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Proc dé pour la fabrication de profils métalliques en forme de barres ou de plaques.
L'invention concerne un procédé pour la fabrication de profils métalliques, en forme de barres ou de plaques, et qui portent des surélévations, saillies, rainures, nervures, etc. tels que, par exemple, mais non limitativement, des traverses de voie ferrée. Les profilss métalliques, en forme de barres ou de plaques, sont fabriqués de préférence par laminage, et on connaît déjà la méthode de produire ces saillies ou rainures, qui se présentent périodiquement, à intervalles réguliers, par des dépressions correspondantes au calibre des cylindres de laminage.
Ce procédé est cependant limité, du fait que la hauteur des nervures à produire et la longueur des rainures ou canneluresdes cylindresne restent pas constante s, par suite de l'affaiblissement du diamètre des cylindres.
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On a encore proposé de partir d'un avant-profil, à surface lisse, sur lequel les surélévations sont produites par parachèvement subséquent, au moyen de cylindres ou par pression. Ce procédé ne convient cependant pas pour des pièces métalliques qui, au point de vue mécanique, sont hautement exposées, parce que le métal est surtravaillé par ces opérations, et qu'il n'est plus possible alors de garantir une structure métallique uniforme. Ce procédé devient donc impossible, en pratique, dans le cas où la partie de la section qui porte la nervure est exposée à des sollicitations spéciales.
Ces défauts sont évités par la présente invention, suivant laquelle il est produit d'abord un avant-profil, dont la surface supérieure, qui doit porter les nervures ou élévations, est entièrement ou partiellement située, par rapport à la surface supérieure générale du produit fini, à un niveau plus élevé d'une quantité égale à la hauteur des saillies à produire, cette surface supérieure de l' avant-profil étant ensuite ramenée au niveau de la surface générale du produit fini, sauf aux endroits des saillies, où la hauteur primitive est maintenue.
Dans une forme d'exécution du procédé, l'avant profil est muni de renforcements particuliers, tels que bourrelets, nervures, etc. aux points de transition des surélévations dans la section méme; des renforcements de profil sont refoulés, entièrement ou en partie seulement, après que les saillies ont été formées.
Comme l'un des modes d'emploi les plus en vue est la fabrication de traverses métalliques avec assises de rail inclinées, ou à nervures transversales, l'invention va être décrite suivant ce mode d'emploi, avec indication d'autres particularités importantes. Dans le dessin annexé, et auquel se réfère la description :
Fig.l montre un avant-profil d'une traverse, suivant l'invention ; Fig.2 montre la coupe longitudinale par l'assise de rail
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inclinée de la traverse définitive ; Fig.3 montre une section suivant III-III de fig.2 ;
Fig.4 montre une assise de rail ébauchée en section longi- tudinale ;
Fig.5 montre une assise de rail finie en section longitudinale, suivant fig.4 ; Fig.6 montre la section d'un mode d'exécution différent ;
Fig.8 montre une vue de côté de la traverse représentée en fig.6 ;
Fig.8 montre la section d'une traverse large ordinaire ;
Fig.9 et 10 montrent l'application de l'invention pour traverses larges ; Fig.11 et 12, des sections d'avants-profils de traverses qui servent à la formation des nervures transversales sur la traverse ;
Fig.13,la section longitudinale d'une assise de rail suivant fig.ll ;
Fig.14, l'assise de rail finie à nervures transversales obtenues par pression, en section longitudinale ;
Fig.15,l'avant-profil d'une assise de rail suivant fig.13, en section longitudinale ;
Fig.16, l'assise de rail finie, suivant fig.15, à nervures transversales rabattues intérieurement, en section longitudinale ;
Fig.17, une autre forme de la nervure transversale, en section longitudinale ;
Fig.18, la section d'un profil simplifié, produit d'un avant-profil suivant l'invention ;
Fig.19, une vue de côté de fig.18 ;
Fig.20, la machine, pour l'exécution du procédé de pression, en section longitudinale, la fig.20' donnant la vue d'une variante d'outil de cette machine ;
Fig.21, une section transversale suivant A-B de fig.20 ;
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Fig.22, la section transversale d'un profil avec paroi ondulée ; Fig.23, une section longitudinale de fig.22 ;
Fig.24, une autre forme du dispositif montré par fig.20 ; Fig.25-26-27 et 28, des dispositifs auxiliaires pour l'exécution de l'invention.
L'avant-profil de traverse 1 (fig.l) est produit par procédé de laminage ordinaire. La fabrication de ce profil n'offre pas de particularité. La caractéristique principale, suivant l' invention, consiste en ce que la face supérieure de l'avant- profil se trouve, sur toute la longueur de la barre, à un niveau supérieur de la paroi 2 (fig.2) de la traverse finie, la différence de niveau, donnée par la mesure 3, correspond approximativement à la hauteur maximum de l'assise du rail 4, ou des nervures transversales à produire etc. Cette assise de rail 4 est inclinée vers le milieu de la traverse, comme le montrent les fig.2-5.
La création de cette forme de saillie sur la paroi de la traverse offre des difficultés particulières, en ce que, en pratique, la partie saillante est destinée à recevoir la charge totale, et que, d'autre part, l'exécution de sa forme doit être particulièrement soignée. L'invention satisfait à ces deux exigences par l'apport d'un renforcement de profil particulier 5.
Ce renforcement peut aussi être en forme de bourrelets, de nervure, etc., et il s'étend sur toute la longueur de la traverse.
Si l'avant-profil (fig,l ) doit être transformé dans la forme montrée par fig.2, le renforcement de profil, aménagé entre la paroi 6 de la traverse et les parties latérales 1 permet une protection assez grande de la structure mét all ique .
Dans le cas où la section finie est obtenue par laminage, les bourrelets servent en outre à assurer la bonne position de la section dans le calibre des cylindres, et à faciliter, lors
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de l'abaissement partiel de la paroi 6, son refoulement. Lors de la transformation de l'avant-profil (fig,l ) en profil fini (fig.2) le boudin 5 est enlevé, entièrement ou partiellement, dans les autres parties de la traverse, le métal en excès étant refoulé par laminage vers les arêtes latérales 1.
Dans le mode d'exécution suivant fig.2, le bourrelet est aussi enlevé en partie à l'assise du rail, de sorte qu'il disparait peu à peu, suivant l'inclinaison de la surface d'assise, vers le milieu de la traverse.
Suivant l'invention, on peut encore maintenir complètement le renforcement 5 à l'assise du rail. Dans ce cas, l'ébauchage desassises des rails n'est fait que comme il est montré sur fig. 4, et après, l'inclinaison de l'assise est finie, par exemple par pression ou par forgeage, pour aboutir au profil de la fig.5.
Lors de cette opération le renforcement 5 est refoulé vers l'intérieur de la traverse, et ce, suivant l'inclinaison à donner à l'assise du rail (fig.5).
Comme il a été dit, il serait possible de produire les surfaces d'assise, en relevant par pression la paroi supérieure, laminée normalement, à section quelque peu renforcée, mais ce procédé présente les désavantages signalés. Suivant l'invention, ce procédé est rendu possible en utilisant un avantprofil dont une partie seulement de la surface supérieure est plus élevée que la surface du produit fini, l'autre partie de cette surface supérieure étant au même niveau que celle du produit fini, Ainsi, aux fig.6 et 7, la surface supérieure de l'avant-profil n'est pas surélevée complètement ; seuls le sont les deux renforcements 5' qui sont obtenus par laminage sur la surface de l' avant-profil, comme nervures latérales inclinées, en forme de coin.
Le métal de ces nervures s'oppose, lors du relèvement par pression de l'assise du rail, à la torsion de la structure, de sorte qu'en particulier, la structure de la
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partie supérieure reste intacte à la surface extérieure ; par un passage additionnel, les nervures sont enlevées par laminage, pour ne laisser que lespartiesìnclinées, en forme de coin (fig.7).
L'invention peut encore servir pour la fabrication des traverses larges, qui doivent porter les joints. Fig.8 représente la section de la forme usuelle de ces traverses larges, qui se confondent par les âmes adjacentes.
L'espace 9, qui sépare les deux moitiés de la section, n'augmente nullement la résistance de la traverse et est à considérer comme désavantageux, parce qu'il sert à accumuler l' humidité. Il serait donc plus avantageux d'employer une section à paroi droite et continue, analogue au profil des tra- verses moyennes, mais à largeur plus grande. Ces traverses peuvent être fabriquées, sans difficultés, de la même façon que pour celles des fig.1-5. On peut suivant le cas renforcer ces traverses larges, en y apportant une ou plusieurs nervures de renforcement 10 (fig.9), qui servent à améliorer la force portante de l'assise du rail.
De préférence, ces nervures sont à produire sur toute la longueur de la barre lors de la fabrication de l'avant-profil, tout comme pour les bourrelets latéraux 5 ; en formant l'assise du rail, elles sont enlevées, par laminage ou par pression, dans toutes les parties, à l'exception des surfaces d' assise, comme il est montré sur fig.lo. comparées aux traverses métalliques connues, dont la surface est pliée à l'assise du rail, les traverses fabriquées suivant l'invention sont caractérisées par une rigidité et une résistance beaucoup plus grandes, puisque le corps de la traverse ne porte pas de déviations aussi prononcées de la section et que le métal est bien travaillé, sans toutefois être surtravaillé, aux points des assises des rails.
Dans une autre forme de mise en oeuvre est représentée à la fig,Il pour une traverse à munir de nervures transversales
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ou de surélévations analogues, qui servent à limiter le patin du rail et à recevoir lesmoyens d'attache pour fixer le patin du rail. Tout comme pour la fabrication de l'assise inclinée 4 du rail des figs. précédentes, on part d'un avant-profil de traverse 1, suivant fig.ll, dont la partie moyenne 6 se trouve à un niveau plus élevé que la paroi 2 de la traverse finie (fig.13), cette différence étant approximativement égale à la hauteur des nervures transversales 11 à former, et dont les renforcements latéraux à permettent le refoulement de la paroi 6 de la traverse, ainsi que la formation des nervures transversales 11 par procédé de laminage.
La paroi 6¯ qui se trouve pendant le calibrage du profil au niveau élevé, est, comme il est montré par fig.13, ramenée à la position normale 2 de la traverse finie par un dernier passage au laminoir ou par travail à la presse, opération après laquelle les nervures 11 transversales aux assises 4 du rail seules conservent leur hauteur primitive. pour produire des nervures transversales particulièrement élevées, l'abaissement en 2 fig.13 par laminage de la paroi 6, se trouvant à un niveau trèsélevé, pourrait donner lieu à des difficultés avec un seul passage, L'avant-profil suivant la fig.12 facilite cette fabrication.
La paroi 6' de l'avant-profil n'y est laminée qu'à un niveau peu élevé, tandis que les ren forcementslatéraux 5" ont approximativement la hauteur des nervures transversales à former, tout comme dans le cas de la fig.6. Lors de la fabrication de la traverse, la partie 6' de la paroi est relevée par pression jusqu'à sa hauteur finale aux endroits des nervures transversales 11, tandis que les autres parties sont abaissées par laminage ou par pression à la position normale 2 de la traverse. La fig.13 montre ces nervures 11 à l'état ébauché et en forme creuse, telles qu'elles sortent des cylindres ou de la presse, tandis que la fig.14 les montre finies en 11' pour une assise de rail 4, telles qu'elles sont
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produites par un travail de presse subséquent.
Ces nervures portent les ouvertures 12 nécessaires à l'introduction des boulons d'attache des rails. suivant l'invention, on peut encore exécuter, comme le montrent lesfig.15 et 16, desnervurestransversales 11, en forme de crochet. La fig.15 montre, en section longitudinale, les nervures 11 ébauchées, obtenues par abaissement de la paroi 6 de la traverse par laminage, tandisque la fig.16 montre une section longitudinale de nervures transversales finies 11", en forme de crochets ou de nez, pour une fixation à clavette et pour une assise de rail 4.
Une autre application du procédé pour la production de surélévations 11 au-dessus de la paroi de la traverse est montrée par fig.17. Dans ce cas, les nervures transversales, produites par le laminage de la paroi 6 ébauchée comme dit ci-dessus, sont formées en nervures transversales 11 massives, par refoulement des nervures ébauchées en direction de l'axe de la traverse, la cohésion intérieure pouvant encore être accrue par soudage. Les nervures 5 ou 5' ne sont pas indispensables. Le procédé comporte également la transformation d'un avant-profil 13 de traverse, représenté par les fig.la et 19, dont la partie médiane supérieure 6 se trouve encore à un niveau plus haut que celle de la traverse finie, la différence étant égale à la hauteur 3 des surélévations, nervures, etc. à former.
La section montrée par les fig.18 et 19, en forme de barre par exemple, peut être fabriquée aussi bien par procédé de laminage ordinaire que par cintrage, pression ou pliage, en partant d'une tôle laminée ou d'une section analogue, d'épaisseur et de largeur correspondantes, Au lieu du profil de la forme de la fig.18, représenté à titre d'exemple, on peut naturellement choisir toute autre forme, par exemple un profil en forme de tube, et de section carrée, rectangulaire, ovale ou ronde ; ce qui importe, c'est que le profil choisi possède la
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surface 6 élevée de la hauteur 3 par rapport à la surface finie 2, pour la formation des surélévations ou que cette dénivellation 3 puisse y être apportée.
Les surélévations, nervures transversales, etc. peuvent être produites, comme il a été signalé, dans une presse ou un outil analogue, par abaissement de la paroi de la traverse 6 qui fut ébauchée par laminage ou pression à un niveau plus haut que celui de la traverse finie.
A cet effet, le profil suivant fig.18 et 19 est amené à la presse, figure 20, dans laquelle la formation provisoire ou finale des surélévations 11 se fait, par exemple autour de mandrins 14, montés de façon facilement démontable dans le support 15 fixe. On peut combiner avec cette opération le découpage des traverses 13 à la longueur voulue, opération qui peut se faire simultanément, au moyen d'une cisaille 16 travaillant du bas vers le haut. La partie 17 des outils de pression, représentée fig.20 en coupe longitudinale, est, pour la partie gauche, donnée au moment qui précède le commencement de la pression, tandis qu'à droite, on voit une nervure transversale 11 finie par pression.
La fig.21 représente les pièces 1± - il en coupe transversale. La partie extérieure 18 de la partie supérieure 17 de l' outil de pression, qui se trouve sous tension de ressort 19, travaille en avance sur la partie 17., de sorte que la traverse 13 est maintenue fixe aux parties latérales 13' avant le com mencement de la pression et elle est maintenue dans cet état aprèsI' opération jusqu'au moment où l'outil de pression supérieur 17 s'est dégagé des nervures transversales formées.
L'outil de pression 17 peut être composé d'un certain nombre d'outils identiques 17' - 17" - 17" ' etc. (fig.20' ) qui, chacun pour soi-même, peut faire, en dehors du mouvement principal du pilon de la presse, un mouvement séparé, de façon que des parties de la traverse, par exemple les sièges pour les rails, peuvent être formés avant que l'ensemble de la pression
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ait commencé. Par ce procédé, toutle métal de la surélévation de l' avant-profil reste pendant un certain temps uniquement à disposition pour la formation des nervures 11, sans que des outils voisins influencent cette formation. Vers la fin de la course du pilon, tous les outils 1 donnent une pression égale sur toute la surface de la traverse de façon que la pression finale se fait uniquement par le pilon.
Lestraversesdoubles pour les jonctions de rail s, à paroi 2 droite et continue et avec nervures transversales 11, sont, tout comme les traverses moyennes, munies, suivant l'invention de nervures transversales 11, qui s'étendent sur toute la largeur de la paroi et qui servent à recevoir les moyens d'attache pour les deux bouts de rails.
Au lieu d'une seule paire de nervures, continue sur toute la largeur de la paroi, la traverse large peut être produite, en partant d'un avant-profil à deux parties de paroi 6 parallèles et à nervures transversales ébauchées à un niveau supérieur, de telle façon que chaque bout de rail est limité, séparément, par une paire de nervures, de sorte qu'on produit deux paires de nervures sur la traverse pour chaquejonction.
D'une même façon, on peut fabriquer suivant le procédé de l'invention les traverses d'aiguillage, avec nervures transversales aux assises des rails, en partant d'un avant-profil de traverse à paroi 6 suivant fig.18, creuse, ébauchée de façon continue à un niveau supérieur, par abaissement par pression de la paroi ébauchée jusqu'à la position normale 2, avec formation simultanée de nervures transversales 11, qui occupent, audessus de la paroi finie, une position inclinée par rapport à l'axe de la traverse, répondant à la position des rails d'aiguillage. Le pliage ou rabattement des bouts de la traverse et le cintrage des assises des railspeuvent se faire simultanément; ave.c la formation desnervurestransversales.
Si les nervures transversales creuses doivent recevoir en-
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core des ouvertures 12 (fig.14) pour l'introduction des bou Ions d'attache etc., celles-ci y sont pratiquées, suivant 1'invention, vers la fin de la course du pilon de la presse, donc au moment où les nervures creuses 11 sont à peu près formées. A cet effet, la partie supérieure 17 ou inférieure 15, fig.24, peut porter des outils de perçage 20, qui consistent de préférence en une partie tranchante et une partie élargissante, et qui percent le métal, à vitesse rapide, tout en élargissant le trou à la grandeur désirée ; le métal sera réparti dans les parties voisines du trou. Les outils de perçage sont actionnés par un système intermédiaire, dépendant de la marche du mouton de la presse.
Lors de la formation des nervures 11, par abaissement, par laminage ou pression de la paroi 6 ébauchée au niveau supérieur, il devrait se produire un étirage du métal en direction de l'axe de la traverse, comme par cette opération l'étendue de la surface devrait subir un prol ongement. Cet étirage est complètement compensé, lors de l'abaissement de la paroi, par l'étendue plus grande, existant dans la paroi 6 surélevée, en direction transversale.
L'étirage du métal, lors de la formation des nervures 11, peut encore être amoindri ou même complètement évité, en ce que la partie médiane de la paroi 6 est ébauchée, par rapport aux parties latérales, à une épaisseur plus grande ou par une ondulation 6" de cette partie, plus ou moins grande sur toute la longueur de la barre (fig.22-23), ce qui facilite considérablement la formation des nervures ou d'autres surélévations et permet, de cette manière, la formation rationnelle de la section métallique, en direction de l'axe de la traverse. Ces ondulations peuvent se faire dans un des deux passages au laminoir ou aussi dans une presse ou de toute autre manière.
Afin d'obtenir la distance exacte de la voie, il est préférable de ne finir, dans le même temps de marche, qu'une seule paire de nervures 11 pour une assise. de rail 4, éventuellement
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avec une ou plusieurs ouvertures 12, tandis que l'autre paire de nervures n'est qu'ébauchée pendant ce temps.
Après refroidissement complet, la partie de la traverse qui porte la paire de nervures ébauchées, est réchauffée, pour être finie et munie d'ouvertures12 dans un second temps de marche, opération pendant laquelle la paire de nervures finie au premier temps, et qui n' a pas subi le réchauffage, sert de point fixe, par exemple en la serrant dans une matrice sous tension de ressort, pour l'obtention de la distance exacte de la voie : par cette méthode, les petites erreurs toujours possibles sont corrigées lors du finissage de la seconde assise de rail.
Pour le cas où les barres sortant des cylindres accusent des différences de température trop élevées, qui s'opposent à l'obtention d'une distance exacte entre les nervures transversales, on propose de ne former les nervures 11 que provisoirement dans les longueurs découpées à la cisaille à chaud, fa- çonnage qui se fait par exemple par une presse etc. à la température de laminage, puis elles sont ramenées à température uniforme dans un four-réchauffeur intercaléentre deux presses, et alors seulement, les nervures 11 sont finies dans une seconde presse avec formation éventuellement des ouvertures 12.
Le four réchauffeur intercalé entre la cisaille à chaud et la presse à nervures ou entre la presse ébaucheuse et la finisseuse peut être construit de telle façon que les parties de la traverse ou de la barre qui doivent porter les nervures transversales sont chauffées, de préférence aux autres parties de la traverse.
Afin d'éviter le plus possible les pertes de température à la barre sortant des cylindres, il est proposé en outre d'effectuer à la cisaille à chaud seulement le chutage des bouts, pour diriger la barre directement vers la presse à nervures fig.20-24. La barre 13 y est introduite d'une longueur égale à la longueur d'une traverse, et en même temps que la pression
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des nervures 11, on y effectue le découpage d'une longueur de traverse ; ce découpage se fait, contrairement aux méthodes connues, du bas vers le haut, moyennant la lame inférieure 16 qui fait le découpage des longueurs de traverse, en même temps que s'effectue la formation des nervures.
Le tranchant de la lame infériaure 16 a la forme de l'avantprofil, fig.18 par exemple, à paroi surélevée, tandis que la lame correspondante 21 montée à la partie supérieure 17 possède la forme du profil de la traverse finie. Pour réduire au minimum lesdifférencesde température, entre la première et la dernière traverse à découper d'une même barre, la file de rouleaux 22 peut être couverte avant la cisaille ou la presse, fig.25- 28, de telle façon que le couloir 23, dont les chapeaux 24, à paroi simple ou double, et en forme demi-ronde ou en U, munie par exemple d'une isolation 25, sont aménagés de préférence, de façon à former une conduite fermée au-dessus des rouleaux ¯22 quitte à pouvoir être ouverts ou même démontés avec facilité, contribuant ainsi à protéger la barre d'un refroidissement trop rapide.
La barre 13 sortant des cylindres peut encore traverser, en direction axiale, un système de réchauffage 26, fig.27-28, dans lequel elle est protégée contre le refroidissement, tout en pouvant être portée à une température plus élevée. A cet effet, les chapeaux de protection 24 peuvent être formés partiellement d'un four ou d'un canal réchauffeur 26 etc. chauffé, soit par le gaz, l'huile, etc., ou encore par le courant électrique. Le système de réchauffage peut s'étendre jusqu'au devant de la cisaille ou de la presse.
Afin de pouvoir démonter facilement les chapeaux 24 ou les canaux réchauffeurs 26, on prévoit de préférence aux deux côtés des rouleaux transporteurs 22, qui conduisent à la cisaille ou aux presses, des couloirs étanches 27 en forme de u, dans lesquels les chapeaux protecteurs ou chauffeurs 24, 26 s'engagent, ces couloirs pouvant servir en même temps de guides 28 à la barre chaude.
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Après le démontage des rouleaux transporteurs 22, les parties réchauffantes 26 peuvent encore être aménagées, de façon facilement démontable, dans le cadre 29 du train de rouleaux, cas pour lequel des rouleaux transporteurs 30, en métal spécial supportant des températures élevées, sont montés dans le système de réchauffage même, et dont les roulements 31 prolongés extérieurement occupent la place des rouleaux démontés dans le cadre 29, de façon que ces rouleaux peuvent être attaqués à l'aide des installations de commandes existantes.
Par suite de l'emploi des avants-profil s de traverse, suivant l'invention, toute distorsion de la structure métallique, lors de la formation des surélévations, nervures, etc. est évitée. Les renforcements par les nervures à l'assise du rail augmentent considérablement le moment de résistance.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de fabrication de traverses métalliques en forme de barresou de pl aque s, avecsaillies ou élévations sur le plan supérieur, caractérisé en ce qu'on produit d'abord un avant-profil, de la forme générale du produit fini, mais dont la surface supérieure, sur laquelle doivent être produites les saillies ou élévations, est, totalement ou partiellement., dépla- . cée, par rapport à la surface générale supérieure du produit fini, d'une quantité sensiblement égale à la hauteur des saillies à produire, cette surface étant ensuite ramenée au niveau de la surface supérieure du produit fini sauf aux endroits des saillies ou surélévations à produire.