EP3894372A1 - Procédé de fabrication d'un composant horloger en carbone-carbone - Google Patents

Procédé de fabrication d'un composant horloger en carbone-carbone

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EP3894372A1
EP3894372A1 EP19835437.5A EP19835437A EP3894372A1 EP 3894372 A1 EP3894372 A1 EP 3894372A1 EP 19835437 A EP19835437 A EP 19835437A EP 3894372 A1 EP3894372 A1 EP 3894372A1
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EP
European Patent Office
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machining
carbon
resin
carbon composite
variant
Prior art date
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Pending
Application number
EP19835437.5A
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German (de)
English (en)
Inventor
Clément ETIENVRE
Emeric PARAUD
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Lorige
Original Assignee
Lorige
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Filing date
Publication date
Application filed by Lorige filed Critical Lorige
Publication of EP3894372A1 publication Critical patent/EP3894372A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • G04B37/225—Non-metallic cases
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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49579—Watch or clock making

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of watchmaking.
  • It relates to a timepiece component made of composite material.
  • It also relates to a method of manufacturing a timepiece component of composite material.
  • Watch components are traditionally made from metallic materials such as stainless steel, titanium, or precious metals such as gold, platinum or silver.
  • the invention relates to a method of manufacturing
  • the method of manufacturing a timepiece component includes a step of processing a piece of carbon-carbon composite material.
  • the carbon-carbon composite is appreciated for its properties of very good thermal resistance, very good resistance to thermal shock and very good resistance to wear during friction at high temperature. This is why it is used for the manufacture:
  • the fibrous reinforcement is composed of a texture of carbon fibers, obtained by mechanical means used in the textile industry.
  • the binding matrix is a carbon matrix having the role of filling the porosity of the fibrous architecture.
  • the method of manufacturing a component watchmaker includes a step of processing a piece of carbon-carbon composite material.
  • brication includes machining steps and a step for processing said part.
  • the processing step is preceded by a first step of machining the part made of carbon-carbon composite and followed by a second step of machining said part.
  • the first machining step consists of a pre-machining operation by milling, which allows one side of the part to be prepared before the processing step. In particular, locations having a predefined excess thickness are provided on said face.
  • locations with a predefined under-thickness can also be provided on said face.
  • the second machining step consists of a proper machining operation by milling the same face of said part after the processing step.
  • the method according to the first variant comprises at least one additional machining step, after the second machining step.
  • Said at least one additional machining step can be a part trimming step, a milling step on the other face of the part, a finishing step.
  • the processing step includes a resin operation which consists of pouring resin in liquid form on the face of the part which has undergone the pre-machining operation.
  • the resin may be a thermosetting resin, such as an epoxy resin or a phenolic resin.
  • the resin may be a thermoplastic resin.
  • the processing step then includes a vacuum operation which is carried out simultaneously with a cooking operation. Finally, it includes a post-cooking operation.
  • the aim is to promote the penetration of the resin into the pores of the material. Cooking has the effect of initiating the polymerization of the resin. Post-curing has the effect of bringing the resin to its maximum hardness.
  • the initial part made of carbon-carbon composite material is first prepared by a pre-machining, before being subjected to a treatment during which the carbon-carbon composite material is impregnated with a resin. Then the watch component is obtained by machining the desired shapes of the part that has been treated.
  • the penetration of the resin into the carbon-carbon composite material increases the mechanical strength and the sealing of the part. It also has the advantage of improving its aesthetic appearance. ''
  • brication comprises a step of grinding into crumbs of said piece of carbon-carbon composite material, then a step of processing the ground material obtained, and finally a molding step of the ground material which has been subjected to the processing step.
  • the processing step includes a resin operation which consists of pouring resin on the ground material of carbon-carbon material and mixing them together. It also includes an operation for warming up the mixture composed of the ground material and the resin.
  • the molding step comprises an operation of filling a mold having the final shape of the desired part with the mixture composed of the ground material and the resin, then a pressing operation, and finally a demolding operation.
  • the operation of warming up the treatment step and the pressing operation of the molding step take place simultaneously and have the effect of polymerizing the resin.
  • the method comprises an optional step of washing the crumbs making up the ground product, which precedes the treatment step.
  • the method comprises an optional step of sieving the crumbs making up the ground material, which precedes the treatment step.
  • the initial piece of carbon-carbon composite material is first prepared by crushing into crumbs, which are then subjected to a treatment during which the carbon-carbon composite material is impregnated of a resin. Then the watch component is obtained by molding the desired shapes of the crumbs which have been treated.
  • the treatment step comprises a resination step during which the carbon-carbon composite material is impregnated with a resin.
  • the impregnation of the carbon-carbon material is done by penetration of the resin from a pre-machined face.
  • the impregnation of the carbon-carbon material is done by mixing the resin with a ground material of carbon-carbon material. This impregnation has the advantage of improving the properties of the carbon-carbon material, including its mechanical strength, its sealing, its resistance to UV rays, its aesthetics, its dermatological compatibility.
  • the carbon-carbon composite part comes from a pad or a brake disc of a competition vehicle or an airplane brake disc or a space shuttle tile.
  • the part made of carbon-carbon composite material can be a new part.
  • the part made of carbon-carbon composite material is a used part.
  • the method according to the invention contributes to satisfying the ninth of the seventeen UN sustainable development goals.
  • the invention relates to a timepiece component obtained by the method according to the first aspect of the invention.
  • the timepiece components according to the invention can be, in particular, boxes, funds, shoulders, glasses, but also dials, hands, bracelet links, whole bracelets, plates, bridges, among which barrel bridges, gear train bridges, escapement bridges, anchor bridges, balance bridges, crowns.
  • Figure 1 shows, in top perspective view, an initial piece of carbon-carbon composite material, before the implementation of the first variant or the second variant of the process;
  • Figures 2 to 5 show a numerically controlled machine tool for the implementation of the first variant of the method
  • Figure 2 shows, in top perspective view, the machine tool equipped with a first machining support used for the first machining step, for the second machining step and for a third machining step;
  • Figure 3 shows, in top perspective view, the machine tool equipped with a second machining support used for a fourth machining step
  • Figure 4 shows, in top perspective view, the machine tool equipped with a third machining support used for a fifth machining step
  • Figure 5 shows, in a bottom perspective view, a part of the machine tool not visible in Figures 2 to 4;
  • Figure 6 shows, in exploded perspective view, the first machining support
  • Figure 7 shows, in perspective view, the initial part held by the first machining support, before the first machining step
  • Figure 8 shows, in perspective view, the part obtained after the first machining step of the first variant of the process
  • Figure 9 is an enlarged view of the area X of Figure 8.
  • FIG. 10 illustrates, in perspective view, the resinating operation of the processing step of the first variant of the method
  • Figure 11 shows, in perspective view, the part obtained after the second machining step of the first variant of the process
  • Figure 12 is an enlarged view of the area X of Figure 11;
  • Figure 13 shows, in perspective view, the part obtained after the third machining step
  • Figure 14 shows, in exploded perspective view, the second machining support of Figure 3;
  • Figure 15 shows, in perspective view, the part of Figure 13 installed on the second machining support for the fourth machining step
  • Figure 16 illustrates, in perspective view, the fifth machining step performed on the part from the fourth machining step
  • Figure 17 shows, in perspective view and from below, the final watch component obtained at the end of the fifth machining step
  • Figure 18 illustrates, in perspective view, the grinding step of the second variant of the process
  • Figure 19 illustrates, in perspective view, the filling operation of the molding step of the second variant of the method
  • Figure 20 is a top perspective and exploded view of the matrix used for the molding step
  • Figure 21 is a partial view, in bottom perspective and exploded, of the matrix used for the molding step
  • Figure 22 illustrates, in perspective view, the pressing operation of the molding step of the second variant of the method
  • Figure 23 illustrates, in perspective view, the demolding operation of the molding step of the second variant of the process.
  • an initial part 100 is shown,
  • said initial part 100 is made of composite material
  • said initial part 100 is a competition vehicle brake pad, composed of an active part 102 intended to be subjected to friction during braking of the vehicle, and of a part d 'hook 104 provided for holding the brake pad in a caliper of the vehicle.
  • Said active part 102 and attachment part 104 of the part 100 were produced in one piece by milling a raw block of carbon-carbon composite material.
  • Figures 2 to 5 show a numerically controlled machine tool 10, for example a 4-axis digital milling machine of the type ISEL ICP 2015, having a spindle 12 allowing high rotational speeds, greater than 15000 revolutions per minute.
  • the machine tool 10 also includes a tool holder 14 driven by the spindle 12, and machining tools, identified by the reference 16, which are changed as and measurement of needs during the course of the machining steps.
  • Said machining tools 16 are coated with diamond in order to reduce their wear by friction with the dust produced during the machining steps.
  • the machine tool 10 also includes a plate 18 on which will be installed, successively, a base 24 of a first machining support 20 (FIG. 2), a second machining support 30 (FIG. 3) and a third machining support 40 ( Figure 4), for the implementation of the process machining steps.
  • Said machining supports 20, 30, 40 are adapted not only to the different machining steps, but also to the shape and dimensions of the workpieces at the different stages of the process, as well as to the shape and to the dimensions of the desired final watch component.
  • the first machining support 20, illustrated in FIGS. 6 and 7, comprises a frame 22 and a base 24.
  • the base 24 is fixed to the plate 18 ( Figure 2) via a footprint centering 2 (see FIG. 4) by means of screws, for example two M8 type screws (not shown), which cooperate with two fixing holes 4 present on the plate 18 (FIG. 4).
  • the frame 22 is positioned on the base 24 by means of a position imprint 26 materialized on said base 24 ( Figure 6).
  • the frame 22 and the base 24 are assembled to each other, by means of assembly screws 50 which cooperate with holes 60 in the frame 22 and with bores 62 in the base 24.
  • the frame 22 and the base 24 are metal parts. machined.
  • the frame 22 is made of steel and the base 24 is made of aluminum. They are specially designed and dimensioned to hold the workpiece during the first machining step, the second machining step and the third machining step which will be described below.
  • FIG. 7 shows the initial part 100 which is held by force in the frame 22 by means of needle screws 52 which cooperate with tapped holes 64 of said frame 22.
  • the needle screws 52 are distributed around the periphery of the frame 22 and are ten in number.
  • the assembly constituted by the frame 22 and the initial part 100 is then fitted onto the base 24 and fixed to the latter by the screws 50, which are four in number in the example illustrated and are for example CHC M5 type screw.
  • the initial part 100 is installed on the first machining support 20. In the example illustrated, it is installed in such a way that, in a machining situation on the machine tool 10 (FIG. 2), its part active 102 is exposed to the machining tool 16 ( Figure 5).
  • the initial part 100 is subjected to a first machining step, illustrated in Figure 8, which consists of a pre-machining operation by milling its exposed face, to dig a concave shape.
  • the movement of the machining tool 16 is configured so as to machine a blank 110 having the desired shape.
  • the setting of the movement of the machining tool 16 is also adjusted by
  • the additional thickness is between 0 millimeter and 1 millimeter. Even more preferably, said additional thickness measures 0.3 millimeters.
  • the under-thickness is between 0 millimeters and 0.2 millimeters. Even more preferably, said under-thickness measures 0.1 millimeters.
  • FIG. 9 shows the arrangement of the first extra thickness locations 112, which are located on surfaces intended to be visible from the outside on the final timepiece component obtained by the process. Their presence makes it possible to avoid the occurrence of surface defects during the execution of a subsequent machining step.
  • FIG. 9 also shows the second sub-thickness locations 114 which are located on the surfaces intended to be contact surfaces of the final watch component obtained by the process, like a joint surface in the case of a middle part .
  • Figure 9 finally shows the third locations 116 of under-thickness, which are located on surfaces intended to become decoration surfaces of the final watch component obtained by the process.
  • the initial part 100 on which the blank 110 was formed now constitutes a first intermediate part 120 resulting from the first machining step, the pre-machined surfaces of which have many roughness.
  • Said first intermediate part 120 is still held in the frame 22 of the machining support 20 by means of the needle screws 52.
  • Said frame 22 is disassembled from the base 24 of the machining support 20, said base 24 remaining fixed to the plate 18 of the machine tool 10 by means of the centering imprint 2.
  • the first intermediate part 120 is then subjected to a processing step, which includes a resinating operation, then a vacuum operation if simultaneous with a cooking operation, then a post-cooking operation.
  • the resinating operation is illustrated in FIG. 10. It consists in pouring a resin 122 into the blank 110, for example by means of a container 124, so as to at least partially fill said blank 110.
  • the resin 122 is an epoxy resin, thermosetting. Resins
  • Epoxy resins have good mechanical strength, adapted to the constraints that will be applied to the final watch component during its use. Epoxy resins also have a low shrinkage rate compared to other resins. Epoxy resins are also appreciated for a better visual appearance of the final watch component, because they have good resistance to UV rays, and because it is easy to obtain transparent epoxy resins.
  • thermoset resin a colored additive can be added to the thermoset resin
  • the vacuuming operation is not illustrated in the figures. It consists in installing the frame 22, which carries the first intermediate part 120 into which the resin 122 has been poured, in a container closed in a sealed manner and in creating a vacuum in said container. It can last up to 24 hours, with a temperature of around 20 to 25 degrees Celsius inside the container.
  • the vacuuming operation has the effect of promoting the penetration of the resin 122 into the carbon-carbon material, while eliminating the residual air bubbles which would be in said resin 122 after filling the draft 110.
  • the vacuuming operation is completed by a cooking operation, not shown in the figures, which can be carried out in the open air, the frame 22 having been removed from the sealed container, or which can be carried out under empty, the frame 22 remaining in the sealed container.
  • the cooking operation can last between 3 hours and 24 hours, with a temperature of up to 150 degrees Celsius.
  • the firing operation has the effect of initiating the polymerization of the resin.
  • the cooking operation is followed by a post-cooking operation, which has the effect of bringing the resin 122 to its maximum hardness.
  • the first intermediate piece 120 in which resin 122 was poured and then hardened during the treatment step, now constitutes a second intermediate piece 130.
  • the resin 122 has penetrated into the carbon-carbon composite material.
  • the penetration distance is at least 0.5 millimeter.
  • the presence of the resin 122 makes it possible to eliminate the roughness arising from the first machining step and to obtain smoother surfaces, in particular at the second locations 114 and at the third locations 116 having an under-thickness.
  • the frame 22 carrying the second intermediate part 130 is again assembled to the base 24 which has remained fixed to the plate 18 of the machine tool 10.
  • the frame 22 returns to its previous place on the base 24 thanks to the imprint positioning 26.
  • a second machining step is then carried out on the second intermediate part 130.
  • Said second machining step consists of actual machining, by milling.
  • the configuration of the machining tool 16 is this time adjusted so as to remove the first locations 112 of excess thickness which had been left on the blank 110 during the first machining step.
  • the configuration of the machining tool 16 is also adjusted so as to bring the second under-thickness locations 114 and the third under-thickness locations 116 to the level of the reference surface.
  • the second machining step leaves a residual layer of resin 122 which fills said second under-thickness locations 114 and said third under-thickness placements 116.
  • the blank 110 now has a surface overall uniform, with certain zones 134, 136 which are covered with resin. These areas 134, 136 may be intended to come into contact with other parts, such as for example seal bearing areas 134 of the final watch component. These zones can also be intended to become decoration zones 136 of the final watch component. In the case of decoration zones 136, the thickness of the resin has an influence on the opacity of the decoration.
  • the colored additives possibly added previously to the resin 122 also contribute to the decorative effect.
  • the part from the second machining step is a third intermediate part 140, illustrated in Figures 11 and 12.
  • a third intermediate part 140 illustrated in Figures 11 and 12.
  • some finishing machining operations are carried out.
  • fixing holes 138 are provided on the machined face, which will be used to fix other elements to the final watch component when assembling the watch.
  • the third intermediate part 140 from the second machining phase has the final dimensions and the final appearance of the upper face of a middle part-one-piece dial.
  • the fourth intermediate part 150 is then installed on the second machining support 30 to be subjected to a fourth machining step intended to form the underside of the final watch component.
  • the second machining support 30 is shown in exploded view in FIG. 14. It is a machined part, specially designed and dimensioned to receive the fourth intermediate part 150.
  • the second machining support 30 is part of a substantially parallel block
  • the second machining support 30 comprises two lateral blocks 36 separated by a longitudinal opening 38 open towards the face in which the counterform 32 is located and closed towards the opposite face.
  • the second machining support 30 also includes through holes 34 which pass transversely through each of the two side blocks 36. Said covering holes 34 are intended to receive clamping means 80, 82, 84 which have the function, in service, to bring the two side blocks 36 closer to one another.
  • the clamping means 80, 82, 84 comprise clamping screws 84 which cooperate with metal inserts 80, 82.
  • the second machining support 30 is made of a material which does not risk altering the fourth intermediate part 150 at the time of tightening, in particular in a plastic which can be, for example, the plastic material marketed under the name Delrain ®.
  • the second machining support 30 is fixed to the plate 18 (FIG. 3) by means of the centering imprint 2 (see FIG. 4), by means of screws, for example two M8 type screws (not shown) which cooperate with tapped holes 72 of a base 70 of said third machining support 30 and with the fixing holes 4 present on the plate 18 ( Figure 4).
  • FIG. 15 shows the fourth intermediate part 150 installed on the second machining support 30. It has a lateral face 152 formed by trimming during the third machining step. It has a first end face (not visible in FIG. 13) formed by milling during the second machining step and oriented towards the bottom of the longitudinal opening 38 of the second machining support 30. It finally has a second end face 154, opposite the first end face, and exposed to the machining tool 16 (FIG. 3).
  • the fourth intermediate part 150 is installed on the second machining support
  • a fourth machining step is then carried out on the fourth inter part
  • medial 150 consisting of milling its second end face 154, which will become the underside of the final watch component.
  • the fourth intermediate part 150 now constitutes a fifth intermediate part 160, which is installed on the third machining support 40 to be subjected to a fifth machining step, as illustrated in Figure 16.
  • Said third machining support 40 is fixed to the plate 18 of the machine tool 10 by means of frame elements 42, 44 ( Figure 4).
  • the positioning of the fifth intermediate part 160 on the third machining support 40 is achieved by the presence, on said third machining support 40, of a counterform (not visible in the figures) of the lateral face of said fifth intermediate part 160 and by actuation of a central screw which makes it possible to separate said counterform thanks to the elasticity of the material constituting the third support machining 40, namely aluminum in the example illustrated.
  • the fifth machining step consists of carrying out finishes on the fifth intermediate part 160, so as to obtain a final timepiece component 170.
  • the finishes consist in making decorations as well as cavities and other reliefs intended for the cooperation of said horological component 170 with other horological components at the time of their final assembly to form a watch.
  • the final timepiece component 170 obtained by the first variant of the method according to the invention, is a one-piece middle-dial assembly.
  • the method according to the first variant which has been illustrated in FIGS. 2 to 17, comprises the following steps:
  • Second machining step actual milling of the upper face
  • the manufacturing method according to the invention comprises a step of grinding an initial part made of carbon-carbon composite material.
  • the grinding step is illustrated in FIG. 18.
  • An initial part 200 made of carbon-carbon composite material is ground in a grinding machine 210, for example a jaw crusher of the RETSCH BB 400 XL type.
  • the initial piece 200 is reduced to a pile of crumbs 220.
  • the grinding machine 210 is adjusted so that the crumbs 220 obtained by grinding have a predefined maximum length, for example of 2 millimeters.
  • the size of the crumbs has an influence on the detail of the final watch component obtained by the second variant of the process.
  • the processing step comprises a resinating operation and a temperature setting operation.
  • the resinating operation (not shown in the figures) consists in mixing the crumbs 220 obtained by grinding with a thermosetting resin.
  • the criteria for choosing said resin are the same as for the first variant of the process and will not be explained a second time.
  • An epoxy resin is preferred.
  • the mixture 240 obtained can be enriched with additives, for example precious metals or dyes.
  • the pouring operation illustrated in FIG. 19, consists in pouring the mixture 240
  • the mold 260 is shown in exploded view in Figures 20 and 21. It is made of hardened steel to be able to resist deformation during the pressing operation.
  • the mold 260 has several elements 262, 264, 266, 268, which are four in number in the example illustrated. Each element 262, 264, 266, 268 is hollowed out with a portion of imprint 272, 274, 276, 278. More particularly, a lower element 262 carries a portion of lower imprint 272, an upper element 264 carries a portion of upper imprint 274, and two lateral elements 266, 268 each carry a portion of lateral imprint 276, 278.
  • the lower element 262 is assembled with the two lateral elements 266, 268, by means of assembly screws 254, which makes it possible to produce the cavity 250 into which the mixture 240 is poured (FIG. 19).
  • the cavity 250 is then closed with the upper element 264, as illustrated in FIG. 22.
  • the upper element 268 is provided with an air discharge hole 280 during the pressing operation, the diameter of which is chosen so that the resin does not escape together with the air.
  • the meeting of the imprint portions 272, 274, 276, 278 constitutes a complete imprint (not visible in the figures) having the shape and the final dimensions of the timepiece component that it is desired to obtain.
  • a stiffening insert (not shown in the figures) can be incorporated in the cavity 250 of the mold 260, so as to increase the resistance and the tightness of the final watch component obtained by molding.
  • the stiffening insert can be metallic, composite, or made of any other material suitable for the person skilled in the art.
  • the mixture 240 contained in the complete impression is then subjected to the pressing operation, during which it is compressed in the closed mold (FIG. 22) which is pressed, for example in a hydraulic press, not illustrated. to the figures.
  • the mixture 240 is subjected to a pressure which can range from a few kilograms per square centimeter up to several hundred kilograms per square centimeter. Pressing has the effect of increasing the cohesion between the constituents of the mixture 240, namely the crumbs 220 of the ground material, the resin and any additives.
  • the temperature setting operation which has the effect of polymerizing the resin. It is carried out by means of heating resistors (not shown in the figures), which are present in through holes 282 of the lower element 262 of the mold 260 ( Figure 22).
  • the temperature reached during the heating operation, as well as its duration depend on the resin used, and are similar to the temperature and the duration indicated for the embodiment of the first variant of the process.
  • the method according to the second variant comprises an optional step of washing the crumbs, not illustrated in the figures, which follows the step of grinding into crumbs of the initial part 200, and which precedes the processing step. Washing can be carried out, for example, by spraying a washing product or by soaking the crumbs in a washing bath.
  • the washing step makes it possible to remove from the ground material the residues which would be harmful to the molding, and which can come, for example, from fats which have come into contact with the crumbs during the grinding.
  • the detergent is chosen for its ability to dissolve grease, and its ability to evaporate. Acetone is preferred.
  • the method according to the second variant comprises an optional step of sieving the crumbs, not illustrated in the figures, which follows the step of grinding into crumbs of the piece of carbon-carbon composite, and which precedes the treatment step.
  • the sieving can be carried out, for example, using a machine of the AS 200 BASIC SCREENER type.
  • the sieving step has the effect of removing crumbs larger than 2 millimeters which could be present in the ground material as well as impurities which could possibly be present in the initial part 200 in the case where it is of a used part.
  • the final watch component 270 obtained by the second
  • a finishing step can be optionally provided. It can be manual if it it involves removing resin residues or polishing or deburring the final watch component. It can implement machining, similar to that of the fifth step of the first embodiment of the first variant of the method, if it is a question of making decorations as well as cavities and other reliefs intended for the cooperation of said component watchmaker 170 with other watchmaking components at the time of their final assembly to form a watch.
  • the method according to the second variant which has been illustrated in FIGS. 18 to 23, comprises the following steps:

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Abstract

Le procédé de fabrication comporte au moins une étape de traitement d'une pièce (100, 200) en matériau composite carbone-carbone. Dans une première variante, le procédé comporte des étapes d'usinage et une étape de traitement de la pièce. Dans une deuxième variante, le procédé comporte une étape de broyage de la pièce avant l'étape de traitement et une étape de moulage après l'étape de traitement. Application à la fabrication de composants horlogers (170, 270).

Description

Description
Titre de l'invention :
PROCEDE DE FABRICATION D'UN COMPOSANT HORLOGER EN CARBONE-CARBONE
[0001] La présente invention se rapporte au domaine technique de l'horlogerie.
[0002] Elle concerne un composant horloger en matériau composite.
[0003] Elle concerne également un procédé de fabrication d'un composant horloger en matériau composite.
[0004] Les composants horlogers sont traditionnellement réalisés dans des matériaux mé talliques tels que l'acier inoxydable, le titane, ou des métaux précieux tels que l'or, le platine ou l'argent.
[0005] De plus en plus, les matériaux métalliques sont remplacés par des matériaux
composites pour la fabrication de certains composants horlogers, pour des raisons de légèreté et d'esthétisme.
[0006] Selon un premier aspect, l'invention a pour objet un procédé de fabrication de
composants horlogers à partir d'une pièce en matériau composite carbone-carbone.
[0007] Plus précisément, le procédé de fabrication d'un composant horloger, comporte une étape de traitement d'une pièce en matériau composite carbone-carbone.
[0008] Le composite carbone-carbone est apprécié pour ses propriétés de très bonne ré sistance thermique, de très bonne résistance aux chocs thermiques et de très bonne ré sistance à l'usure lors de la friction à haute température. C'est pourquoi il est utilisé pour la fabrication :
- de plaquettes ou de disques de freins de véhicules de compétition, au
tomobiles ou motos,
- de disques de freins d'avions,
- de tuiles de navettes spatiales,
- de tuyères de fusées
- de disques de friction pour systèmes d’embrayage de véhicules de com
pétition.
[0009] L'article "Les composites carbone/carbone", de Jacques Thébault et Pierre Olry, paru dans la revue l’actualité chimique - mars-avril 2006 - n° 295-296 décrit le composite carbone-carbone comme résultant d'une fusion entre un renfort fibreux et une matrice liante qui sont tous les deux de même nature chimique.
[0010] Le renfort fibreux est composé d'une texture de fibres de carbone, obtenue par des moyens mécaniques utilisés dans l'industrie textile. La matrice liante est une matrice carbonée ayant pour rôle de combler la porosité de l'architecture fibreuse.
[0011] Selon un premier aspect de l'invention, le procédé de fabrication d'un composant horloger, comporte une étape de traitement d'une pièce en matériau composite carbone- carbone.
[0012] Selon une première variante du premier aspect de l'invention, le procédé de fa
brication comporte des étapes d'usinage et une étape de traitement de ladite pièce.
[0013] Selon une caractéristique du procédé selon la première variante, l'étape de traitement est précédée d'une première étape d'usinage de la pièce en composite carbone-carbone et suivie d'une deuxième étape d'usinage de ladite pièce.
[0014] La première étape d'usinage consiste en une opération de pré-usinage par fraisage, qui permet de préparer une face de la pièce avant l'étape de traitement. En particulier, des emplacements ayant une surépaisseur prédéfinie sont ménagés sur ladite face.
Selon le composant horloger souhaité, des emplacements ayant une sous-épaisseur prédéfinie peuvent également être ménagés sur ladite face.
[0015] La deuxième étape d'usinage consiste en une opération d'usinage proprement dit par fraisage de la même face de ladite pièce après l'étape de traitement.
[0016] Selon une autre caractéristique, le procédé selon la première variante comporte au moins une étape additionnelle d'usinage, postérieure à la deuxième étape d'usinage. Ladite au moins une étape additionnelle d'usinage peut être une étape de détourage de la pièce, une étape de fraisage de l'autre face de la pièce, une étape de finition.
[0017] L'étape de traitement comporte une opération de résinage qui consiste à verser de la résine sous forme liquide sur la face de la pièce qui a subi l'opération de pré-usinage.
La résine peut être une résine thermodurcissable, comme une résine époxyde ou une résine phénolique. La résine peut être une résine thermoplastique.
[0018] L'étape de traitement comporte ensuite une opération de mise sous vide qui s'effectue simultanément à une opération de cuisson. Elle comporte enfin une opération de post cuisson. La mise sous vise a pour effet de favoriser la pénétration de la résine dans les pores du matériau. La cuisson a pour effet d'amorcer la polymérisation de la résine. La post-cuisson a pour effet d'amener la résine à sa dureté maximale.
[0019] Ainsi, selon la première variante du procédé, la pièce initiale en matériau composite carbone-carbone est d'abord préparée par un pré-usinage, avant d'être soumise à un traitement au cours duquel le matériau composite carbone-carbone est imprégné d'une résine. Puis le composant horloger est obtenu par usinage aux formes souhaitées de la pièce qui a été traitée.
[0020] La pénétration de la résine dans le matériau composite carbone-carbone augmente la résistance mécanique et l'étanchéité de la pièce. Elle a aussi pour avantage d'améliorer son aspect esthétique.’
[0021] Selon une seconde variante du premier aspect de l'invention, le procédé de fa
brication comporte une étape de broyage en miettes de ladite pièce en matériau composite carbone-carbone, puis une étape de traitement du broyât obtenu, et enfin une étape de moulage du broyât qui a été soumis à l'étape de traitement.
[0022] L'étape de traitement comporte une opération de résinage qui consiste à verser de la résine sur le broyât en matériau carbone-carbone et à les mélanger ensemble. Elle comporte également une opération de mise en température du mélange composé par le broyât et la résine.
[0023] L'étape de moulage comporte une opération de remplissage d'un moule ayant la forme définitive de la pièce souhaitée avec le mélange composé par le broyât et la résine, puis une opération de pressage, et enfin une opération de démoulage.
[0024] Selon une caractéristique de la deuxième variante du procédé, l'opération de mise en température de l'étape de traitement et l'opération de pressage de l'étape de moulage ont lieu simultanément et ont pour effet la polymérisation de la résine.
[0025] Selon une caractéristique de la seconde variante, le procédé comporte une étape op tionnelle de lavage des miettes composant le broyât, qui précède l'étape de traitement.
[0026] Selon une autre caractéristique de la seconde variante, le procédé comporte une étape optionnelle de tamisage des miettes composant le broyât, qui précède l'étape de traitement.
[0027] Ainsi, selon la seconde variante du procédé, la pièce initiale en matériau composite carbone-carbone est d'abord préparée par un broyage en miettes, qui sont ensuite soumises à un traitement au cours duquel le matériau composite carbone-carbone est imprégné d'une résine. Puis le composant horloger est obtenu par moulage aux formes souhaitées des miettes qui ont été traitées.
[0028] Que ce soit pour la première variante du procédé ou pour la seconde variante du procédé, l'étape de traitement comporte une étape de résinage au cours de laquelle le matériau composite carbone-carbone est imprégné d'une résine. Avec la première variante du procédé, l'imprégnation du matériau carbone-carbone se fait par pé nétration de la résine à partir d'une face pré-usinée. Avec la seconde variante du procédé, l'imprégnation du matériau carbone-carbone se fait par mélange de la résine avec un broyât de matériau carbone-carbone. Cette imprégnation a pour avantage d'améliorer les propriétés du matériau carbone-carbone, parmi lesquelles sa résistance mécanique, son étanchéité, sa résistance aux rayons UV, son esthétique, sa compa tibilité dermatologique.
[0029] De préférence, la pièce en composite carbone-carbone provient d'une plaquette ou d'un disque de frein de véhicule de compétition ou d'un disque de frein d'avion ou d'une tuile de navette spatiale.
[0030] La pièce en matériau composite carbone-carbone peut être une pièce neuve. De
manière avantageuse, la pièce en matériau composite carbone-carbone est une pièce usagée. Dans ce cas, le procédé selon l'invention contribue à satisfaire le neuvième des dix-sept objectifs de développement durable de l'ONU. [0031] Selon un second aspect, l'invention a pour objet un composant horloger obtenu par le procédé selon le premier aspect de l'invention.
[0032] Les composants horlogers selon l'invention peuvent être, notamment, des boîtes, des fonds, des carrures, des lunettes, mais aussi des cadrans, des aiguilles, des maillons de bracelets, des bracelets entiers, des platines, des ponts, parmi lesquels des ponts de barillet, des ponts de rouage, des ponts d'échappement, des ponts d'ancre, des ponts de balancier, des couronnes.
[0033] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre de deux modes de réalisation particuliers, fournis à titre illustratif et nullement limitatif, d'un procédé selon l'invention de fabrication d'un composant horloger consistant en un ensemble carrure-cadran monobloc, dans lesquels :
[0034] [fig.l]
: La figure 1 représente, en vue en perspective supérieure, une pièce initiale en matériau composite carbone-carbone, avant la mise en œuvre de la première variante ou de la seconde variante du procédé ;
[0035] Les figures 2 à 5 représentent une machine-outil à commande numérique pour la mise en œuvre de la première variante du procédé ;
[0036] [fig.2]
: La figure 2 montre, en vue en perspective supérieure, la machine-outil équipée d'un premier support d'usinage utilisé pour la première étape d'usinage, pour la deuxième étape d'usinage et pour une troisième étape d'usinage ;
[0037] [fig.3]
: La figure 3 montre, en vue en perspective supérieure, la machine-outil équipée d'un deuxième support d'usinage utilisé pour une quatrième étape d'usinage ;
[0038] [fig.4]
: La figure 4 montre, en vue en perspective supérieure, la machine-outil équipée d'un troisième support d'usinage utilisé pour une cinquième étape d'usinage ;
[0039] [fig.5]
: La figure 5 montre, en vue en perspective inférieure, une partie de la machine-outil non visible sur les figures 2 à 4;
[0040] [fig.6]
: La figure 6 représente, en vue en perspective éclatée, le premier support d'usinage ;
[0041] [fig.7]
: La figure 7 représente, en vue en perspective, la pièce initiale maintenue par le premier support d'usinage, avant la première étape d'usinage ;
[0042] [fig.8]
: La figure 8 représente, en vue en perspective, la pièce obtenue après la première étape d'usinage de la première variante du procédé ; [0043] [fig.9]
: La figure 9 est une vue agrandie de la zone X de la figure 8 ;
[0044] [fig.10]
: La figure 10 illustre, en vue en perspective, l'opération de résinage de l'étape de traitement de la première variante du procédé ;
[0045] [fig -11]
: La figure 11 représente, en vue en perspective, la pièce obtenue après la deuxième étape d'usinage de la première variante du procédé ;
[0046] [fig.12]
: La figure 12 est une vue agrandie de la zone X de la figure 11 ;
[0047] [fig.13]
: La figure 13 représente, en vue en perspective, la pièce obtenue après la troisième étape d'usinage ;
[0048] [fig.14]
: La figure 14 représente, en vue en perspective éclatée, le deuxième support d'usinage de la figure 3 ;
[0049] [fig.15]
: La figure 15 montre, en vue en perspective, la pièce de la figure 13 installée sur le deuxième support d'usinage pour la quatrième étape d'usinage ;
[0050] [fig.16]
: La figure 16 illustre, en vue en perspective, la cinquième étape d’usinage effectuée sur la pièce issue de la quatrième étape d'usinage ;
[0051] [fig.17]
: La figure 17 représente, en vue en perspective et de dessous, le composant horloger final obtenu à l'issue de la cinquième étape d'usinage ;
[0052] [fig.18]
: La figure 18 illustre, en vue en perspective, l'étape de broyage de la seconde variante du procédé ;
[0053] [fig.19]
: La figure 19 illustre, en vue en perspective, l'opération de remplissage de l'étape de moulage de la seconde variante du procédé ;
[0054] [fig.20]
: La figure 20 est une vue, en perspective supérieure et en éclaté, de la matrice utilisée pour l'étape de moulage ;
[0055] [fig.21]
: La figure 21 est une vue partielle, en perspective inférieure et en éclaté, de la matrice utilisée pour l'étape de moulage ;
[0056] [fig.22] : La figure 22 illustre, en vue en perspective, l'opération de pressage de l'étape de moulage de la seconde variante du procédé ;
[0057] [fig.23]
: La figure 23 illustre, en vue en perspective, l'opération de démoulage de l'étape de moulage de la seconde variante du procédé.
[0058] Le mode de réalisation de la première variante du procédé va être décrite en
référence aux figures 1 à 17.
[0059] En se référant tout d'abord à la figure 1, il est représenté une pièce initiale 100,
destinée à la fabrication d'un composant horloger par la mise en œuvre de la première variante du procédé selon l'invention ou par la mise en œuvre de la seconde variante du procédé selon l'invention.
[0060] Selon l'invention, ladite pièce initiale 100 est constituée de matériau composite
carbone-carbone.
[0061] Sur l'exemple illustré aux figures, ladite pièce initiale 100 est une plaquette de frein de véhicule de compétition, composée d'une partie active 102 destinée à être sollicitée en friction lors du freinage du véhicule, et d'une partie d'accroche 104 prévue pour la tenue de la plaquette de frein dans un étrier du véhicule. Lesdites partie active 102 et partie d'accroche 104 de la pièce 100 ont été réalisées d'un seul tenant par fraisage d'un bloc brut en matériau composite carbone-carbone.
[0062] Les figures 2 à 5 représentent une machine-outil à commande numérique 10, par exemple une fraiseuse numérique 4 axes du type ISEL ICP 2015, ayant une broche 12 autorisant des vitesses de rotation élevées, supérieures à 15000 tours par minute.
[0063] Comme le montre plus particulièrement la figure 5, la machine-outil 10 comporte également un porte-outil 14 entraîné par la broche 12, et des outils d'usinage, identifiés par le repère 16, qui sont changés au fur et à mesure des besoins lors du déroulement des étapes d'usinage. Lesdits outils d'usinage 16 sont revêtus de diamant afin de réduire leur usure par friction avec la poussière produite au cours des étapes d'usinage.
[0064] La machine-outil 10 comporte également un plateau 18 sur lequel vont être installés, successivement, une base 24 d'un premier support d'usinage 20 (figure 2), un deuxième support d'usinage 30 (figure 3) et un troisième support d'usinage 40 (figure 4), pour la mise en œuvre des étapes d'usinage du procédé.
[0065] Lesdits supports d'usinage 20, 30, 40 sont adaptés non seulement aux différentes étapes d'usinage, mais aussi à la forme et aux dimensions des pièces à usiner aux dif férentes étapes du procédé, ainsi qu'à la forme et aux dimensions du composant horloger final souhaité.
[0066] Le premier support d'usinage 20, illustré aux figures 6 et 7, comporte un cadre 22 et une base 24.
[0067] La base 24 est fixée au plateau 18 (figure 2) par l'intermédiaire d'une empreinte de centrage 2 (voir figure 4) au moyen de vis, par exemple deux vis de type M8 (non re présentées), qui coopèrent avec deux trous de fixation 4 présents sur le plateau 18 (figure 4).
[0068] En service, le cadre 22 est positionné sur la base 24 au moyen d'une empreinte de po sitionnement 26 matérialisée sur ladite base 24 (figure 6).
[0069] Le cadre 22 et la base 24 sont assemblés l’un à l'autre, au moyen de vis d'assemblage 50 qui coopèrent avec des trous 60 du cadre 22 et avec des alésages 62 de la base 24.
[0070] Le cadre 22 et la base 24 sont des pièces métalliques. usinées. Par exemple le cadre 22 est en acier et la base 24 est en aluminium. Elles sont spécialement conçues et di mensionnées pour maintenir la pièce à usiner au cours de la première étape d'usinage, de la deuxième étape d'usinage et de la troisième étape d'usinage qui vont être décrites ci-après.
[0071] La figure 7 montre la pièce initiale 100 qui est tenue à force dans le cadre 22 au moyen de vis pointeaux 52 qui coopèrent avec des trous taraudés 64 dudit cadre 22.
Sur l'exemple illustré, les vis pointeaux 52 sont réparties sur le pourtour du cadre 22 et sont au nombre de dix.
[0072] L'ensemble constitué par le cadre 22 et la pièce initiale 100 est ensuite emboîté sur la base 24 et fixé à celle-ci par les vis 50, qui sont au nombre de quatre sur l'exemple illustré et sont par exemple des vis de type CHC M5.
[0073] La pièce initiale 100 est installée sur le premier support d'usinage 20. Sur l'exemple illustré, elle est installée de telle manière que, en situation d'usinage sur la machine- outil 10 (figure 2), sa partie active 102 soit exposée à l'outil d'usinage 16 (figure 5).
[0074] La pièce initiale 100 est soumise à une première étape d'usinage, illustrée à la figure 8, qui consiste en une opération de pré-usinage par fraisage de sa face exposée, pour creuser une forme concave. Le déplacement de l'outil d'usinage 16 est paramétré de manière à usiner une ébauche 110 ayant la forme souhaitée.
[0075] Le paramétrage du déplacement de l'outil d'usinage 16 est également réglé de
manière à ménager sur ladite ébauche 110 :
- des surfaces plus hautes que la surface de référence de ladite ébauche 110, comprenant des premiers emplacements 112 ayant une surépaisseur prédéfinie,
- des surfaces plus basses que la surface de référence de ladite ébauche 110, comprenant des deuxièmes emplacements 114 ayant une sous-épaisseur prédéfinie et des troisièmes emplacements 116 ayant une sous-épaisseur prédéfinie,
[0076] De préférence, la surépaisseur est comprise entre 0 millimètre et 1 millimètre. De manière encore plus préférée, ladite surépaisseur mesure 0.3 millimètres.
[0077] De préférence, la sous-épaisseur est comprise entre 0 millimètres et 0.2 millimètres. De manière encore plus préférée, ladite sous-épaisseur mesure 0.1 millimètres.
[0078] La figure 9 montre la disposition des premiers emplacements 112 de surépaisseur, qui sont localisés sur des surfaces destinées à être visibles de l'extérieur sur le composant horloger final obtenu par le procédé. Leur présence permet d'éviter la survenue de défauts de surface lors de l'exécution d'une étape ultérieure d'usinage.
[0079] La figure 9 montre également les deuxièmes emplacements 114 de sous-épaisseur qui sont localisés sur les surfaces destinées à être des surfaces de contact du composant horloger final obtenu par le procédé, comme une portée de joint dans le cas d'une carrure.
[0080] La figure 9 montre enfin les troisièmes emplacements 116 de sous-épaisseur, qui sont localisés sur des surfaces destinées à devenir des surfaces de décoration du composant horloger final obtenu par le procédé.
[0081] La pièce initiale 100 sur laquelle a été formée l'ébauche 110 constitue désormais une première pièce intermédiaire 120 issue de la première étape d'usinage, dont les surfaces pré-usinées présentent de nombreuses aspérités.
[0082] Ladite première pièce intermédiaire 120 est toujours maintenue dans le cadre 22 du support d'usinage 20 au moyen des vis pointeaux 52. Ledit cadre 22 est désassemblé de la base 24 du support d'usinage 20, ladite base 24 restant fixée au plateau 18 de la machine-outil 10 au moyen de l'empreinte de centrage 2.
[0083] La première pièce intermédiaire 120 est ensuite soumise à une étape de traitement, qui comporte une opération de résinage, puis une opération de mise sous vide si multanée à une opération de cuisson, puis une opération de post-cuisson.
[0084] L'opération de résinage est illustrée à la figure 10. Elle consiste à verser une résine 122 dans l'ébauche 110, par exemple au moyen d'un récipient 124, de manière à remplir au moins partiellement ladite ébauche 110.
[0085] La résine 122 est une résine époxyde, thermodurcissable. En effet, les résines
époxydes ont une bonne tenue mécanique, adaptée aux contraintes qui seront appliquées au composant horloger final lors de son utilisation. Les résines époxydes ont également un faible taux de rétractation en comparaison à d'autres résines. Les résines époxydes sont aussi appréciées pour un meilleur aspect visuel du composant horloger final, car elles présentent une bonne résistance aux rayons UV, et car il est aisé de se procurer des résines époxydes transparentes.
[0086] De manière optionnelle, un additif coloré peut être ajouté à la résine thermodur
cissable, à des fins décoratives.
[0087] L'opération de mise sous vide n'est pas illustrée aux figures. Elle consiste à installer le cadre 22, qui porte la première pièce intermédiaire 120 dans laquelle a été versée la résine 122, dans un conteneur fermé de façon étanche et à faire le vide dans ledit conteneur. Elle peut durer jusqu'à 24 heures, avec une température de l'ordre de 20 à 25 degrés Celsius à l'intérieur du conteneur.
[0088] L'opération de mise sous vide a pour effet de favoriser la pénétration de la résine 122 dans le matériau carbone-carbone, tout en supprimant les bulles d'air résiduelles qui se trouveraient dans ladite résine 122 après le remplissage de l'ébauche 110.
[0089] L'opération de mise sous vide est complétée par une opération de cuisson, non re présentée aux figures, qui peut être effectuée à l'air libre, le cadre 22 ayant été retiré du conteneur étanche, ou qui peut être effectuée sous vide, le cadre 22 restant dans le conteneur étanche. Selon la résine utilisée et dureté souhaitée pour le composant horloger final à réaliser, l'opération de cuisson peut durer entre 3 heures et 24 heures, avec une température pouvant atteindre 150 degrés Celsius. L'opération de cuisson a pour effet d'amorcer la polymérisation de la résine.
[0090] L'opération de cuisson est suivie d'une opération de post-cuisson, qui a pour effet d'amener la résine 122 à sa dureté maximale.
[0091] La première pièce intermédiaire 120, dans laquelle de la résine 122 a été versée puis a durci au cours de l'étape de traitement, constitue désormais une deuxième pièce inter médiaire 130.
[0092] La résine 122 a pénétré dans le matériau composite carbone-carbone. La distance de pénétration est d'au moins 0.5 millimètre. La présence de la résine 122 permet de supprimer les aspérités découlant de la première étape d'usinage et d'obtenir des surfaces plus lisses, notamment aux deuxièmes emplacements 114 et aux troisièmes emplacements 116 présentant une sous-épaisseur.
[0093] Le cadre 22 portant la deuxième pièce intermédiaire 130 est à nouveau assemblé à la base 24 qui est restée fixée au plateau 18 de la machine-outil 10. Le cadre 22 retrouve sa place précédente sur la base 24 grâce à l'empreinte de positionnement 26.
[0094] Une deuxième étape d'usinage, similaire à la première étape d'usinage, est alors effectuée sur la deuxième pièce intermédiaire 130.
[0095] Ladite deuxième étape d'usinage consiste en un usinage proprement dit, par fraisage.
Elle a pour effet de retirer la résine 122 qui a été versée dans l'ébauche 110 et qui a durci au cours de l'étape de traitement.
[0096] Le paramétrage de l'outil d'usinage 16 est cette fois réglé de manière à supprimer les premiers emplacements 112 de surépaisseur qui avaient été laissés sur l'ébauche 110 pendant la première étape d'usinage.
[0097] Le paramétrage de l'outil d'usinage 16 est également réglé de manière à ramener les deuxièmes emplacements de sous-épaisseur 114 et les troisièmes emplacements de sous-épaisseur 116 au niveau de la surface de référence.
[0098] La deuxième étape d'usinage laisse une couche résiduelle de résine 122 qui comble lesdits deuxièmes emplacements de sous-épaisseur 114 et lesdits troisièmes em placements de sous-épaisseur 116. L'ébauche 110 présente désormais une surface globale uniforme, avec certaines zones 134, 136 qui sont recouvertes de résine. Ces zones 134, 136 peuvent être destinées à entrer en contact avec d'autres pièces, comme par exemple des zones de portée de joint 134 du composant horloger final. Ces zones peuvent aussi être destinées à devenir des zones de décoration 136 du composant horloger final. Dans le cas des zones de décoration 136, l'épaisseur de la résine a une influence sur l'opacité de la décoration. Les additifs colorés éventuellement ajoutés précédemment à la résine 122 contribuent aussi à l'effet décoratif.
[0099] La pièce issue de la deuxième étape d'usinage est une troisième pièce intermédiaire 140, illustrée aux figures 11 et 12. En fonction de la nature du composant horloger final souhaité, quelques opérations d'usinage de finition sont effectuées. Sur l'exemple illustré, des trous de fixation 138 sont ménagés sur la face usinée, qui serviront à la fixation d'autres éléments sur le composant horloger final au moment de l'assemblage de la montre.
[0100] La troisième pièce intermédiaire 140 issue de la deuxième phase d'usinage présente les dimensions finales et l'aspect final de la face supérieure d'un ensemble carrure- cadran monobloc.
[0101] Elle est encore maintenue sur le premier support d'usinage 20 installé sur plateau 18 de la machine-outil 10, pour être soumise à une troisième étape d'usinage consistant en une opération de détourage, dont le résultat est une quatrième pièce intermédiaire 150, illustrée à la figure 13.
[0102] La quatrième pièce intermédiaire 150 est ensuite installée sur le deuxième support d'usinage 30 pour être soumise à une quatrième étape d'usinage destinée à former la face inférieure du composant horloger final.
[0103] Le deuxième support d'usinage 30 est représenté en vue éclatée à la figure 14. C'est une pièce usinée, spécialement conçue et dimensionnée pour recevoir la quatrième pièce intermédiaire 150.
[0104] Le deuxième support d'usinage 30 s'inscrit dans un bloc sensiblement parallélé
pipédique dont l'une des faces est creusée pour définir une contre-forme 32 de la quatrième pièce intermédiaire 150, ladite contre-forme 32 respectant des tolérances très fines, de l'ordre du centième de millimètre.
[0105] Le deuxième support d'usinage 30 comporte deux blocs latéraux 36 séparés par une ouverture longitudinale 38 ouverte vers la face dans laquelle se trouve la contre-forme 32 et fermée vers la face opposée.
[0106] Le deuxième support d'usinage 30 comporte également des trous débouchants 34, qui traversent transversalement chacun des deux blocs latéraux 36. Lesdits trous dé bouchants 34 sont destinés à recevoir des moyens de serrage 80, 82, 84 qui ont pour fonction, en service, de rapprocher sensiblement les deux blocs latéraux 36 l'un de l'autre. [0107] Sur l'exemple illustré, les moyens de serrage 80, 82, 84 comprennent des vis de serrage 84 qui coopèrent avec des inserts métallique 80, 82.
[0108] De préférence, le deuxième support d'usinage 30 est réalisé dans un matériau qui ne risque pas d'altérer la quatrième pièce intermédiaire 150 au moment du serrage, en par ticulier dans une matière plastique qui peut être, par exemple, la matière plastique commercialisée sous la dénomination Delrain ®.
[0109] Le deuxième support d'usinage 30 est fixé au plateau 18 (figure 3) par l'intermédiaire de l'empreinte de centrage 2 (voir figure 4), au moyen de vis, par exemple deux vis de type M8 (non représentées) qui coopèrent avec des trous taraudés 72 d'un socle 70 dudit troisième support d'usinage 30 et avec les trous de fixation 4 présents sur le plateau 18 (figure 4).
[0110] La figure 15 montre la quatrième pièce intermédiaire 150 installée sur le deuxième support d'usinage 30. Elle présente une face latérale 152 formée par détourage lors de la troisième étape d'usinage. Elle présente une première face d'extrémité (non visible à la figure 13) formée par fraisage lors de la deuxième étape d'usinage et orientée vers le fond de l'ouverture longitudinale 38 du deuxième support d'usinage 30. Elle présente enfin une deuxième face d'extrémité 154, opposée à la première face d'extrémité, et exposée à l'outil d'usinage 16 (figure 3).
[0111] La quatrième pièce intermédiaire 150 est installée sur le deuxième support d'usinage
30 en étant positionnée dans la contre-forme 32 dudit deuxième support d'usinage 30, et en étant maintenue avec une grande précision entre les deux blocs latéraux 36 dudit deuxième support d'usinage 30, qui sont rapprochés l'un de l'autre grâce aux moyens de serrage 80, 82, 84 et grâce à l'élasticité du matériau constitutif desdits blocs latéraux 36.
[0112] Une quatrième étape d'usinage est alors effectuée sur la quatrième pièce inter
médiaire 150, consistant à fraiser sa deuxième face d'extrémité 154, qui deviendra la face inférieure du composant horloger final.
[0113] La quatrième pièce intermédiaire 150 dont la deuxième face d'extrémité a été usinée constitue désormais une cinquième pièce intermédiaire 160, qui est installée sur le troisième support d'usinage 40 pour être soumise à une cinquième étape d'usinage, comme illustré à la figure 16.
[0114] Ledit troisième support d'usinage 40 est fixé au plateau 18 de la machine-outil 10 par l'intermédiaire d'éléments de bâti 42, 44 (figure 4).
[0115] Le positionnement de la cinquième pièce intermédiaire 160 sur le troisième support d'usinage 40 est réalisé grâce à la présence, sur ledit troisième support d'usinage 40, d'une contreforme (non visible aux figures) de la face latérale de ladite cinquième pièce intermédiaire 160 et par à l'actionnement d'une vis centrale qui permet d'écarter ladite contreforme grâce à l'élasticité du matériau constitutif du troisième support d'usinage 40, à savoir l'aluminium dans l'exemple illustré.
[0116] La cinquième étape d'usinage consiste à effectuer des finitions sur la cinquième pièce intermédiaire 160, de manière à obtenir un composant horloger final 170. Les finitions consistent à réaliser des décorations ainsi que des cavités et autres reliefs destinés à la coopération dudit composant horloger 170 avec d'autres composants horlogers au moment de leur assemblage définitif pour former une montre.
[0117] Dans l'exemple illustré à la figure 17 le composant horloger final 170, obtenu par la première variante du procédé selon l'invention, est un ensemble carrure-cadran monobloc.
[0118] Le procédé selon la première variante, qui a été illustré aux figures 2 à 17, comporte les étapes suivantes :
- Première étape d’usinage : pré-usinage, fraisage de la face supérieure
- Etape de traitement
• Opération de résinage
• Opération de mise sous vide
• Opération de cuisson
• Opération post-cuisson
Deuxième étape d’usinage : fraisage proprement dit de la face supérieure
- Troisième étape d’usinage : détourage
- Quatrième étape d’usinage : fraisage de la face inférieure
- Cinquième étape d’usinage : finition
[0119] Le mode de réalisation de la seconde variante du procédé va maintenant être décrit en référence aux figures 18 à 23.
[0120] Selon cette seconde variante, le procédé de fabrication selon l'invention comporte une étape de broyage d'une pièce initiale en matériau composite carbone-carbone.
[0121] L'étape de broyage est illustrée à la figure 18. Une pièce initiale 200 en matériau composite carbone-carbone est broyée dans une machine de broyage 210, par exemple un concasseur à mâchoire du type RETSCH BB 400 XL. La pièce initiale 200 est réduite en un tas de miettes 220.
[0122] De préférence, la machine de broyage 210 est réglée de telle manière que les miettes 220 obtenues par broyage aient une longueur maximale prédéfinie, par exemple de 2 millimètres. La dimension des miettes a une influence sur la finesse de détail du composant horloger final obtenu par la deuxième variante du procédé.
[0123] L'étape de traitement comporte une opération de résinage et une opération de mise en température.
[0124] Elle est complétée par une étape de moulage comportant une opération de versage, une opération de pressage et une opération de démoulage.
[0125] Les deux étapes de traitement et de moulage sont imbriquées avec les opérations se déroulant dans l'ordre suivant :
- opération de résinage
- opération de versage
- opération de pressage simultané avec opération de mise en température
- opération de démoulage
[0126] L'opération de résinage (non représentée aux figures) consiste à mélanger les miettes 220 obtenues par broyage avec une résine thermodurcissable. Les critères de choix de ladite résine sont les mêmes que pour la première variante du procédé et ne seront pas exposés une seconde fois. Une résine époxyde est préférée.
[0127] De manière optionnelle, le mélange 240 obtenu peut être enrichi par des additifs, par exemple des métaux précieux ou des colorants.
[0128] L'opération de versage, illustrée à la figure 19, consiste à verser le mélange 240
constitué des miettes 220 du broyât et de la résine dans la cavité 250 d'un moule 260, par exemple au moyen d'un récipient 242.
[0129] Le moule 260 est représenté en vue éclatée aux figures 20 et 21. Il est réalisé en acier trempé pour être capable de résister à la déformation au cours de l'opération de pressage.
[0130] Le moule 260 comporte plusieurs éléments 262, 264, 266, 268, qui sont au nombre de quatre dans l'exemple illustré. Chaque élément 262, 264, 266, 268 est creusé d'une portion d'empreinte 272, 274, 276, 278. Plus particulièrement un élément inférieur 262 porte une portion d'empreinte inférieure 272, un élément supérieur 264 porte une portion d'empreinte supérieure 274, et deux éléments latéraux 266, 268 portent chacun une portion d'empreinte latérale 276, 278.
[0131] L'élément inférieur 262 est assemblé avec les deux éléments latéraux 266, 268, au moyen de vis d'assemblage 254, ce qui permet de réaliser la cavité 250 dans laquelle est versé le mélange 240 (figure 19). La cavité 250 est ensuite obturée avec l'élément supérieur 264, comme illustré à la figure 22.
[0132] De manière connue en soi, l'élément supérieur 268 est doté d'un trou d'évacuation d'air 280 au cours de l'opération de pressage, dont le diamètre est choisi pour que la résine ne s'échappe pas en même temps que l'air.
[0133] La réunion des portions d'empreinte 272, 274, 276, 278 constitue une empreinte complète (non visible aux figures) ayant la forme et les dimensions définitives du composant horloger que l'on souhaite obtenir.
[0134] De manière optionnelle, un insert de rigidification (non représenté aux figures) peut être incorporé dans la cavité 250 du moule 260, de manière à accroître la résistance et l'étanchéité du composant horloger final obtenu par moulage. L'insert de rigidification peut être métallique, composite, ou réalisé dans tout autre matériau approprié à la portée de l'homme du métier. [0135] Le mélange 240 contenu dans l'empreinte complète est ensuite soumis à l'opération de pressage, au cours de laquelle il est comprimé dans le moule fermé (figure 22) qui est pressé, par exemple dans une presse hydraulique, non illustrée aux figures. Le mélange 240 est soumis à une pression pouvant aller de quelques kilogrammes au centimètre carré jusqu'à plusieurs centaines de kilogrammes au centimètre carré. Le pressage a pour effet d'augmenter la cohésion entre les constituants du mélange 240, à savoir les miettes 220 du broyât, la résine et les éventuels additifs.
[0136] En même temps que l'opération de pressage est appliquée l'opération de mise en tem pérature, qui a pour effet de polymériser la résine. Elle est réalisée au moyen de ré sistances chauffantes (non représentées aux figures), qui sont présentes dans des trous traversants 282 de l'élément inférieur 262 du moule 260 (figure 22). La température atteinte pendant l'opération de mise en température, ainsi que sa durée dépendent de la résine utilisée, et sont similaires à la température et à la durée indiquées pour le mode de réalisation de la première variante du procédé.
[0137] L'opération de démoulage est illustrée à la figure 23, qui montre le composant
horloger final 270 au-dessus de l'élément inférieur 262 du moule 260, doté de la portion d'empreinte inférieure 272.
[0138] Le procédé selon la seconde variante comporte une étape optionnelle de lavage des miettes, non illustrée aux figures, qui suit l'étape de broyage en miettes de la pièce initiale 200, et qui précède l'étape de traitement. Le lavage peut être effectué, par exemple, par aspersion d'un produit de lavage ou par trempage des miettes dans un bain de lavage.
[0139] L'étape de lavage permet d'enlever du broyât les résidus qui seraient nuisibles au moulage, et qui peuvent provenir par exemple de graisses entrées en contact avec les miettes au moment du broyage. Le produit de lavage est choisi pour sa capacité à dissoudre des graisses, et son aptitude à l'évaporation. L'acétone est préféré.
[0140] Le procédé selon la seconde variante comporte une étape optionnelle de tamisage des miettes, non illustrée aux figures, qui suit l'étape de broyage en miettes de la pièce en composite carbone-carbone, et qui précède l'étape de traitement. Le tamisage peut être effectué, par exemple, au moyen d'une machine de type TAMISEUSE AS 200 BASIC.
[0141] L'étape de tamisage a pour effet de retirer les miettes de dimension supérieure à 2 millimètres qui pourraient être présentes dans le broyât ainsi que des impuretés qui pourraient éventuellement être présentes dans la pièce initiale 200 dans le cas où il s'agit d'une pièce usagée.
[0142] Dans l'exemple illustré, le composant horloger final 270, obtenu par la seconde
variante du procédé selon l'invention, est un ensemble carrure-cadran monobloc.
[0143] En fonction de la nature du composant horloger final obtenu après démoulage, une étape de finition peut être prévue de manière optionnelle. Elle peut être manuelle s'il s'agit de retirer des résidus de résine ou de polir ou encore d'ébavurer le composant horloger final. Elle peut mettre en œuvre un usinage, analogue à celui de la cinquième étape du premier mode de réalisation de la première variante du procédé, s'il s'agit de réaliser des décorations ainsi que des cavités et autres reliefs destinés à la coopération dudit composant horloger 170 avec d'autres composants horlogers au moment de leur assemblage définitif pour former une montre.
[0144] Le procédé selon la seconde variante, qui a été illustré aux figures 18 à 23, comporte les étapes suivantes :
- Etape de broyage
- Etape optionnelle de lavage et/ou étape optionnelle de tamisage
- Etape de traitement :
• Opération de résinage
• Opération de mise en température
- Etape de moulage
• Opération de remplissage
• Opération de pressage
• Opération de démoulage
- Etape optionnelle de finition manuelle ou par usinage

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé de fabrication d'un composant horloger (170, 270), caractérisé en ce qu'il comporte une étape de traitement d’une pièce (100, 200) en matériau composite carbone-carbone.
[Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, des étapes d'usinage de ladite pièce (100) en matériau composite carbone-carbone.
[Revendication 3] Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape de
traitement est précédée d'une première étape d'usinage d'une face de la pièce (100), au cours de laquelle sont ménagés des emplacements (112) ayant une surépaisseur prédéfinie.
[Revendication 4] Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que des em
placements (144, 116) ayant une sous-épaisseur prédéfinie sont également ménagés au cours de la première étape d'usinage.
[Revendication 5] Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'étape de traitement est suivie d'une deuxième étape d'usinage, appliquée à la même face de la pièce (100) que la première étape d'usinage.
[Revendication 6] Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'étape de traitement comporte une opération de résinage, une opération de mise sous vide et une opération de cuisson simultanée à l'opération de mise sous vide.
[Revendication 7] Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape de
traitement comporte, en outre, une opération de post-cuisson qui suit les opérations simultanées de mise sous vide et de cuisson.
[Revendication 8] Procédé selon l'une quelconque des revendication 3 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape additionnelle d'usinage, pos térieure à la deuxième étape d'usinage.
[Revendication 9] Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de
traitement est précédée par une étape de broyage en miettes (220) de ladite pièce (200) en composite carbone-carbone de manière à obtenir un broyât, et suivie par une étape de moulage.
[Revendication 10] Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étape de
traitement comporte une opération de résinage et une opération de mise en température.
[Revendication 11] Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que, au cours de l'opération de résinage, le broyât est mélangé à une résine de manière à obtenir un mélange (240).
[Revendication 12] Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'étape de
moulage comporte une étape de remplissage d'un moule (260) avec ledit mélange (240), une opération de pressage et une étape de démoulage.
[Revendication 13] Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'opération de pressage de l'étape de moulage est simultanée à l’opération de mise en température de l'étape de traitement.
[Revendication 14] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que ladite pièce (100, 200) en composite carbone-carbone provient d'une plaquette ou d'un disque de frein de véhicule de compétition ou d'un disque de frein d'avion ou d'une tuile de navette spatiale. .
[Revendication 15] Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que ladite pièce
(100, 200) en composite carbone-carbone est une pièce usagée.
[Revendication 16] Composant horloger (170, 270), caractérisé en ce qu'il est obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15.
[Revendication 17] Composant horloger (170, 270) selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il consiste en un ensemble carrure-cadran monobloc.
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