FR2459786A1 - Procede de faconnage par pression d'un article en verre contenant un materiau enrobe - Google Patents
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Abstract
PROCEDE DE FACONNAGE PAR PRESSION D'UN ARTICLE A PARTIR DE VERRE FONDU AVEC ENROBAGE COMPLET SIMULTANE D'UNE PIECE RAPPORTEE A L'INTERIEUR DE CELUI-CI. CE PROCEDE CONSISTE A DELIVRER UNE PREMIERE CHARGE DE VERRE FONDU 14 A UN MOULE 10, A PRESSER LADITE PREMIERE CHARGE EN UN ARTICLE DE FACONNAGE INITIAL 14 EN PRESSANT SIMULTANEMENT UNE PIECE RAPPORTEE 18 DANS UNE SURFACE DE CELUI-CI, A DEPOSER UNE DEUXIEME CHARGE DE VERRE FONDU 24 PAR-DESSUS LEDIT ARTICLE DE FACONNAGE INITIAL 14 ET A FORMER PAR PRESSAGE DE LADITE DEUXIEME CHARGE DE VERRE FONDU 24 UN ARTICLE FINAL MONOBLOC 24 INCORPORANT LEDIT ARTICLE DE FACONNAGE INITIAL 14 ET ENROBANT COMPLETEMENT EN MEME TEMPS LADITE PIECE RAPPORTEE 18. APPLICATION A LA FABRICATION D'USTENSILES CULINAIRES.
Description
On connatt diverses formes de matériaux enrobés ou encapsulés dans des
articles en verre, comme par exemple dans la bouteille en verre d'ornement du brevet des Etats-Unis No. 502.461 et le ruban de verre armé du brevet des Etats-Unis No, 3.305.335. La bouteille en verre d'ornement du premier de ces brevets comporte des particules enrobées formées dans le fond de la bouteille
en pressant initialement du verre en fusion sur une cou-
che de particules de verre pulvérisé pour opérer une agglomération entre celui-ci et celles-là en formant un palet circulaire. Après avoir été rigidifié, ce palet
est retourné et placé sur le fond d'un moule de souffla-
ge, et l'on souffle dans le moule une bouteille en verre qui couvre les particules agglomérées du palet et enrobe ces particules entre le verre pressé et le verre soufflé dans le fond de la bouteille soufflée, Dans le second ' brevet cités une toile métallique est enrobée entre deux couches de verre en fusion au fur et à mesure qutelle
passe entre une paire de rouleaux de coulage pour for-
mer un ruban de verre armée En plus de l'enrobage complet de matériaux dans
des articles en verre comme décrit dans les brevets ci-
dessus cités, il est également connu de sceller ou d'encastrer des articles dans du verre en fusion au cours d'une opération de pressage, par exemple comme décrit aux brevets des Etats-Unis Nos. 314.828 et 2.219. 573 et comme suggéré à la page 22 de "THE GIASS INDUSTRY", Avril 1978. Selon le brevet des Etats-Unis No. 314.828, une charge de verre en fusion est déposée dans un moule, et un piston portant une tige métallique descend dans le verre en fusion à l'effet de presser
celui-ci à la forme d'un bouton de verre et d'y encas-
trer l'une des extrémités de la tige. De son côté, le brevet des EtatsUnis No. 2.219.573 décrit la formation d'un panneau en verre ayant un châssis métallique incorporé, par mise en place du châssis à l'intérieur d'un moule et pressage d'une paraison de verre en fusion en contact avec le châssis de façon à encastrer un rebord périphérique intérieur de ce châssis dans le panneau en verre. 0e dernier brevet décrit également la mise en place de broches à l'intérieur d'un ensemble de moulage de façon à façonner une parai on par pressage autour de celles-ci et à solidariser les broches par scellement dans le corps en verre ainsi formé. D'article de THE GLASS INDUSTRY intitulé "The Mechanical and Chemical Aspects of Glass Sealing - Part II" de Marcus T. Borom (pp. 19-26) indique à la page 22 que, du point de vue de la fabrication, il est possible de former un scellement verre-métal par encastrement d'éléments métalliques dans un moule, coulage de verre autour de
ceux-ci, et transformation de la pièce en un vitrocérame.
L'état de la technique ci-dessus rappelé fait apparaître qu'il était souhaitable pour diverses raisons de pouvoir enrober ou sceller différents matériaux dans des articles en verre. La présente invention se rapporte au pressage d'une pièce rapportée thermiquement conductrice à l'intérieur d'un article en verre pressé, tel qu'un récipient de cuisson de dessus de fourneau ou récipient de cuisson à chauffage indirect, à l'effet de procurer une répartition de chaleur plus uniforme sur l'étendue des surfaces de transfert de chaleur de ce genre de récipient, que la chaleur soit créée par des moyens de conduction classique ou par rayonnement, par
induction ou par micro-ondes. En conséquence, en consi-
dération de ce qui précède, le brevet des Etats-Unis No. 3.410.989 est d'un intérêt particulier. Selon les enseignements de ce brevet, un article en verre ou en vitrocérame formant récipient de cuisson présente un fond dans lequel est ménagée une cavité à surface plane
relativement grande o est disposé un élément de trans-
fert de chaleur en graphite, et une plaque de la même matière que le récipient coiffe cet élément de façon à l'enfermer de façon étanche à l'intérieur de la cavité avec un ciment réfractaire. Bien que la cavité soit apparemment réalisée au façonnage initial du récipient ou ultérieurement usinée dans le fond de ce dernier de façon à permettre d'y sceller une plaque extérieure de la même matière à frottement doux, il est fait remarquer dans ce brevet qu'on pourrait façonner le récipient parpressage de façon classique et sceller au fond de celui-ci une plaque en graphite par pressa-
ge d'une deuxième paraison de verre en fusion par-
dessus. Selon les dispositions envisagées par le brevet, l'article serait initialement façonné par pressage de façon classique à partir d'une paraison de matière fondues puis laissé à refroidir jusqu'à
une température inférieure à son point de ramollisse-
ment. Une plaque en graphite serait ensuite apposée contre une surface du fond de l'articles et l'article serait réchauffé jusqu'au voisinage de son point de ramollissement. Une autre paraison de matière fondue serait ensuite déposée par-dessus la plaque en graphite et façonnée par pressage de façon à réaliser une plaque de recouvrement pour la plaque en graphite. La matière fondue de la plaque de recouvrement se retrouverait scellée par fusion àla matière de l'article et elle viendrait ainsi emprisonner hermétiquement la plaque
en graphite au sein du fond de l'article.
Non seulement chacun des deux procédés - à pla-
que scellée et à deuxième paraison - d'enrobage de la plaque en graphite décrits dans le brevet ci-dessus cité nécessitent des techniques de fabrication conteuses et lentes, mais ils tendent aussi à donner lieu à un emprisonnement d'air dans la cavité d'encapsulation et ne se prêtent pas toujours au soudage éventuel de la pièce enrobée à l'article pressé. Par ailleurs, et bien qu'il ne s'agisse pas là d'un élément de l'état de la technique, la Demanderesse a connaissance d'autres tentatives pour enrober du silicium, du graphite et similaires dans des articles pressés, tentatives o
l'on place une pièce rapportée entre une première parai-
son ou charge et une deuxième paraison ou charge en la pressant ensuite en un article; et o l'on place une pièce rapportée sur une première paraison initialement
pressée avec pressage d'une deuxième paraison par-des-
sus la première, avec ou sans laps de temps entre ces pressages. Toutefois, ici encore, de l'air a tendance à s'emprisonner autour des bords de la pièce rapportée, ce qui produit des défauts dans l'article en verre et s'oppose au soudage complet de la pièce rapportée à la matière de paraison lorsqu'on le désire. En outre, vu que ces solutions ne permettent pas de supporter convenablement la pièce rapportée, celle-ci a tendance
à se déplacer et à se fissurer au pressage.
L'un des buts de la présente invention est par
conséquent de proposer un procédé et un appareil per-
mettant d'enrober ou d'encapsuler de façon facile et
économique une pièce rapportée thermiquement conduc-
trice à l'intérieur d'un article pressé lors du façon-
nage de l'article par pression à partir de verre en fusion. Sous sa forme la plus simple, la présente invention propose un nouveau mode d'enrobage d'une pièce rapportée thermiquement conductrice à l'intérieur d'un article en verre au moment du façonnage de cet
article parpression.
Une première-charge de verre fondu est placée à
l'intérieur d'un moule, et un piston presse initiale-
ment la charge à la forme désirée en pressant simulta-
nément une pièce rapportée dans la charge de façon que la pièce rapportée se place sensiblement au ras de la partie supérieure du pressage initial. Une deuxième charge de verre fondu est immédiatement appliquée à
l'article initialement pressé de façon à venir se pla-
cer sur la pièce rapportée encastrée, et cette deuxième
charge est ensuite pressée à la forme finale de ltarti-
cle, ce qui/fait fusionner avec le verre du pressage initial autour de la périphérie de la pièce rapportée en donnant lieu à l'enrobage ou encapsulation de la pièce rapportée au sein d'un article monobloc. Vu que la pièce rapportée est initialement pressée au ras du
verre environnant de la première charge, il ne se pro-
duit pas d'emprisonnement d'air ou d'autres défauts
autour de la pièce rapportée, ce qui permet de réali-
ser un soudage complet le cas échéant.
Les caractéristiques et avantages de l'inven-
tion ressortiront plus amplement de la description
donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, sur lesquels: les figures 1 à 4 constituent une série de vues partielles en coupe verticale d'un appareil de façonnage qui illustrent les opérations de mise en oeuvre de la présente invention et représentent respectivement le chargement d'une première charge, le pressage initial d'une pièce rapportée dans cette charge, le chargement d'une deuxième charge et le façonnage par pression de l'article fini; et les figures 2a et 4a représentent le façonnage
d'une variante de réalisation semblable à celle repré-
sentée sur les figures 1 à 4.
Comme le montrent les figures 1 à 4, un moule 10
comportant un évidement 12 pour le façonnage d'un arti-
cle convenable, tel qu'un poëlon à manche solidaire comme représenté, reçoit dans une portion évidée ou cavité 13 une première charge de verre fondu telle que la paraison 14. Un premier piston 16 qui retient une
pièce rapportée 18 destinée à-9tre enrobée dans l'ar-
ticle final, par exemple au moyen d'orifices à dépres-
sion 20, et un anneau associé 22 descendent dans la cavité 12. Le piston et l'anneau façonnent la paraison 14 en la transformant en un article de pressage initial 14t à épaisseur et diamètre prédéterminés, et ils pressent simultanément la pièce rapportée 18 dans la paraison fondue de façon à amener la surface supérieure de la pièce rapportée 18 sensiblement au ras de la
surface supérieure de l'article de pressage initial 14t.
Le pressage de la pièce rapportée dans la paraison s'effectue sans emprisonnement d'air autour de sa périphérie. lors du retrait du piston 16, la dépression appliquée par les orifices 20 est supprimée de façon à relâcher la prise du piston sur la pièce rapportée 18, et celle-ci se trouve ainsi retenue dans l'article de
pressage initial 14'.
Comme la pièce rapportée est en contact avec le piston refroidi 16 pendant le pressage et pendant le temps d'immobilisation éventuellement désiré, il est
possible d'agir sur la température de la pièce rappor-
tée grâce à son contact avec le piston refroidi. Bien que les dispositions représentées comprennent un anneau associé 22, cette opération de pressage initial peut indifféremment être effectuée avec ou sans anneau. En outre, bien que l'on fasse appel ici à une dépression, comme le propose le brevet des Etats-Unis No. 2.026.606, pour retenir la pièce rapportée contre le piston, il est loisible de recourir si on le désire à d'autres
modes de retenue, magnétiques ou mécaniques par exemple.
Aussittt qu'on retire le piston 16, et pendant que l'article de pressage initial 14 est encore à l'état semi-fondu, à une température de préférence supérieure à son point de tension, une deuxième charge de verre fondu telle que la paraison 24 est déposée dans la cavité 12 par- dessus l'article de pressage iniial 14t, et il y a descente d'un second piston 26 et d'un anneau
associé 32 à l'effet de façonner l'article final 24t.
me piston 26 et l'anneau 32 transforment la paraison 24 en l'article 24t par façonnage sous pression et y enrobent simultanément la pièce rapportée 18 lors du soudage ou fusionnement de la paraison pressée 24 avec le verre de l'article de pressage initial 14' autour de la périphérie de la pièce rapportée 18, pour former l'article final d'une seule pièce 24' dans lequel la pièce rapportée 18 se trouve complètement enrobée ou encapsulée. Plus précisément, comme le premier pressage
demeure à des températures élevées au moment o la deu-
xième paraison est pressée, on obtient entre l'un et
l'autre une liaison par fusionnement ou scellement verre-
verre de bonne qualité. En outre, étant donné que la pièce rapportée 18 est pressée sensiblement au ras de la surface de l'article de pressage initial 14i, il ne se produit pas d'emprisonnement d'air autour de la pièce rapportée lors du pressage de la deuxième paraison 24, ce qui permet de réaliser le cas échéant un soudage complet de la pièce rapportée à l'article. Les dispositions représentées par les figures 2a et 4a sont respectivement semblables à celles des figures 2 et 4t à ceci près que la surface de fond 13' de la cavité 12' du moule 10 est sensiblement plate et qu'elle n'est pas pourvue d'un pied ou cavité 13 tel que celui que présente la cavité 12. En conséquence,
lorsque la paraison initiale 14, déposée sur la sur-
face de fond 13', est pressée par un piston adéquat portant la pièce rapportée 18 et un anneau, un article de pressage initial 14" se trouve formé dans le fond de la cavité 121. De préférence, l'article couvre toute
l'étendue de la surface de fond 13t en arrivant jus-
qu'aux portions de paroi latérale de la cavité et en présentant une surface supérieure continue composée de la surface supérieure de la pièce rapportée 18 et de la
partie supérieure de l'article de pressage initial 14".
Ainsi, une surface sensiblement continue s'offre à la réception de la deuxième paraison 24, de sorte que' lors du pressage de cette dernière au moyen du piston 26 et de l'anneau 32, on obtient la formation d'un article d'une seule pièce 24' dans lequel se trouve enrobée la
pièce rapportée 18. En outre, vu que la surface supérieu-
re de l'article de façonnage initial 14" couvre l'éten-
due de la partie inférieure de la cavité 12t et est de niveau avec la surface supérieure de la pièce rapportée 18, il n'y a pas de possibilité d'emprisonnement d'air autour de la pièce rapportée 18. De ce fait, les défauts du verre dus à l'air emprisonné se trouvent réduits, et l'on peut obtenir un soudage complet entre la pièce rapportée 18 et l'article 24t si on le désire, Il serait possible de façonner un article de pressage initial semblable à l'article 14' sur la surface de fond 13' de la cavité 12', mais, à moins que les bords soient arrondis ou effilés en direction du fond, il faudrait alors prendre de grandes précautions lors du pressage de la deuxième paraison 24 pour éviter que de l'air soit emprisonné autour de la périphérie de l'article de pressage initial 14' à proximité de la surface de fond
13' de la cavité 12'.
Si désiré, l'article final peut être façonné par pression par le procédé à deux paraisons ci-dessus décrit avec un matériau vitreux, tel que celui identifié
par le code Corning 9608, lequel peut être ultérieure-
ment transformé par céramisation en un article en vitro-
cérame par un traitement thermique convenable. En consé-
quence, du fait des différences de coefficient de dila-
tation thermique entre le stade vitreux et le stade vitrocéramique d'un tel matériau, il est nécessaire de
considérer avec soin le coefficient de dilatation ther-
mique de l'élément rapporté afin qu'il soit compatible
avec le produit final.
On vient de décrire les formes de mise en oeuvre actuellement préférées de la présente inventions mais il sera évident pour l'homme de l'art que diverses modifications et variantes peuvent *tre apportées aux dispositions décrites et représentées sans pour autant
sortir du cadre de l'invention.
Claims (1)
1 Procédé de façonnage par pression d'un article à partir de verre fondu avec enrobage complet
simultané d'une pièce rapportée à l'intérieur de celui-
cie caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à délivrer une première charge de verre fondu (14) à un moule (10), à presser ladite première charge en un article de façonnage initial (141) en pressant simultanément une pièce rapportée (18) dans une surface de celui-ci, à déposer une deuxième charge
de verre fondu (24) par-dessus ledit article de façon-
nage initial (14t), et à former par pressage de ladite deuxième charge de verre fondu (24) un article final monobloc (24t) incorporant ledit article de façonnage initial (141) et enrobant complètement en même temps
ladite pièce rapportée (18).
2o Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à faire subir un déplacement relatif en direction de ladite première charge (14) à un piston (16) retenant ladite pièce rapportée (18) de façon à assurer simultanément le façonnage initial d'un article (14t) à partir de ladite charge et le pressage d'une pièce rapportée (18)
dans la surface supérieure dudit article.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 29
caractérisé en ce qu'il comprend les opérations con-
sistant à presser ladite pièce rapportée (18) dans la surface supérieure de ladite première charge (14) au moment de la formation par pressage dudit article de
façonnage initial (14t) et à placer une surface supé-
rieure de ladite pièce rapportée (18) sensiblement au ras de la surface supérieure dudit article de façonnage
initial (14').
4. procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération consistant à retenir ladite pièce rapportée (18) contre la face antérieure dudit piston (16) pendant le trajet de descente de celuici et pendant le pressage de ladite première charge (14) par application d'une dépression à ladite pièce rapportée (18) par des orifices (20) ménagés
dans ledit piston (16).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à délivrer ladite première charge de verre fondu (14) à une cavité (13) ménagée dans une surface de fond (12) dudit moule (10) et à façonner par pressage de ladite première charge (14) un article de façonnage initial (14') en pressant simultanément une pièce rapportée (18) dans l'une des surfaces dudit article (14t) de façon que la surface supérieure dudit article de façonnage initial (14') et la surface supérieure de ladite pièce rapportée (18) se trouvent sensiblement en affleurement entre elles et avec des portions de paroi de fond (12) les entourant.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendi-
cations 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à façonner ladite première charge (14) par pressage en un article de façonnage initial (14') et à presser simultanément ladite pièce rapportée (18) dans l'une des surfaces dudit article de façonnage initial (14') de façon que la surface
supérieure de ladite pièce rapportée (18) et la sur-
face supérieure dudit article de façonnage initial (14t) se trouvent sensiblement en affleurement mutuel et que ledit article de façonnage initial (14') se
trouve pressé de façon à couvrir complètement l'éten-
due du fond (13') dudit moule (10) et à s'arrêter contre des portions de paroi latérale (12t) de celui-ci.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendi-
cations précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération consistant à déposer la deuxième charge
de verre fondu (24) par-dessus ledit article de façon-
nage initial (14') pendant que ce dernier se trouve à 1 1
l'intérieur dudit moule (10).
8. Procédé selon l'une quelconque des revendica-
tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à déposer la deuxième charge de verre fondu (24) par-dessus ledit article de façonnage initial (14') et à former un article final (241) par pressage de ladite deuxième charge de verre fondu (24) pendant que ledit article-de façonnage initial (14t) se trouve encore à une température
supérieure à son point de tension.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération consistant à assurer simultanément le pressage de ladite deuxième charge de verre fondu (24) et le soudage par fusionnement de celle-ci avec ledit article de façonnage initial (14t) de façon à former un article monobloc (24t) enrobant
complètement ladite pièce rapportée (18).
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