FR1464452A - Perfectionnements au moulage sous pression d'objets feuilletés - Google Patents
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Description
Perfectionnements au moulage sous pression d'objets feuilletés.
L'invention se rapporte au moulage sous pression d'articles feuilletés. Elle est particulièrement, mais non exclusivement applicable au moulage d'une poêle à frire ou de tout autre ustensile de cuisine similaire formé essentiellement d'un corps extérieur en forme d'assiette en métal coulé, tel qu'un alliage d'aluminium, et d'un revêtement intérieur pris dans une feuille d'un métal différent, de l'acier inoxydable par exemple.
Selon l'invention, dans un procédé de fabrication d'objets feuilletés en forme d'assiette, qui consiste à couler sous pression, sur la face de liaison d'une feuille faite d'un métal ductile à point de fusion supérieur à celui du métal coulé et à laquelle on a donné la forme précitée, on place cette feuille sur le bossage formé par une des coquilles du moule en interposant du lubrifiant entre les faces de liaison respectives de la feuille et du bossage; puis on étire la feuille sur le bossage de façon à lui faire épouser la forme de celui-ci.
Dans un mode de réalisation, on ajuste la feuille sur le bossage par emmanchement à force. Dans le cas de petits objets dont le revêtement intérieur est constitué par une feuille relativement mince, il est possible que la pression d'injection exercée par le métal coulé soit suffisante pour tendre cette feuille sur le bossage. Dans d'autres cas, et plus particulièrement pour un objet ayant la dimension d'une poêle à frire, on peut monter à force la feuille sur le bossage et utiliser la force qui provoque la fermeture du moule pour tendre la feuille sur le bossage. Par exemple, la feuille peut comporter à cet effet un rebord périphérique qui est pincé entre les bords respectifs des deux coquilles du moule de manière à emboîter la feuille sur le bossage.
Il est bien connu que les ustensibles de cuisine en alliage d'aluminium revêtus intérieurement d'acier inoxydable présentent des avantages considérables.
Comme l'aluminium est un métal relativement tendre et poreux, si la paroi intérieure d'une casserole est en aluminium, celle-ci tendra à se détériorer à l'usage. Au cours du nettoyage de ladite paroi avec de la poudre ou des tampons à récurer usuels, la surface de ladite paroi se trouve rayée et le métal de celle-ci absorbe souvent les huiles et autres matières grasses utilisées pour la cuisson des aliments.
De plus en plus, ces matières et des salissures s'accumulent dans les rayures et les pores superficiels de ladite paroi, et les aliments qui cuisent dans cette casserole ont de plus en plus tendance à à attacher la surface de celle-ci qui devient ainsi de plus en plus difficile à nettoyer, tandis que les rayures et salissures précitées nuisent à l'aspect de cette surface.
L'acier inoxydable constitue à cet égard un métal de bien meilleure qualité. Par ailleurs, l'acier inoxydable possède une conductibilité thermique relativement faible, de sorte que, si le fond d'une casserole n'est chauffé qu'en quelques points de faible étendue, par exemple au moyen d'éléments de chauffage électrique, la chaleur ainsi reçue ne se répartit pas dans la masse et certaines zones deviennent beaucoup plus chaudes que d'autres.
C'est pourquoi il est avantageux d'utiliser une casserole qui comprend un corps en aluminium doublé d'un revêtement intérieur en acier inoxydable. Ainsi, l'acier inoxydable présente aux aliments avec lesquels il est en contact une surface qui conserve sa résistance mécanique, tandis que l'aluminium répartit la chaleur dans tout le corps de la casserdle de sorte que les diverses parties du revêtement en acier sont portées à une température sensiblement uniforme.
Toutefois, jusqu'à présent on a toujours rencontré des difficultés pour couler de façon satisfai- sante de l'aluminium autour d'une feuille en acier inoxydable qui constituera le revêtement intérieur précité, car l'adhérence mécanique et chimique entre les deux métaux n'était pas assez forte pour résister au choc thermique qui se produisait quand on remplissait d'eau froide une casserole qui se trouvait à une température élevée, ou bien aux contraintes dues aux différences existant entre les dilatations respectives de l'aluminium et de l'acier inoxydable. C'est ainsi que l'acier inoxydable tendait à gauchir et à se détacher de l'aluminium.A cet égard, le brevet français 1.116.202 du 30 janvier 1956, qui -décrit un procédé qui permet de réaliser entre l'aluminium et l'acier inoxydable une liaison qui résiste aux chocs thermiques, marque déjà un progrès considérable sur la technique ȧntérieure. Toutefois, ce brevet et le brevet américain 3.099.869 du 2 décembre 1953 décrivent bien des procédés qui permettent de couler de l'aluminium à l'intérieur d'une semelle en acier inoxydable destinée à un fer à repasser, mais ils n'indiquent en aucune manière comment on peut couler de l'aluminium sur la face extérieure d'une pièce en acier inoxydable telle que, par exemple, le revêtement qu'on, veut fixer à l'intérieur d'une poêle à frire.Quand il s'agit d'ajuster une feuille de revêtement sur un bossage formé par la face intérieure d'une des coquilles d'un moule d'une machine à couler sous pression (et non dans une cavité), il est difficile d'exercer sur la feuille une force suffisante pour lui faire épouser le contour de celui-ci tout en empêchant la formation d'ondulations. Si la feuille s'ajuste exactement à froid, elle tendra à se dilater quand le métal en fusion entrera dans le moule, il y aura alors entre la feuille et le bossage un certain jeu qui pourra produire des cloques et des ondulations. On a constaté qu'en étirant la coquille conformément à la présente invention il est possible de fabriquer des ustensiles satisfaisants dont les revêtements intérieurs ne présentent ni cloques ni ondulations ou autres défauts similaires.On a constaté en outre qu'on ne pouvait obtenir de résultat satisfaisant à moins d'interposer un lubrifiant entre les surfaces de liaison respectives de la famille et du bossage précités destinées à assurer leur adhérence en tous points.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description d'un exemple de réalisation donnée ci-après en référence aux dessins annexés.
La figure 1 est une vue en perspective d'une poêle électrique fabriquée selon l'invention. La figure 2 est une coupe par 2-2 (fig. 1). La figure 3 est une vue en perspective d'une feuille d'acier inoxydable destinée à constituer le revêtement intérieur de la poêle représentée sur la figure 1.
Les figures 4 et 5 représentent respectivement la feuille précitée au cours de deux stades successifs du procédé selon l'invention.
La figure 6 est une vue en perspective de la coquille du moule utilisée comme éjecteur. La figure 7 est une coupe longitudinale d'une feuille de revêtement utilisée dans le procédé selon l'invention. La figure 8 est une coupe longitudinale de la coquille du moule formant un bossage utilisé selon le procédé de l'invention. La figure 9 est une vue partielle en perspective d'une poêle coulée sous pression.
Comme représenté sur la figure 2, la poêle 1 (fig. 1) comprend un revêtement 2 pris dans une feuille d'acier inoxydable à la face extérieure duquel adhère intimement en tous points une couche d'aluminium 3. Un élément de chauffage électrique 4 classique est noyé dans la portion de la couche 3 qui constitue le fond de la poêle 1. Un dispositif de commande 5 relie l'élément 4 à une source de courant électrique. La figure 3 montre le revêtement tel qu'il a été découpé par le poinçon d'emboutissage qui lui a donné la forme générale voulue. Le revêtement 2 présente un rebord pé. riphérique continu 6 séparé de la portion emboutie par un cordon saillant 7.Deux trous 8 convenablement espacés ont été percés d'un côté du rebord 6 et, du côté opposé, on a rabattu une portion 9 du rebord 6La figure 4 montre le revêtement 2 placé dans le moule d'un appareil à couler sous pression et porté par la coquille 10 qui comporte un bossage 13 dont le profil est géométriquement similaire à celui du revêtement 2. Celui-ci est suspendu et maintenu en place sur le bossage 13 par des tétons 12 fixés sur la coquille 10. Un éjecteur est constitué par la coquille complémentaire 11.Au niveau défini par un plan passant par les points 14 (fig. 4) et par une droite de ce plan (non représentée) perpendiculaire à la droite 14-14, les dimensions du bossage 13 sont légèrement supérieures aux dimensions correspondantes du revêtement 2 le long de la ligne de contact et de liaison commune à ces deux pièces dont l'ajustement ne pourra donc se faire qu'à force, ce que met en évidence un jeu 15 (fig. 4). Au cours du serrage de la coquille 11 contre la coquille 10, le rebord 6 se trouve bridé entre ces deux coquilles et le revêtement 2 est tiré vers le bossage 13 et finalement appliqué étroitement contre celui-ci dont il épouse alors strictement la forme, comme le montre la figure 5, tandis que les faces latérales et le fond du revêtement 2 sont placés sous tension.Pendant que cette tension s'exerce sur le revêtement 2, elle tire quelque peu le cordon 7 vers l'extérieur, mais, finalement celui-ci forme encore une saillie prononcée. Au moyen d'un piston (non représenté) et par un orifice d'entrée 17, on introduit -alors dans le moule de l'aluminium en fusion qui s'écoule par un canal 17, passe sous la portion 9 et pénètre dans ia cavité 18 (fig. 5) comprise entre le fond de la coquille 11 et la face extérieure du revêtement 2.
Pour qu'on puisse tendre convenablement le revêtement 2 sur le bossage 13, il est indispensable d'assurer constamment un glissement relatif entre les surfaces respectives du revêtement et du bossage qui doivent venir en contact mutuel. A cet effet, selon une caractéristique de l'invention, on enduit une de ces surfaces d'un lubrifiant qui résiste aux températures élevées. Dans l'exemple considéré, on utilise un mélange 19 à base d'eau et de graphite, produit peu coûteux qu'on trouve facilement dans le commerce, et l'on pulvérise ce mélange sur la face intérieure du revêtement 2 au moyen d'un ,pistolet approprié 33, comme représenté sur la figure 3. On pourrait toutefois utiliser d'autres lubrifiants similaires, tels que le nitrure de bore ou le sulfure de molybdène.Quand l'eau du mélange 19 s'est évaporée, le graphite adhère à la surface du revêtement 2 sous la forme d'un mince enduit lubrifiant. Cette phase du procédé est la plus importante de celui-ci, car sans cela le revêtement 2 ne pourrait être absolument exempt d'ondulations. En l'absence d'un lubrifiant, le revêtement n'est pas tendu et appliqué sur le bossage 13 de façon qu'il épouse en tous points le contour de celui-ci, car la friction entre le bossage 13 et le revêtement 2 est alors si forte que celui-ci reste accroché au bossage en certains endroits. Il va de soi qu'on pourrait aussi appliquer l'enduit lubrifiant à la brosse ou au chiffon.
On comprend aussi que, si les objets à fabriquer ne sont pas destinés à être exposés à des températures élevées, il est toujours important d'utiliser un lubrifiant, mais il n'est pas indispensable qu'il résiste aux températures élevées. Toutefois, il ne devra pas être détruit par la chaleur à la température atteinte à l'intérieur du moule; à cette dernière condition, il facilitera le glissement relatif nécessaire précité, et c'est dans ce sens qu'il faut interpréter l'expression résister aux températures élevées utilisée plus haut.
La manière suivant laquelle on peut monter l'élément chauffant 4 dans la coquille 11 est illustrée par les figures 5 et 6. Une glissière 20 formée dans la coquille 11 reçoit un bloc ou coulisseau 21. Dans le fond de la coquille 11, on a ménagé une rainure 22 pour loger l'élément 4, et quatre évidements 23 à 26, pour que le métal coulé forme des portions saillantes sur la face inférieure de la poêle. Des vis (non représentées), montées sur ces portions saillantes de la poêle, permettront de fixer des pieds à celle-ci. Des pièces d'espacement 27 et 28, placées sur l'élément 4, maintiennent celui-ci éloigné de la paroi de la rainure 22 et du fond du revêtement 2 de façon que l'élément 4 soit complètement entouré par de l'aluminium. Dans la poêle finie, ces pièces d'espacement sont simplement noyées dans la masse d'aluminium coulée sous pression.La coquille 11 présente aussi -des évidements 29 et 30 pour recevoir les tétons 12 qui servent ainsi de goujons de guidage et d'assemblage quand on referme le moule.
On loge les bornes de l'élément 4 dans deux évidements 31 correspondants ménagés dans le coulisseau 21.
Quand le moule est ouvert, ses deux coquilles 10 et 11 occupent approximativement la position relative représentée sur la figure 4, et le coulisseau 21 est placé comme représenté sur la figure 6. A mesure qu'on rapproche la coquille 11 de la coquille 10, le coulisseau 21 pénètre plus avant dans la glissière 20. Après qu'on a injecté l'aluminium dans le moule, on éloigne l'éjecteur 11 de la coquille 10 et le coulisseau 21 sort de la glissière 20. Ce mouvement sépare la poêle des deux coquilles 10 et 11; il suffit alors de saisir la poêle et de tirer sur l'élément 4 de façon à sortir les bornes de celui-ci des évidements 31. Au pourtour de la cavité de la coquille 11, on a ménagé un évidement ou épaulement 34 ayant environ 6 mm de large et 0,9 mm de profondeur.L'aluminium qui remplit cet évidement vient renforcer le rebord 6 le long du cordon 7, ce qui facilite l'ébarbage. A titre d'exemple, on a représenté en 35 et 36 des canaux qui peuvent avoir environ 3 mm de large et 3 mm de profondeur et qui conduisent le métal en fusion de la cavité de la coquille 11 à des poches 37 et 38 afin de remplir celles-ci. En réalité, des canaux de ce genre, espacés d'environ 13 mm, peuvent être répartis sensiblement tout autour de la cavité de la coquille 11. Grâce à ces canaux, qui permettent à des gaz et à un volume original de métal injecté de s'écouler dans les poches 37 et 38, le métal coulé ne présente pratiquement ni cloques ni ondulations.
Pour préparer la face extérieure du revêtement 2, en vue d'assurer son adhérence, on procède de la manière décrite en détail dans le brevet antérieur précité. Au cours de la fabrication de poêles rectangulaires, on a constaté que, pour éviter de déchirer la feuille d'acier inoxydable pendant la phase d'emboutissage qui donne à celle-ci la forme voulue, l'épaisseur de cette feuille doit être d'environ 0,43 mm. Compte tenu de cette épaisseur et de la dimension de l'objet à fabriquer, il est nécessaire d'utiliser la force mécanique qui provoque la fermeture des coquilles pour tendre le revêtement et l'emboîter à force sur le bossage correspondant.
Quand on façonne des objets plus petits en utilisant de la feuille d'acier beaucoup plus mince, cette force mécanique peut être remplacée par la pression d'injection de l'aluminium. Le cordon 7 a pour objet de créer une transition progressive sur le côté de l'objet, comme représenté sur la figure 2.
On pourrait éliminer le cordon 7, mais l'objet fini présenterait alors au bord supérieur une arête vive le long de la ligne de découpage du rebord 6, ce qui nécessiterait une opération de meulage importante pour arrondir ce bord. Un évidément périphérique 32, ménagé à la partie inférieure du bossage 13 pour recevoir le cordon 7, est plus profond que la hauteur de celui-ci mesurée du sommet du cordon à la portion correspondante de la face inférieure du revêtement, moyennant quoi celui-ci peut s'emboîter étroitement sur le bossage 13.On a constaté qu'après l'injection de l'aluminium dans le moule, le revêtement 2 conserve approximativement par rapport à l'évidement 32, la position relative représentée sur la figure 5, c'est-à-dire- que la pression d'injection exercée sur l'aluminium n'est pas suffisante pour étirer à fond le revêtement 2 de façon à faire descendre le cordon 7 dans l'évidement 32.
Le présente procédé constitue un perfectionnement par rapport aux procédés antérieurs par ce qu'il met en jeu la force mécanique qui assure la fermeture du moule pour tendre le revêtement et l'appliquer contre le bossage et qu'en outre on enduit l'une et/ou l'autre de ces deux pièces d'un lubrifiant résistant aux températures élevées. Quand on utilise de la feuille d'acier très mince, la pression d'injection peut assurer la tension du revêtement, mais, dans tous les cas, l'utilisation d'un lubrifiant est un élément essentiel et il n'est sans doute pas possible de fabriquer sûrement :des objets satisfaisants en éliminant cette phase du procédé selon l'invention. De même, l'ajustement à force du revêtement sur le bossage présente une grande importance pour appliquer une tension adéquate du revêtement.Lorsqu'on fabrique des objets de petite dimension et qu'on utilise de l'acier beaucoup plus mince, il est possible d'utiliser seulement la pression d'injection pour étirer le revêtement. Cependant, dans ce cas, on doit encore utiliser un lubrifiant pour assurer le glissement relatif requis entre le revêtement et le bossage.
Dans la fabrication d'objets par le procédé selon l'invention, c'est par des approximations successives qu'on détermine les tolérances dimensionnelles relatives critiques du revêtement et du bossage correspondant en vue de leur ajustement final parfait. C'est ainsi qu'il ne serait pas indiqué de former des revêtements par emboutissage, puis de les passer au jet de sable comme décrit dans le brevet antérieur précité afin d'obtenir de cette manière un revêtement fini ayant des dimensions prédéterminées. On ne peut pas prédire avec précision quels seront l'importance de l'élasticité résiduelle du métal constituant les revêtements ainsi que les déformations provoquées par le sablage. A titre d'exemple, on décrit ci-après un processus qui a permis d'obtenir des dimensions relatives appropriées pour le revêtement et le bossage.Pour les revêtements, on utilise de l'acier d'environ 0,4 mm d'épaisseur de type 302 suivant la spécification établie par l'organisme dénommé American Iron and Steel Ins. titute et présentant un fini n[deg] 1 après laminage. La composition de cet acier comprend les élément suivants : carbone : 0,15 % maximum; manganèse: 2,0 % maximum; silicium : 1 % maximum; chrome : 17 à 19 %; nickel : 8 à 10 %. Le fini de laminage est du type produit par laminage à chaud de l'acier amené à l'épaisseur spécifiée sur des laminoirs à bras, puis recuit et décalaminé.
On a constaté que les dimensions du bossage du moule par rapport à celles du revêtement doivent être déterminées par approximations successives. Le revêtement représenté sur la figure 7 présente les dimensions définies ci-après. a = largeur, mesurée entre les points d'intersection du fond et des côtés; b hauteur ou distance verticale, mesurée de la face supérieure du fond à la partie supérieure du cordon 7; c hauteur ou saillie du cordon 7; d = hauteur, mesurée de la face supérieure du fond à la face supérieure du rebord 6; e angle formé par chaque côté avec la verticale.Le bossage de la coquille 10 représentée sur la figure 8 présente les dimensions définies ci-après. f = largeur mesurée entre les points d'intersection de la face supérieure du bossage et des côtés; g - distance verticale entre la face supérieure du bossage et le fond de l'évidement 32; h = distance verticale entre la face supérieure du bossage et celle du rebord de la base; k = profondeur de l'évidement 32; l = angle formé par chaque côté avec la verticale. En partant des dimensions définies en référence à la figure 7, on constate les différences indiquées ci-après.
Pour une dimension a de l'ordre de 267 mm, la dimension f devrait être supérieure à a d'environ 1,3 mm. Pour une dimension d de l'ordre de 42 mm, la dimension h devrait être supérieure à d d'environ 0,64 mm. Pour une dimension b de l'ordre de 43,7 mm, la dimension g devrait être supérieure à b d'environ 0,89 mm. Pour un angle e de 14 à 16[deg], l'angle l devrait être de l'ordre de 15..
Comme il serait trop coûteux de faire repasser le revêtement dans la presse un nombre de fois suffisant pour lui donner les dimensions voulues, on ne le soumet qu'à une seule passe de finition. Il s'ensuit que les dimensions des revêtements ainsi fabriqués présentent de légères différences d'un revêtement à un autre. En outre le sablage déforme les revêtements et modifie leurs dimensions. Les revêtements des objets coulés en premier lieu présenteront peut-être des ondulations, comme indiqué schématiquement sur la figure 9. Celles-ci peuvent être disposées verticalement dans les côtés et dans les coins, comme indiqué en 39, ou bien horizontalement dans les côtés et dans le fond des revêtements, com-
L'invention se rapporte au moulage sous pression d'articles feuilletés. Elle est particulièrement, mais non exclusivement applicable au moulage d'une poêle à frire ou de tout autre ustensile de cuisine similaire formé essentiellement d'un corps extérieur en forme d'assiette en métal coulé, tel qu'un alliage d'aluminium, et d'un revêtement intérieur pris dans une feuille d'un métal différent, de l'acier inoxydable par exemple.
Selon l'invention, dans un procédé de fabrication d'objets feuilletés en forme d'assiette, qui consiste à couler sous pression, sur la face de liaison d'une feuille faite d'un métal ductile à point de fusion supérieur à celui du métal coulé et à laquelle on a donné la forme précitée, on place cette feuille sur le bossage formé par une des coquilles du moule en interposant du lubrifiant entre les faces de liaison respectives de la feuille et du bossage; puis on étire la feuille sur le bossage de façon à lui faire épouser la forme de celui-ci.
Dans un mode de réalisation, on ajuste la feuille sur le bossage par emmanchement à force. Dans le cas de petits objets dont le revêtement intérieur est constitué par une feuille relativement mince, il est possible que la pression d'injection exercée par le métal coulé soit suffisante pour tendre cette feuille sur le bossage. Dans d'autres cas, et plus particulièrement pour un objet ayant la dimension d'une poêle à frire, on peut monter à force la feuille sur le bossage et utiliser la force qui provoque la fermeture du moule pour tendre la feuille sur le bossage. Par exemple, la feuille peut comporter à cet effet un rebord périphérique qui est pincé entre les bords respectifs des deux coquilles du moule de manière à emboîter la feuille sur le bossage.
Il est bien connu que les ustensibles de cuisine en alliage d'aluminium revêtus intérieurement d'acier inoxydable présentent des avantages considérables.
Comme l'aluminium est un métal relativement tendre et poreux, si la paroi intérieure d'une casserole est en aluminium, celle-ci tendra à se détériorer à l'usage. Au cours du nettoyage de ladite paroi avec de la poudre ou des tampons à récurer usuels, la surface de ladite paroi se trouve rayée et le métal de celle-ci absorbe souvent les huiles et autres matières grasses utilisées pour la cuisson des aliments.
De plus en plus, ces matières et des salissures s'accumulent dans les rayures et les pores superficiels de ladite paroi, et les aliments qui cuisent dans cette casserole ont de plus en plus tendance à à attacher la surface de celle-ci qui devient ainsi de plus en plus difficile à nettoyer, tandis que les rayures et salissures précitées nuisent à l'aspect de cette surface.
L'acier inoxydable constitue à cet égard un métal de bien meilleure qualité. Par ailleurs, l'acier inoxydable possède une conductibilité thermique relativement faible, de sorte que, si le fond d'une casserole n'est chauffé qu'en quelques points de faible étendue, par exemple au moyen d'éléments de chauffage électrique, la chaleur ainsi reçue ne se répartit pas dans la masse et certaines zones deviennent beaucoup plus chaudes que d'autres.
C'est pourquoi il est avantageux d'utiliser une casserole qui comprend un corps en aluminium doublé d'un revêtement intérieur en acier inoxydable. Ainsi, l'acier inoxydable présente aux aliments avec lesquels il est en contact une surface qui conserve sa résistance mécanique, tandis que l'aluminium répartit la chaleur dans tout le corps de la casserdle de sorte que les diverses parties du revêtement en acier sont portées à une température sensiblement uniforme.
Toutefois, jusqu'à présent on a toujours rencontré des difficultés pour couler de façon satisfai- sante de l'aluminium autour d'une feuille en acier inoxydable qui constituera le revêtement intérieur précité, car l'adhérence mécanique et chimique entre les deux métaux n'était pas assez forte pour résister au choc thermique qui se produisait quand on remplissait d'eau froide une casserole qui se trouvait à une température élevée, ou bien aux contraintes dues aux différences existant entre les dilatations respectives de l'aluminium et de l'acier inoxydable. C'est ainsi que l'acier inoxydable tendait à gauchir et à se détacher de l'aluminium.A cet égard, le brevet français 1.116.202 du 30 janvier 1956, qui -décrit un procédé qui permet de réaliser entre l'aluminium et l'acier inoxydable une liaison qui résiste aux chocs thermiques, marque déjà un progrès considérable sur la technique ȧntérieure. Toutefois, ce brevet et le brevet américain 3.099.869 du 2 décembre 1953 décrivent bien des procédés qui permettent de couler de l'aluminium à l'intérieur d'une semelle en acier inoxydable destinée à un fer à repasser, mais ils n'indiquent en aucune manière comment on peut couler de l'aluminium sur la face extérieure d'une pièce en acier inoxydable telle que, par exemple, le revêtement qu'on, veut fixer à l'intérieur d'une poêle à frire.Quand il s'agit d'ajuster une feuille de revêtement sur un bossage formé par la face intérieure d'une des coquilles d'un moule d'une machine à couler sous pression (et non dans une cavité), il est difficile d'exercer sur la feuille une force suffisante pour lui faire épouser le contour de celui-ci tout en empêchant la formation d'ondulations. Si la feuille s'ajuste exactement à froid, elle tendra à se dilater quand le métal en fusion entrera dans le moule, il y aura alors entre la feuille et le bossage un certain jeu qui pourra produire des cloques et des ondulations. On a constaté qu'en étirant la coquille conformément à la présente invention il est possible de fabriquer des ustensiles satisfaisants dont les revêtements intérieurs ne présentent ni cloques ni ondulations ou autres défauts similaires.On a constaté en outre qu'on ne pouvait obtenir de résultat satisfaisant à moins d'interposer un lubrifiant entre les surfaces de liaison respectives de la famille et du bossage précités destinées à assurer leur adhérence en tous points.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description d'un exemple de réalisation donnée ci-après en référence aux dessins annexés.
La figure 1 est une vue en perspective d'une poêle électrique fabriquée selon l'invention. La figure 2 est une coupe par 2-2 (fig. 1). La figure 3 est une vue en perspective d'une feuille d'acier inoxydable destinée à constituer le revêtement intérieur de la poêle représentée sur la figure 1.
Les figures 4 et 5 représentent respectivement la feuille précitée au cours de deux stades successifs du procédé selon l'invention.
La figure 6 est une vue en perspective de la coquille du moule utilisée comme éjecteur. La figure 7 est une coupe longitudinale d'une feuille de revêtement utilisée dans le procédé selon l'invention. La figure 8 est une coupe longitudinale de la coquille du moule formant un bossage utilisé selon le procédé de l'invention. La figure 9 est une vue partielle en perspective d'une poêle coulée sous pression.
Comme représenté sur la figure 2, la poêle 1 (fig. 1) comprend un revêtement 2 pris dans une feuille d'acier inoxydable à la face extérieure duquel adhère intimement en tous points une couche d'aluminium 3. Un élément de chauffage électrique 4 classique est noyé dans la portion de la couche 3 qui constitue le fond de la poêle 1. Un dispositif de commande 5 relie l'élément 4 à une source de courant électrique. La figure 3 montre le revêtement tel qu'il a été découpé par le poinçon d'emboutissage qui lui a donné la forme générale voulue. Le revêtement 2 présente un rebord pé. riphérique continu 6 séparé de la portion emboutie par un cordon saillant 7.Deux trous 8 convenablement espacés ont été percés d'un côté du rebord 6 et, du côté opposé, on a rabattu une portion 9 du rebord 6La figure 4 montre le revêtement 2 placé dans le moule d'un appareil à couler sous pression et porté par la coquille 10 qui comporte un bossage 13 dont le profil est géométriquement similaire à celui du revêtement 2. Celui-ci est suspendu et maintenu en place sur le bossage 13 par des tétons 12 fixés sur la coquille 10. Un éjecteur est constitué par la coquille complémentaire 11.Au niveau défini par un plan passant par les points 14 (fig. 4) et par une droite de ce plan (non représentée) perpendiculaire à la droite 14-14, les dimensions du bossage 13 sont légèrement supérieures aux dimensions correspondantes du revêtement 2 le long de la ligne de contact et de liaison commune à ces deux pièces dont l'ajustement ne pourra donc se faire qu'à force, ce que met en évidence un jeu 15 (fig. 4). Au cours du serrage de la coquille 11 contre la coquille 10, le rebord 6 se trouve bridé entre ces deux coquilles et le revêtement 2 est tiré vers le bossage 13 et finalement appliqué étroitement contre celui-ci dont il épouse alors strictement la forme, comme le montre la figure 5, tandis que les faces latérales et le fond du revêtement 2 sont placés sous tension.Pendant que cette tension s'exerce sur le revêtement 2, elle tire quelque peu le cordon 7 vers l'extérieur, mais, finalement celui-ci forme encore une saillie prononcée. Au moyen d'un piston (non représenté) et par un orifice d'entrée 17, on introduit -alors dans le moule de l'aluminium en fusion qui s'écoule par un canal 17, passe sous la portion 9 et pénètre dans ia cavité 18 (fig. 5) comprise entre le fond de la coquille 11 et la face extérieure du revêtement 2.
Pour qu'on puisse tendre convenablement le revêtement 2 sur le bossage 13, il est indispensable d'assurer constamment un glissement relatif entre les surfaces respectives du revêtement et du bossage qui doivent venir en contact mutuel. A cet effet, selon une caractéristique de l'invention, on enduit une de ces surfaces d'un lubrifiant qui résiste aux températures élevées. Dans l'exemple considéré, on utilise un mélange 19 à base d'eau et de graphite, produit peu coûteux qu'on trouve facilement dans le commerce, et l'on pulvérise ce mélange sur la face intérieure du revêtement 2 au moyen d'un ,pistolet approprié 33, comme représenté sur la figure 3. On pourrait toutefois utiliser d'autres lubrifiants similaires, tels que le nitrure de bore ou le sulfure de molybdène.Quand l'eau du mélange 19 s'est évaporée, le graphite adhère à la surface du revêtement 2 sous la forme d'un mince enduit lubrifiant. Cette phase du procédé est la plus importante de celui-ci, car sans cela le revêtement 2 ne pourrait être absolument exempt d'ondulations. En l'absence d'un lubrifiant, le revêtement n'est pas tendu et appliqué sur le bossage 13 de façon qu'il épouse en tous points le contour de celui-ci, car la friction entre le bossage 13 et le revêtement 2 est alors si forte que celui-ci reste accroché au bossage en certains endroits. Il va de soi qu'on pourrait aussi appliquer l'enduit lubrifiant à la brosse ou au chiffon.
On comprend aussi que, si les objets à fabriquer ne sont pas destinés à être exposés à des températures élevées, il est toujours important d'utiliser un lubrifiant, mais il n'est pas indispensable qu'il résiste aux températures élevées. Toutefois, il ne devra pas être détruit par la chaleur à la température atteinte à l'intérieur du moule; à cette dernière condition, il facilitera le glissement relatif nécessaire précité, et c'est dans ce sens qu'il faut interpréter l'expression résister aux températures élevées utilisée plus haut.
La manière suivant laquelle on peut monter l'élément chauffant 4 dans la coquille 11 est illustrée par les figures 5 et 6. Une glissière 20 formée dans la coquille 11 reçoit un bloc ou coulisseau 21. Dans le fond de la coquille 11, on a ménagé une rainure 22 pour loger l'élément 4, et quatre évidements 23 à 26, pour que le métal coulé forme des portions saillantes sur la face inférieure de la poêle. Des vis (non représentées), montées sur ces portions saillantes de la poêle, permettront de fixer des pieds à celle-ci. Des pièces d'espacement 27 et 28, placées sur l'élément 4, maintiennent celui-ci éloigné de la paroi de la rainure 22 et du fond du revêtement 2 de façon que l'élément 4 soit complètement entouré par de l'aluminium. Dans la poêle finie, ces pièces d'espacement sont simplement noyées dans la masse d'aluminium coulée sous pression.La coquille 11 présente aussi -des évidements 29 et 30 pour recevoir les tétons 12 qui servent ainsi de goujons de guidage et d'assemblage quand on referme le moule.
On loge les bornes de l'élément 4 dans deux évidements 31 correspondants ménagés dans le coulisseau 21.
Quand le moule est ouvert, ses deux coquilles 10 et 11 occupent approximativement la position relative représentée sur la figure 4, et le coulisseau 21 est placé comme représenté sur la figure 6. A mesure qu'on rapproche la coquille 11 de la coquille 10, le coulisseau 21 pénètre plus avant dans la glissière 20. Après qu'on a injecté l'aluminium dans le moule, on éloigne l'éjecteur 11 de la coquille 10 et le coulisseau 21 sort de la glissière 20. Ce mouvement sépare la poêle des deux coquilles 10 et 11; il suffit alors de saisir la poêle et de tirer sur l'élément 4 de façon à sortir les bornes de celui-ci des évidements 31. Au pourtour de la cavité de la coquille 11, on a ménagé un évidement ou épaulement 34 ayant environ 6 mm de large et 0,9 mm de profondeur.L'aluminium qui remplit cet évidement vient renforcer le rebord 6 le long du cordon 7, ce qui facilite l'ébarbage. A titre d'exemple, on a représenté en 35 et 36 des canaux qui peuvent avoir environ 3 mm de large et 3 mm de profondeur et qui conduisent le métal en fusion de la cavité de la coquille 11 à des poches 37 et 38 afin de remplir celles-ci. En réalité, des canaux de ce genre, espacés d'environ 13 mm, peuvent être répartis sensiblement tout autour de la cavité de la coquille 11. Grâce à ces canaux, qui permettent à des gaz et à un volume original de métal injecté de s'écouler dans les poches 37 et 38, le métal coulé ne présente pratiquement ni cloques ni ondulations.
Pour préparer la face extérieure du revêtement 2, en vue d'assurer son adhérence, on procède de la manière décrite en détail dans le brevet antérieur précité. Au cours de la fabrication de poêles rectangulaires, on a constaté que, pour éviter de déchirer la feuille d'acier inoxydable pendant la phase d'emboutissage qui donne à celle-ci la forme voulue, l'épaisseur de cette feuille doit être d'environ 0,43 mm. Compte tenu de cette épaisseur et de la dimension de l'objet à fabriquer, il est nécessaire d'utiliser la force mécanique qui provoque la fermeture des coquilles pour tendre le revêtement et l'emboîter à force sur le bossage correspondant.
Quand on façonne des objets plus petits en utilisant de la feuille d'acier beaucoup plus mince, cette force mécanique peut être remplacée par la pression d'injection de l'aluminium. Le cordon 7 a pour objet de créer une transition progressive sur le côté de l'objet, comme représenté sur la figure 2.
On pourrait éliminer le cordon 7, mais l'objet fini présenterait alors au bord supérieur une arête vive le long de la ligne de découpage du rebord 6, ce qui nécessiterait une opération de meulage importante pour arrondir ce bord. Un évidément périphérique 32, ménagé à la partie inférieure du bossage 13 pour recevoir le cordon 7, est plus profond que la hauteur de celui-ci mesurée du sommet du cordon à la portion correspondante de la face inférieure du revêtement, moyennant quoi celui-ci peut s'emboîter étroitement sur le bossage 13.On a constaté qu'après l'injection de l'aluminium dans le moule, le revêtement 2 conserve approximativement par rapport à l'évidement 32, la position relative représentée sur la figure 5, c'est-à-dire- que la pression d'injection exercée sur l'aluminium n'est pas suffisante pour étirer à fond le revêtement 2 de façon à faire descendre le cordon 7 dans l'évidement 32.
Le présente procédé constitue un perfectionnement par rapport aux procédés antérieurs par ce qu'il met en jeu la force mécanique qui assure la fermeture du moule pour tendre le revêtement et l'appliquer contre le bossage et qu'en outre on enduit l'une et/ou l'autre de ces deux pièces d'un lubrifiant résistant aux températures élevées. Quand on utilise de la feuille d'acier très mince, la pression d'injection peut assurer la tension du revêtement, mais, dans tous les cas, l'utilisation d'un lubrifiant est un élément essentiel et il n'est sans doute pas possible de fabriquer sûrement :des objets satisfaisants en éliminant cette phase du procédé selon l'invention. De même, l'ajustement à force du revêtement sur le bossage présente une grande importance pour appliquer une tension adéquate du revêtement.Lorsqu'on fabrique des objets de petite dimension et qu'on utilise de l'acier beaucoup plus mince, il est possible d'utiliser seulement la pression d'injection pour étirer le revêtement. Cependant, dans ce cas, on doit encore utiliser un lubrifiant pour assurer le glissement relatif requis entre le revêtement et le bossage.
Dans la fabrication d'objets par le procédé selon l'invention, c'est par des approximations successives qu'on détermine les tolérances dimensionnelles relatives critiques du revêtement et du bossage correspondant en vue de leur ajustement final parfait. C'est ainsi qu'il ne serait pas indiqué de former des revêtements par emboutissage, puis de les passer au jet de sable comme décrit dans le brevet antérieur précité afin d'obtenir de cette manière un revêtement fini ayant des dimensions prédéterminées. On ne peut pas prédire avec précision quels seront l'importance de l'élasticité résiduelle du métal constituant les revêtements ainsi que les déformations provoquées par le sablage. A titre d'exemple, on décrit ci-après un processus qui a permis d'obtenir des dimensions relatives appropriées pour le revêtement et le bossage.Pour les revêtements, on utilise de l'acier d'environ 0,4 mm d'épaisseur de type 302 suivant la spécification établie par l'organisme dénommé American Iron and Steel Ins. titute et présentant un fini n[deg] 1 après laminage. La composition de cet acier comprend les élément suivants : carbone : 0,15 % maximum; manganèse: 2,0 % maximum; silicium : 1 % maximum; chrome : 17 à 19 %; nickel : 8 à 10 %. Le fini de laminage est du type produit par laminage à chaud de l'acier amené à l'épaisseur spécifiée sur des laminoirs à bras, puis recuit et décalaminé.
On a constaté que les dimensions du bossage du moule par rapport à celles du revêtement doivent être déterminées par approximations successives. Le revêtement représenté sur la figure 7 présente les dimensions définies ci-après. a = largeur, mesurée entre les points d'intersection du fond et des côtés; b hauteur ou distance verticale, mesurée de la face supérieure du fond à la partie supérieure du cordon 7; c hauteur ou saillie du cordon 7; d = hauteur, mesurée de la face supérieure du fond à la face supérieure du rebord 6; e angle formé par chaque côté avec la verticale.Le bossage de la coquille 10 représentée sur la figure 8 présente les dimensions définies ci-après. f = largeur mesurée entre les points d'intersection de la face supérieure du bossage et des côtés; g - distance verticale entre la face supérieure du bossage et le fond de l'évidement 32; h = distance verticale entre la face supérieure du bossage et celle du rebord de la base; k = profondeur de l'évidement 32; l = angle formé par chaque côté avec la verticale. En partant des dimensions définies en référence à la figure 7, on constate les différences indiquées ci-après.
Pour une dimension a de l'ordre de 267 mm, la dimension f devrait être supérieure à a d'environ 1,3 mm. Pour une dimension d de l'ordre de 42 mm, la dimension h devrait être supérieure à d d'environ 0,64 mm. Pour une dimension b de l'ordre de 43,7 mm, la dimension g devrait être supérieure à b d'environ 0,89 mm. Pour un angle e de 14 à 16[deg], l'angle l devrait être de l'ordre de 15..
Comme il serait trop coûteux de faire repasser le revêtement dans la presse un nombre de fois suffisant pour lui donner les dimensions voulues, on ne le soumet qu'à une seule passe de finition. Il s'ensuit que les dimensions des revêtements ainsi fabriqués présentent de légères différences d'un revêtement à un autre. En outre le sablage déforme les revêtements et modifie leurs dimensions. Les revêtements des objets coulés en premier lieu présenteront peut-être des ondulations, comme indiqué schématiquement sur la figure 9. Celles-ci peuvent être disposées verticalement dans les côtés et dans les coins, comme indiqué en 39, ou bien horizontalement dans les côtés et dans le fond des revêtements, com-
Claims (3)
- me indiqué respectivement en 40 et 41. Les ondulations verticales indiquent que l'ajustement des côtés du revêtement sur les côtés correspondants du bossage se fait avec du jeu. La pression exercée par l'aluminium au cours de la coulée applique intimement les côtés du revêtement contre les côtés du bossage et provoque ainsi la formation des ondulations verticales quand le périmètre du revêtement est plus grand que celui du bossage. Pour éliminer des ondulations de ce genre, on devra emboutir les revêtements de façon à diminuer leur largeur. On a constaté que, si ces ondulations sont peu étendues, on peut les éliminer en diminuant la profondeur du revêtement, ce qui fait que la dimension h devient 'beaucoup plus grande que d. De même, en augmentant la tension verticale sur les côtés on diminue la largeur de l'objet; ainsi, le revêtement s'ajuste étroitement sur le bossage et il n'y a plus de métal en excédent qui pourrait former des ondulations. Des ondulations horizontales, telles qu'en 40 et 41, indiquent que le revêtement n'est pas descendu à fond sur le bossage. On peut ordinairement remédier à ce défaut en diminuant la dimension d, de sorte que la fermeture du moule produira sur le revêtement une force plus grande qui fera descendre complètement celui-ci sur le bossage. Il va de soi qu'on ne peut pas donner à la .dimension d une valeur trop petite, sinon le cordon 7 serait complètement aplati; c'est donc que la force exercée est trop élevée et que l'on devra augmenter la profondeur. On peut alors diminuer la largeur de la pellicule ou bien l'augmenter afin d'éliminer les ondulations. Dans l'objet terminé, la dimension c a diminué d'environ 0,5 à 0,8 mm. La force mécanique appliquée au rebord 6 du revêtement étire le cordon 7, et la pression exercée par l'aluminium coulé n'est pas suffisante pour étirer le revêtement et reformer le cordon 7. On doit attirer l'attention sur le fait que le processus précédemment décrit ne sera efficace qu'à la condition que la face de liaison du revêtement ou celle du bossage soit enduite d'un lubrifiant, par exemple comme décrit en référence à la figure 3. En outre, quand on fabrique des objets de grande dimension, tels que des poêles à frire comportant des revêtement d'acier inoxydable relativement épais, il est important de prévoir un ajustement à force du revêtement sur le bossage et d'utiliser la force qui provoque la fermeture des coquilles l'une contre l'autre pour étirer le revêtement. Pour d'autres objets, dans lesquels on peut utiliser de l'acier inoxydable très mince, on peut tirer parti de la pression d'injection pour étirer le revêtement. Pour des objets de grande dimension, tels que des poêles à frire, il n'est pas indiqué d'injecter l'aluminium avec une force suffisante pour étirer le revêtement, car les pressions extrêmement élevées qui seraient alors nécessaires provoqueraient l'ouverture des coquilles du moule. On doit comprendre qu'on peut aussi utiliser d'autres métaux différents pour constituer respectivement le revêtement et le corps coulé contre celuici. On pourrait, par exemple, utiliser du titane ou des métaux ferreux autres que l'acier inoxydable pour former le revêtement, et du zinc, du cuivre ou de l'aluminium pour constituer le métal injecté sous pression. On peut aussi mettre en u̇vre d'autres processus que ceux qui sont décrits dans le brevet antérieur précité pour assurer l'adhérence requise, s'il s'agit de fabriquer des objets qui ne seront pas soumis à des chocs thermiques importants. De façon générale, les caractéristiques nouvelles du procédé selon l'invention présentent des avantages particuliers chaque fois qu'on veut faire adhérer intimement un revêtement en métal ductile façonné en forme d'assiette à un métal coulé sous pression dont le point de fusion est inférieur à celui du métal de ce revêtement. Grâce à son bas point de fusion, le zinc conviendra particulièrement pour constituer le métal coulé sous pression .mais, bien entendu, uniquement pour fabriquer des plateaux à servir ou tous autres objets similaires mais non des articles de cuisine. RÉSUMÉ L'invention a pour objet :1. Un procédé de fabrication d'objets feuilletés en forme d'assiette, consistant à couler sous pression, sur la face de liaison d'une feuille faite d'un métal ductile à point de fusion supérieur à celui du métal coulé et à laquelle on a donné la forme précitée, à placer cette feuille sur le bossage formé par une des coquilles du moule en interposant du lubrifiant entre les surfaces de liaison respectives de la feuille et du bossage, puis à étirer la feuille sur le bossage de façon à lui faire épouser la forme de celui-ci;
- 2. Divers détails de mise en u̇vre de ce procédé, présentant ensemble ou séparément les caractéristiques suivantes : a. Le revêtement est ajusté à force sur le bossage; b. On utilise la force qui provoque la fermeture du moule pour assurer la tension appliquée au revêtement, celui-ci comportant éventuellement un rebord périphérique qui est pincé entre les deux coquilles du moule pendant la fermeture de celui-ci; c. L'objet ainsi fabriqué est une poêle ou un ustensile de cuisine similaire; d. Le métal coulé est de l'aluminium ; e. Le revêtement est en acier inoxydable; f. On utilise un lubrifiant qui n'est pas détruit par la chaleur aux températures atteintes à l'intérieur du moule; g. Le lubrifiant utilisé est à base de graphite.
- 3. Un objet feuilleté présentant la forme générale précitée et obtenu selon le procédé décrit-cidessus.
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