is however preferred, to prevent the cutting wire 3 is too fragile.
  • the martensitic stainless steel grades typically used are, for example: X65CM 3, X105CrMoV15, X50CrMoV15, X40CrMoVN16-2.
  • the first connecting face 8 and the second connecting face 9 of each intermediate connecting thickness 4 are composed of pure copper, or a copper-nickel alloy 90% Cu-10% Ni having a brass type coloration.
  • a coloration is observed for a copper-nickel alloy comprising up to 10% nickel.
  • the alloy loses its color and therefore its aesthetic interest.
  • copper-nickel alloys with up to 25% nickel can be used.
  • These alloys used in the intermediate bonding thicknesses 4 give a colaminated assembly a very good mechanical strength without decohesion up to about 1100 ° C., which makes it possible to carry out the quenching necessary for the hardening of the core 2 of martensitic stainless steel.
  • Such an embodiment corresponds in particular to a colaminated embodiment of the multilayer cutting blade 1.
  • the multilayer cutting blade 1 can be made by soldering.
  • a silver copper alloy for high temperature solder may be used to form the first bonding face 8 and the second bonding face 9 of each intermediate bonding thickness 4.
  • the side flanks 5 are made of tough metal alloy resistant to corrosion.
  • the lateral flanks 5 are advantageously made of stainless steel, in particular of austenitic stainless steel.
  • an austenitic stainless steel type X5CrNi18-10 (SUS304) is used, in order to guarantee excellent resistance to corrosion of the unsharpened external faces 7 of the cutting blades 1.
  • Other materials may however be used, including titanium or its alloys, a ferritic or martensitic stainless steel.
  • a multilayer structure can also be envisaged for the lateral flanks 5, in particular a stack of several different layers of stainless steel of different nature.
  • the lateral flanks 5 may have a non-sharpened external face 7 coated, in particular with a PVD type coating (physical vapor phase deposition), or with an electrolytic coating.
  • PVD type coating physical vapor phase deposition
  • the ratio between the thickness of the core 2 and the total thickness of the multilayer cutting blade 1 is greater than or equal to 1/3, and preferably greater than or equal to 0.5.
  • the thickness of the core 2 is greater than or equal to one third of the thickness of the cutting blade 1, and preferably greater than or equal to half the thickness of the cutting blade 1.
  • the thickness of the core 2 is preferably greater than or equal to half the thickness of the cutting blade 1.
  • the ratio between the thickness of the core 2 and the total thickness of the multilayer cutting blade 1 is preferably less than 0.8, in order to have sufficient thicknesses for the lateral flanks 5 and for the intermediate bonding thicknesses 4.
  • the cutting blade 1 preferably has a total thickness of between 1 mm and 8 mm.
  • the thickness of the cutting blade 1 is defined between the outer faces of the lateral flanks 5.
  • the core 2 may have a thickness of between 0.2 and 4 mm.
  • Each intermediate bonding thickness 4 may have a thickness of between 50 and 250 ⁇ .
  • Each lateral flank 5 may have a thickness of between 0.2 mm and 2 mm.
  • the multilayer cutting blade 1 can be obtained in several different ways, in particular by bonding or brazing.
  • the bonding is carried out at high temperature, typically between 800 ° C and 1100 ° C.
  • This technological path of the bonding makes it possible to obtain excellent adhesion of the various layers of the multilayer cutting blade 1, in particular during the heat treatment.
  • the main difficulty consists in not modifying the metallurgical properties of the martensitic stainless steel forming the core 2: growth of the grain size, evolution of the distribution of secondary carbides, etc.). If desired, the bonding may be carried out under vacuum.
  • Brazing can be achieved by using a high temperature copper / silver alloy solder for the intermediate bonding thicknesses 4.
  • the cutting blade 1 is cut after obtaining the multilayer structure comprising the lateral flanks 5, the intermediate bonding thicknesses 4 and the core 2, generally by laser cutting.
  • Measurement of cutting performance is achieved through characterizations to quantify the cutting performance of a cutting blade.
  • Such a test is described in the EN ISO 8442-5 standard. This standard describes how to measure the ICP (initial cutting power) and TCC (cutting resistance) parameter of a cutting blade. The treatments described above make it possible to substantially improve the TCC parameter without degrading the initial cutting power.
  • the corrosion resistance of the blades is verified according to the descriptions of EN ISO 8442-1. Corrosion resistance tests verified that the corrosion resistance of 304 stainless steel was not impaired.
  • At least one of the intermediate bonding thicknesses 4 may be formed by a layer of copper or copper alloy.
  • At least one of the intermediate bonding thicknesses 4 may be formed by a multilayer structure comprising two outer layers 10 of copper or copper alloy, at least one intermediate layer 11 made of tenacious metallic alloy resistant to corrosion. corrosion arranged between the two outer layers 10, an interfacial layer 12 of copper or copper alloy then being arranged between two adjacent interlayer layers 1 1 when the intermediate bonding thickness 4 has several interlayers 1 1.
  • each interlayer 1 1 is arranged between two outer layers 10, or between an outer layer 10 and an interfacial layer 12, or between two interfacial layers 12.
  • the invention also relates to a method for obtaining a multilayer cutting blade 1 comprising the following steps:
  • each intermediate bonding thickness 4 being made of copper or copper alloy, or having an alternation of layers made either in copper or copper alloy, either of tough corrosion-resistant metal alloy, so that each layer of intermediate bonding thicknesses 4 adjacent to the heart or one of the lateral flanks is made of copper or copper alloy,
  • the method consists in producing or using a multilayer sheet joined by bonding, in which the layers of the intermediate bonding layers 4 made of copper or copper alloy are composed of pure copper or a copper alloy nickel up to 25% nickel, preferably a copper-nickel alloy comprising up to 10% nickel.
  • the method consists in producing or using a brazed assembly multilayer sheet, in which the layers of the intermediate bonding thicknesses 4 made of copper alloy are composed of a copper-silver alloy for high-temperature brazing .

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Abstract

La présente invention concerne une lame de coupe (1) multicouches, comportant un cœur (2) présentant un fil de coupe (3), deux flancs latéraux (5), et deux épaisseurs de liaison intermédiaires(4), les flancs latéraux (5)étant réalisés en alliage métallique tenace résistant à la corrosion, chaque épaisseur de liaison intermédiaire (4) présentant une première face de liaison (8) avec le cœur (2) et une deuxième face de liaison (9) avec l'un ou l'autre des flancs latéraux (5), la première face de liaison (8) et la deuxième face de liaison (9) étant réalisées en cuivre ou en alliage de cuivre. -Selon l'invention, le cœur (2) est réalisé en acier inoxydable martensitique,et l'épaisseur du cœur (2) est supérieure ou égale au tiers de l'épaisseur de la lame de coupe (1), et de préférence supérieure ou égale à la moitié de l'épaisseur de la lame de coupe (1).

Description

LAME DE COUPE MULTICOUCHES COMPORTANT UN CŒUR EN ACIER
INOXYDABLE
La présente invention concerne le domaine technique des lames de coupe ainsi que leurs procédés d'obtention.
La présente invention concerne notamment le domaine de la coutellerie, ainsi que le domaine des appareils ménagers ou électroménagers de préparation culinaire comportant un outil tranchant, tels que notamment les robots culinaires, les hachoirs ou les mixeurs, notamment les pieds mixeurs. II est connu du document FR2554388 de réaliser un matériau colaminé à trois couches d'acier comportant un cœur en acier dur au chrome et des flancs latéraux en matériau tenace résistant à la corrosion, tel qu'un acier inoxydable contenant du nickel et du chrome. Ce matériau colaminé est réalisé sans couche intermédiaire de liaison entre le cœur dur et les flancs latéraux tenaces.
Il est connu du document US5256496 de réaliser un matériau colaminé pouvant être utilisé comme outil de coupe, comportant un cœur en acier haut carbone recouvert de flancs latéraux en titane ou en alliage de titane. Plusieurs types de matériaux ou alliages peuvent être utilisés pour les couches intermédiaires utilisées pour le brasage du cœur avec les flancs latéraux, notamment le cuivre ou des alliages argent-palladium-cuivre ou cuivre-argent. Un inconvénient de l'acier haut carbone utilisé pour le cœur est sa très mauvaise tenue à la corrosion. Par ailleurs, le titane utilisé pour les flancs latéraux est très onéreux, difficile à polir, présente un faible module d'élasticité et de plus change de couleur facilement lorsque chauffé.
Il est connu du document CN201055998 de réaliser un outil de coupe, comportant un cœur en acier dur recouvert de flancs latéraux en acier inoxydable, avec une couche intermédiaire en cuivre. Les constituants de cet outil de coupe sont moins onéreux, toutefois l'acier dur présente une tenue à la corrosion insuffisante.
Un objet de la présente invention est de réaliser une lame de coupe présentant de bonnes propriétés de coupe initiales et une longévité satisfaisante, qui soit peu fragile, affutable, et qui présente une bonne résistance aux chocs ainsi qu'à la corrosion.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un procédé d'obtention d'une lame de coupe présentant de bonnes propriétés de coupe initiales et une longévité satisfaisante, qui soit peu fragile, affutable, et qui présente une bonne résistance aux chocs ainsi qu'à la corrosion.
Ces objets sont atteints avec une lame de coupe multicouches, comportant un cœur présentant un fil de coupe, deux flancs latéraux recouvrant chacun partiellement l'une des faces du cœur, et deux épaisseurs de liaison intermédiaires interposées chacune entre le cœur et l'un ou l'autre des flancs latéraux, les flancs latéraux étant réalisés en alliage métallique tenace résistant à la corrosion, chaque épaisseur de liaison intermédiaire présentant une première face de liaison avec le cœur et une deuxième face de liaison avec l'un ou l'autre des flancs latéraux, la première face de liaison et la deuxième face de liaison étant réalisées en cuivre ou en alliage de cuivre, du fait que le cœur est réalisé en acier inoxydable martensitique et que l'épaisseur du cœur est supérieure ou égale au tiers de l'épaisseur de la lame de coupe. De préférence, l'épaisseur du cœur est supérieure ou égale à la moitié de l'épaisseur de la lame de coupe.
Le cœur est réalisé dans une nuance d'acier inoxydable martensitique qui permet d'obtenir une forte dureté après trempe. L'utilisation d'une nuance d'acier inoxydable martensitique pour le cœur permet d'associer des propriétés de coupe satisfaisantes et une résistance à la corrosion satisfaisante du fil de coupe. Une nuance d'acier inoxydable martensitique permettant d'obtenir une forte dureté après trempe est préférée. L'épaisseur du cœur garantit une raideur suffisante pour obtenir une tenue à la flexion satisfaisante limitant notoirement les déformations permanentes de la lame de coupe. Les épaisseurs de liaison intermédiaires permettent d'avoir une adhérence entre le cœur en acier inoxydable martensitique et les flancs latéraux, tout en révélant la structure multicouches de la lame de coupe. Par ailleurs, les faces latérales constituées d'un matériau tenace possédant une bonne résistance à la corrosion assurent une protection contre les chocs.
Avantageusement, le cœur présente une dureté supérieure ou égale à 52 HRc, et de préférence supérieure ou égale à 58 HRc. Cette caractéristique permet de se placer dans des conditions favorisant des propriétés de coupe optimales. Avantageusement encore, le cœur présente une dureté inférieure ou égale à 62 HRc, et de préférence inférieure ou égale à 60 HRc. Cette caractéristique permet d'éviter que le fil de coupe de la lame de coupe soit trop fragile.
Avantageusement encore, le fil de coupe présente un angle au sommet compris entre 20° et 50°. Cette caractéristique permet d'obtenir de bonnes propriétés de coupe. De préférence l'angle au sommet est compris entre 25° et 35°. Cette caractéristique permet d'optimiser les propriétés de coupe.
Selon une forme de réalisation avantageuse, le fil de coupe est défini par un affûtage biface.
Avantageusement alors, l'affûtage biface est symétrique. Selon une forme de réalisation, l'une au moins des épaisseurs de liaison intermédiaires est formée par une couche de cuivre ou d'alliage de cuivre.
Selon une autre forme de réalisation, l'une au moins des épaisseurs de liaison intermédiaires est formée par une structure multicouches comprenant deux couches extérieures en cuivre ou en alliage de cuivre, formant la première face de liaison et la deuxième face de liaison, au moins une couche intercalaire en alliage métallique tenace résistant à la corrosion étant agencée entre les deux couches extérieures, une couche interfaciale en cuivre ou en alliage de cuivre étant agencée entre deux couches intercalaires adjacentes. Avantageusement alors, la ou les couches intercalaires sont réalisées en acier inoxydable.
Selon un mode de réalisation, la première face de liaison et la deuxième face de liaison de chaque épaisseur de liaison intermédiaire sont composées de cuivre pur ou d'un alliage cuivre-nickel comportant jusqu'à 25 % de nickel, de préférence un alliage cuivre-nickel comportant jusqu'à 10 % de nickel. Ces dispositions conviennent notamment pour une lame de coupe obtenue par colaminage.
Selon un autre mode de réalisation, la première face de liaison et la deuxième face de liaison de chaque épaisseur de liaison intermédiaire sont composées d'un alliage cuivre-argent pour brasure à haute température.
Avantageusement encore, les flancs latéraux sont réalisés en acier inoxydable. Cette disposition permet d'obtenir une lame de coupe performante sans utiliser de matériaux très onéreux.
Avantageusement alors, les flancs latéraux sont réalisés en acier inoxydable austénitique. Un tel acier inoxydable garantit une excellente résistance à la corrosion des flancs latéraux des lames de coupe.
Selon une forme de réalisation avantageuse, les flancs latéraux présentent une face externe non affûtée revêtue, notamment avec un revêtement de type PVD, ou avec un revêtement électrolytique. Cette disposition permet de favoriser la glisse lame/aliment lors de la découpe.
Avantageusement encore, la lame de coupe présente une épaisseur totale comprise entre 1 et 8 mm.
Avantageusement encore, le cœur présente une épaisseur comprise entre 0,2 et 4 mm. Avantageusement encore, chaque épaisseur de liaison intermédiaire présente une épaisseur comprise entre 50 et 250 μιτι.
Avantageusement encore chaque flanc latéral présente une épaisseur comprise entre 0,2 mm et 2 mm.
L'invention concerne également un procédé d'obtention d'une lame de coupe multicouches comprenant les étapes suivantes :
Réalisation ou fourniture d'une tôle multicouches comportant :
- un cœur réalisé en acier inoxydable martensitique, dont l'épaisseur est supérieure ou égale au tiers de l'épaisseur de la structure multicouches,
deux flancs latéraux réalisés en alliage métallique tenace résistant à la corrosion,
- deux épaisseurs de liaison intermédiaires interposées chacune entre le cœur et l'un ou l'autre des flancs latéraux, chaque épaisseur de liaison intermédiaire étant réalisée en cuivre ou en alliage de cuivre, ou présentant une alternance de couches réalisées soit en cuivre ou en alliage de cuivre, soit en alliage métallique tenace résistant à la corrosion, de sorte que chaque couche des épaisseurs de liaison intermédiaires adjacente au cœur ou à l'un des flancs latéraux soit réalisée en cuivre ou en alliage de cuivre,
Découpe d'une forme de lame de coupe dans la tôle multicouches, Traitement thermique de la forme de lame de coupe à une température comprise entre 1000°C et 1 100°C suivi d'une trempe à l'huile ou à l'air,
Traitement de revenu de la forme de lame de coupe à une température comprise entre 200°C et 400°C,
Affûtage d'au moins une partie d'un bord de la forme de lame de coupe pour former un fil de coupe dans le cœur. Selon un mode de réalisation, le procédé consiste à réaliser ou à utiliser une tôle multicouches assemblée par colaminage, dans laquelle les couches des épaisseurs de liaison intermédiaires réalisées en cuivre ou en alliage de cuivre sont composées de cuivre pur ou d'un alliage cuivre-nickel comportant jusqu'à 25 % de nickel, de préférence un alliage cuivre-nickel comportant jusqu'à 10 % de nickel. Selon un mode de réalisation, le procédé consiste à réaliser ou à utiliser une tôle multicouches assemblée par brasage, dans laquelle les couches des épaisseurs de liaison intermédiaires réalisées en alliage de cuivre sont composées d'un alliage cuivre-argent pour brasure à haute température. L'invention sera mieux comprise à l'étude de deux exemples de réalisation, pris à titre non limitatif, illustrés dans les figures annexées, dans lesquelles :
La figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un premier exemple de réalisation d'une lame de coupe selon l'invention,
La figure 2 est une vue schématique partielle en coupe transversale d'un deuxième exemple de réalisation d'une lame de coupe selon l'invention.
La lame de coupe 1 est une lame de coupe multicouches, comportant un cœur 2 présentant un fil de coupe 3, deux flancs latéraux 5 recouvrant chacun partiellement l'une des faces du cœur, deux épaisseurs de liaison intermédiaires 4 étant interposées chacune entre le cœur 2 et l'un ou l'autre des flancs latéraux 5.
Chaque épaisseur de liaison intermédiaire 4 présente une première face de liaison 8 avec le cœur 2 et une deuxième face de liaison 9 avec l'un ou l'autre des flancs latéraux 5.
Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 1 , le fil de coupe 3 est défini par un affûtage 6 biface, de préférence symétrique. L'affûtage 6 s'étend jusqu'aux flancs latéraux 5 en révélant les épaisseurs de liaison intermédiaires 4 entre le cœur 2 et les flancs latéraux 5 de part et d'autre du fil de coupe 3. Chacun des flancs latéraux 5 présente une face externe non affûtée 7 s'étendant jusqu'à la zone de l'affûtage 6. A titre de variante, l'affûtage 6 peut être réalisé sur une seule face de la lame de coupe 1 après avoir formé le fil de coupe 3.
Le fil de coupe 3 présente avantageusement un angle au sommet compris entre 20° et 50°, et de préférence compris entre 25° et 35°. Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 1 , l'angle au sommet du fil de coupe 3 est de 30°.
Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 1 , chaque épaisseur de liaison intermédiaire 4 est formée par une couche de cuivre ou d'alliage de cuivre.
Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 2, chaque épaisseur de liaison intermédiaire 4 est formée par une structure multicouches comprenant deux couches extérieures 10 en cuivre ou en alliage de cuivre, deux couches intercalaires 1 1 en alliage métallique tenace résistant à la corrosion agencées entre les couches extérieures 10, et une couche interfaciale 12 en cuivre ou en alliage de cuivre agencée entre les deux couches intercalaires 1 1 . Les couches extérieures 10 forment la première face de liaison 8 et la deuxième face de liaison 9.
Ainsi les épaisseurs de liaison intermédiaires 4 sont formées par une couche de cuivre ou d'alliage de cuivre constituant la première face de liaison 8 et la deuxième face de liaison 9, ou par une alternance de couches de cuivre ou d'alliage de cuivre, d'une part, et de couches intercalaires 1 1 en alliage métallique tenace résistant à la corrosion, d'autre part, la première face de liaison 8 et la deuxième face de liaison 9 étant réalisées en cuivre ou en alliage de cuivre.
Le cœur 2 est réalisé en acier inoxydable martensitique. Une forte dureté après trempe peut ainsi être obtenue, notamment une dureté supérieure ou égale à 52 HRc, et de préférence supérieure ou égale à 58 HRc. Une dureté inférieure ou égale à 62 HRc, et de préférence inférieure ou égale à 60 HRc est toutefois préférée, pour éviter que le fil de coupe 3 soit trop fragile. Les nuances d'acier inoxydable martensitique typiquement utilisées sont par exemple : X65CM 3, X105CrMoV15, X50CrMoV15, X40CrMoVN16-2.
Selon un mode de réalisation, la première face de liaison 8 et la deuxième face de liaison 9 de chaque épaisseur de liaison intermédiaire 4 sont composées de cuivre pur, ou d'un alliage cuivre-nickel 90%Cu-10%Ni possédant une coloration type laiton. Une telle coloration est observée pour un alliage cuivre- nickel comportant jusqu'à 10 % de nickel. Pour des teneurs en nickel plus importantes, l'alliage perd sa coloration et donc son intérêt esthétique. Toutefois les alliages cuivre-nickel comportant jusqu'à 25 % de nickel peuvent être utilisés. Ces alliages utilisés dans les épaisseurs de liaison intermédiaires 4 confèrent à un assemblage colaminé une très bonne tenue mécanique sans décohésion jusqu'à 1 100°C environ, ce qui permet de réaliser la trempe nécessaire pour le durcissement du cœur 2 en acier inoxydable martensitique. Une telle forme de réalisation correspond notamment à une réalisation colaminée de la lame de coupe 1 multicouches.
Selon un autre mode de réalisation, la lame de coupe 1 multicouches peut être réalisée par brasage. Un alliage cuivre argent pour brasure à haute température peut être utilisé pour former la première face de liaison 8 et la deuxième face de liaison 9 de chaque épaisseur de liaison intermédiaire 4.
Les flancs latéraux 5 sont réalisés en alliage métallique tenace résistant à la corrosion. Les flancs latéraux 5 sont avantageusement réalisés en acier inoxydable, notamment en acier inoxydable austénitique. Préférentiellement, un acier inoxydable austénitique type X5CrNi18-10 (SUS304) est utilisé, afin de garantir une excellente résistance à la corrosion des faces externes non affûtées 7 des lames de coupe 1 . D'autres matériaux peuvent toutefois être utilisés, notamment du titane ou ses alliages, un acier inoxydable ferritique ou martensitique. Une structure multicouches peut également être envisagée pour les flancs latéraux 5, notamment un empilement de plusieurs couches différentes d'acier inoxydable de nature différente.
Si désiré, les flancs latéraux 5 peuvent présenter une face externe non affûtée 7 revêtue, notamment avec un revêtement type PVD (dépôt physique en phase vapeur), ou avec un revêtement électrolytique.
Le ratio entre l'épaisseur du cœur 2 et l'épaisseur totale de la lame de coupe 1 multicouches est supérieur ou égal à 1/3, et de préférence supérieur ou égal à 0,5. Ainsi, l'épaisseur du cœur 2 est supérieure ou égale au tiers de l'épaisseur de la lame de coupe 1 , et de préférence supérieure ou égale à la moitié de l'épaisseur de la lame de coupe 1 . En effet, pour des épaisseurs de cœur 2 plus faibles, la tenue à la flexion du matériau multicouche formant la lame de coupe 1 serait trop faible, avec un risque de déformation permanente après flexion. Pour une meilleure rigidité de la lame de coupe 1 , l'épaisseur du cœur 2 est de préférence supérieure ou égale à la moitié de l'épaisseur de la lame de coupe 1 . Le ratio entre l'épaisseur du cœur 2 et l'épaisseur totale de la lame de coupe 1 multicouches est de préférence inférieur à 0,8, pour avoir des épaisseurs suffisantes pour les flancs latéraux 5 et pour les épaisseurs de liaison intermédiaires 4.
La lame de coupe 1 présente de préférence une épaisseur totale comprise entre 1 mm et 8 mm. L'épaisseur de la lame de coupe 1 est définie entre les faces externes des flancs latéraux 5. Le cœur 2 peut présenter une épaisseur comprise entre 0,2 et 4 mm. Chaque épaisseur de liaison intermédiaire 4 peut présenter une épaisseur comprise entre 50 et 250 μιτι. Chaque flanc latéral 5 peut présenter une épaisseur comprise entre 0,2 mm et 2 mm.
La lame de coupe 1 multicouches peut être obtenue de plusieurs manières différentes, notamment par colaminage ou par brasage. Le colaminage est réalisé à haute température, typiquement entre 800°C et 1 100°C. Cette voie technologique du colaminage permet d'obtenir une excellente adhérence des différentes couches de la lame de coupe 1 multicouches, notamment lors du traitement thermique. La principale difficulté consiste à ne pas modifier les propriétés métallurgiques de l'acier inoxydable martensitique formant le cœur 2 : croissance de la taille des grains, évolution de la répartition des carbures secondaires,...). Si désiré, le colaminage peut être réalisé sous vide.
Le brasage peut être réalisé en utilisant une brasure haute température en alliage cuivre/argent pour les épaisseurs de liaison intermédiaires 4. La lame de coupe 1 est découpée après obtention de la structure multicouches comprenant les flancs latéraux 5, les épaisseurs de liaison intermédiaires 4 et le cœur 2, généralement par découpe laser.
Dans le cas par exemple d'un acier inoxydable 440C, un traitement thermique entre 1010° et 1066°C suivi d'une trempe à l'huile ou à l'air est réalisé, suivi d'un revenu entre 150 et 250°C pendant 1 h. Une dureté Rockwell C supérieure à 55 HRc est ainsi obtenue. Ce traitement thermique donne un pouvoir et une tenue de coupe satisfaisants conjugués avec une bonne résistance aux chocs et une tenue à la corrosion. Un meulage consistant à usiner au moins un des deux côtés de la lame de coupe 1 est pratiqué pour réaliser l'affûtage 6 afin de créer l'arête tranchante formant le fil de coupe 3.
La mesure des performances de coupe est réalisée grâce à des caractérisations permettant de quantifier la tenue de coupe d'une lame de coupe. Un tel test est décrit dans la norme EN ISO 8442-5. Cette norme décrit comment mesurer le paramètre ICP (pouvoir initial de coupe) et TCC (tenue de coupe) d'une lame de coupe. Les traitements décrits précédemment permettent d'améliorer sensiblement le paramètre TCC sans dégrader le pouvoir initial de coupe. De la même façon, la résistance à la corrosion des lames est vérifiée selon les descriptions de la norme EN ISO 8442-1 . Des tests de résistance en corrosion ont permis de vérifier que la résistance à la corrosion de l'inox 304 n'était pas altérée.
A titre de variante, l'une au moins des épaisseurs de liaison intermédiaires 4 peut être formée par une couche de cuivre ou d'alliage de cuivre.
A titre de variante, l'une au moins des épaisseurs de liaison intermédiaires 4 peut être formée par une structure multicouches comprenant deux couches extérieures 10 en cuivre ou en alliage de cuivre, au moins une couche intercalaire 1 1 en alliage métallique tenace résistant à la corrosion agencée entre les deux couches extérieures 10, une couche interfaciale 12 en cuivre ou en alliage de cuivre étant alors agencée entre deux couches intercalaires 1 1 adjacentes lorsque l'épaisseur de liaison intermédiaire 4 présente plusieurs couches intercalaires 1 1 . Ainsi chaque couche intercalaire 1 1 est agencée entre deux couches extérieures 10, ou entre une couche extérieure 10 et une couche interfaciale 12, ou entre deux couches interfaciales 12.
L'invention concerne également un procédé d'obtention d'une lame de coupe 1 multicouches comprenant les étapes suivantes :
Réalisation ou fourniture d'une tôle multicouches comportant :
un cœur 2 réalisé en acier inoxydable martensitique, dont l'épaisseur est supérieure ou égale au tiers de l'épaisseur de la structure multicouches,
- deux flancs latéraux 5 réalisés en alliage métallique tenace résistant à la corrosion,
deux épaisseurs de liaison intermédiaires 4 interposées chacune entre le cœur 2 et l'un ou l'autre des flancs latéraux 5, chaque épaisseur de liaison intermédiaire 4 étant réalisée en cuivre ou en alliage de cuivre, ou présentant une alternance de couches réalisées soit en cuivre ou en alliage de cuivre, soit en alliage métallique tenace résistant à la corrosion, de sorte que chaque couche des épaisseurs de liaison intermédiaires 4 adjacente au cœur ou à l'un des flancs latéraux soit réalisée en cuivre ou en alliage de cuivre,
Découpe d'une forme de lame de coupe 1 dans la tôle multicouches, Traitement thermique de la forme de lame de coupe 1 à une température comprise entre 1000°C et 1 100°C suivi d'une trempe à l'huile ou à l'air, Traitement de revenu de la forme de lame de coupe 1 à une température comprise entre 200°C et 400°C,
Affûtage d'au moins une partie d'un bord de la forme de lame de coupe 1 pour former un fil de coupe 3 dans le cœur 2.
Selon un mode de réalisation, le procédé consiste à réaliser ou à utiliser une tôle multicouches assemblée par colaminage, dans laquelle les couches des épaisseurs de liaison intermédiaires 4 réalisées en cuivre ou en alliage de cuivre sont composées de cuivre pur ou d'un alliage cuivre-nickel comportant jusqu'à 25 % de nickel, de préférence un alliage cuivre-nickel comportant jusqu'à 10 % de nickel.
Selon un mode de réalisation, le procédé consiste à réaliser ou à utiliser une tôle multicouches assemblée par brasage, dans laquelle les couches des épaisseurs de liaison intermédiaires 4 réalisées en alliage de cuivre sont composées d'un alliage cuivre-argent pour brasure à haute température.
La présente invention n'est nullement limitée aux exemples de réalisation décrits et à leurs variantes, mais englobe de nombreuses modifications dans le cadre des revendications.

Claims

B.1414R'
REVENDICATIONS
Lame de coupe (1 ) multicouches, comportant un cœur
(2) présentant un fil de coupe
(3), deux flancs latéraux (5) recouvrant chacun partiellement l'une des faces du cœur (2), et deux épaisseurs de liaison intermédiaires (4) interposées chacune entre le cœur (2) et l'un ou l'autre des flancs latéraux (5), les flancs latéraux (5) étant réalisés en alliage métallique tenace résistant à la corrosion, chaque épaisseur de liaison intermédiaire
(4) présentant une première face de liaison (8) avec le cœur (2) et une deuxième face de liaison (9) avec l'un ou l'autre des flancs latéraux
(5), la première face de liaison (8) et la deuxième face de liaison (9) étant réalisées en cuivre ou en alliage de cuivre, caractérisée en ce que le cœur (2) est réalisé en acier inoxydable martensitique, et en ce que l'épaisseur du cœur (2) est supérieure ou égale au tiers de l'épaisseur de la lame de coupe (1 ).
Lame de coupe (1 ) multicouches selon la revendication 1 , caractérisée en ce que l'épaisseur du cœur (2) est supérieure ou égale à la moitié de l'épaisseur de la lame de coupe (1 ).
Lame de coupe (1 ) multicouches selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le cœur (2) présente une dureté supérieure ou égale à 52 HRc, et de préférence supérieure ou égale à 58 HRc.
Lame de coupe (1 ) multicouches selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le cœur (2) présente une dureté inférieure ou égale à 62 HRc, et de préférence inférieure ou égale à 60 HRc.
Lame de coupe (1 ) multicouches selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le fil de coupe (3) présente un angle au sommet compris entre 20° et 50°
6. Lame de coupe (1 ) multicouches selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le fil de coupe (3) présente un angle au sommet compris entre 25° et 35°.
7. Lame de coupe (1 ) multicouches selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le fil de coupe (3) est défini par un affûtage (6) biface.
8. Lame de coupe (1 ) multicouches selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'affûtage (6) biface est symétrique.
9. Lame de coupe (1 ) multicouches selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'une au moins des épaisseurs de liaison intermédiaires (4) est formée par une couche de cuivre ou d'alliage de cuivre.
10. Lame de coupe (1 ) multicouches selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que l'une au moins des épaisseurs de liaison intermédiaires (4) est formée par une structure multicouches comprenant deux couches extérieures (10) en cuivre ou en alliage de cuivre, formant la première face de liaison (8) et la deuxième face de liaison (9), au moins une couche intercalaire (1 1 ) en alliage métallique tenace résistant à la corrosion étant agencée entre les deux couches extérieures (10), une couche interfaciale (12) en cuivre ou en alliage de cuivre étant agencée entre deux couches intercalaires (1 1 ) adjacentes.
1 1 . Lame de coupe (1 ) multicouches selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la première face de liaison (8) et la deuxième face de liaison (9) de chaque épaisseur de liaison intermédiaire (4) sont composées de cuivre pur ou d'un alliage cuivre-nickel comportant jusqu'à 25 % de nickel, de préférence un alliage cuivre-nickel comportant jusqu'à
10 % de nickel.
12. Lame de coupe (1 ) multicouches selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la première face de liaison (8) et la deuxième face de liaison (9) de chaque épaisseur de liaison intermédiaire (4) sont composées d'un alliage cuivre-argent pour brasure à haute température.
13. Lame de coupe (1 ) multicouches selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que les flancs latéraux (5) sont réalisés en acier inoxydable.
14. Lame de coupe (1 ) multicouches selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que les flancs latéraux (5) sont réalisés en acier inoxydable austénitique.
15. Lame de coupe (1 ) multicouches selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que les flancs latéraux (5) présentent une face externe non affûtée (7) revêtue, notamment avec un revêtement type PVD, ou un revêtement électrolytique.
16. Lame de coupe (1 ) multicouches selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisée en ce qu'elle présente une épaisseur totale comprise entre 1 et 8 mm.
17. Lame de coupe (1 ) multicouches selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée en ce que le cœur (2) présente une épaisseur comprise entre 0,2 et 4 mm.
18. Lame de coupe (1 ) multicouches selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisée en ce que chaque épaisseur de liaison intermédiaire (4) présente une épaisseur comprise entre 50 et 250 μιτι.
19. Lame de coupe (1 ) multicouches selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisée en ce que chaque flanc latéral (5) présente une épaisseur comprise entre 0,2 mm et 2 mm.
20. Procédé d'obtention d'une lame de coupe (1 ) multicouches comprenant les étapes suivantes :
Réalisation ou fourniture d'une tôle multicouches comportant : un cœur (2) réalisé en acier inoxydable martensitique, dont l'épaisseur est supérieure ou égale au tiers de l'épaisseur de la structure multicouches,
deux flancs latéraux (5) réalisés en alliage métallique tenace résistant à la corrosion,
deux épaisseurs de liaison intermédiaires (4) interposées chacune entre le cœur (2) et l'un ou l'autre des flancs latéraux (5), chaque épaisseur de liaison intermédiaire (4) étant réalisée en cuivre ou en alliage de cuivre, ou présentant une alternance de couches réalisées soit en cuivre ou en alliage de cuivre, soit en alliage métallique tenace résistant à la corrosion, de sorte que chaque couche des épaisseurs de liaison intermédiaires (4) adjacente au cœur (2) ou à l'un des flancs latéraux (5) soit réalisée en cuivre ou en alliage de cuivre,
Découpe d'une forme de lame de coupe (1 ) dans la tôle multicouches, Traitement thermique de la forme de lame de coupe (1 ) à une température comprise entre 1000°C et 1 100°C suivi d'une trempe à l'huile ou à l'air,
Traitement de revenu de la forme de lame de coupe (1 ) à une température comprise entre 200°C et 400°C,
Affûtage d'au moins une partie d'un bord de la forme de lame de coupe (1 ) pour former un fil de coupe (3) dans le cœur (2).
Procédé d'obtention d'une lame de coupe (1 ) multicouches selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser ou à utiliser une tôle multicouches assemblée par colaminage, dans laquelle les couches des épaisseurs de liaison intermédiaires (4) réalisées en cuivre ou en alliage de cuivre sont composées de cuivre pur ou d'un alliage cuivre-nickel comportant jusqu'à 25 % de nickel, de préférence un alliage cuivre-nickel comportant jusqu'à 10 % de nickel. 22. Procédé d'obtention d'une lame de coupe (1 ) multicouches selon la revendication 21 , caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser ou à utiliser une tôle multicouches assemblée par brasage, dans laquelle les couches des épaisseurs de liaison intermédiaires (4) réalisées en alliage de cuivre sont composées d'un alliage cuivre-argent pour brasure à haute température.
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