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La présente inveption a pour objet des objets bimétalliques composés d'une pièce coulée liée à une feuille de métal relativement mince. ainsi que le procédé de fabrication de ces objets, tels que semelles bimé- talliques pour fers à repasser, bien que l'invention ne soit pas limitée à celles-ci.
Dans le cours de l'évolution des ustensiles de cuisine légers, faits en totalité ou en partie d'aluminium et de ses alliages, il est devenu bientôt évident que l'intéressante qualité de légèreté de l'aluminium est aussi accompagnée de défauts qui sont inhérents au métal pour cet usa- ge, par exemple sa mollesse qui le fait se rayer et se plier facilement, la coloration résultant des changements de température, et la porosité de surface, qui, généralement,ne devient évidente que lorsque la surface a été polie.
Le fait de revêtir l'aluminium par galvanoplastie, ou de le fu- sionner avec une plaque de surface en cuivre ou autre métal, sont des ex- pédients coûteux, et nécessitent un travail considérable d'usinage ou au- tre finition, surtout dans le deuxième cas, à cause du gauchissement thermique et de l'union incomplète entre l'aluminium et la plaque de surface.
Conformément à la présente invention, on fournit un objet bimétallique destiné à être utilisé dans des ustensiles de cuisine, ou comme tel, ainsi que le procédé de fabrication de cet objet, procédé dans lequel on prend une feuille mince, donc flexible, de métal fortement poli ou polissable plus dur que l'aluminium. par exemple l'acier inoxydable, et on la lie uniformément à une pièce coulée d'aluminium de la grandeur et de la forme désirée pour former un objet léger ayant une surface dure et ajustée.
malgré la tendance au gauchissement thermique de la feuille quand l'objet est chauffé ou refroidi, à cause de la flexibilité relative de la feuille et des coefficients différents de dilatation thermique des métaux de la feuille et de la pièce coulée,
Dans un mode d'application particulièrement,,avantageux du procédé de la présente invention, la feuille flexible, telle qu'une feuille d'acier inoxydable, est de préférence revêtue à l'avance d'aluminium fondu, à la température voulue pour former sur cette feuille un alliage fer-aluminium, puis on la place dans un moule à coulée sous pression ou un mpule permanent, dont la cavité couvercle est façonnée au contour que l'on désire donner à la feuille,
tandis que la cavité opposée est façonnée au contour et aux dimensions que l'on désire donner à la partie aluminium de l'ensemble bimétallique à constituer ; on ferme le moule, et on y envoie de l'aluminium fondu à une pression suffisante pour forcer la feuille d'acier à épouser le contour de la cavité couvercle. tandis que l'aluminium fusionne avec la surface de la feuille qui a été revêtue à l'avance et qui est encore plastique, et se solidifie dans le moule pour compléter l'objet bimétallique.
Au lieu de couler immédiatement l'aluminium contre la feuille revêtue à l'avance d'aluminium pendant que l'aluminium qui est sur cette feuille est encore fondu ou plastique, on peut réactiver le revêtement d'aluminium de la feuille en réchauffant celle-ci, tandis que la feuille est installée dans la cavité du couvercle, et immédiatement avant l'opération de coulée sous pression.
On peut réunir à la pièce coulée, par cette méthode de façonnage sous pression, une feuille de métal plus ou moins épaisse, suivant l'usage final de l'objet, par exemple pour les fers à repasser où la feuille forme la surface de repassage ou pour les ustensiles de cuisine où la feuille forme la surface dure et lisse servant à frire ou à cuire, tandis que la pièce coulée d'aluminium'forme la partie de chauffe, que l'ustensile soit une casserole, un pot, un plat à rôtir, une poêle à frire, etc.
Pour permettre de comprendre plus complètement l'invention, on pourra se référer aux dessins ci-joints sur lesquels :
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La figure 1 est une coupe transversale d'une casserole selon la présente inventions fabriquée conformément au procédé de la présente invention.
La figure 2 est une coupe axiale semi-schématique d'un moule à, coulée sous pression ou moule permanent, représenté en position fermée préparatoire à l'opération de coulée sous pression, une feuille de métal emboutie étant montée sur la matrice mâle et logée dans la cavité de la matrice opposée, pour produire la casserole de la figure 1.
La figure 3 est une coupe similaire semi-schématique d'un moule à coulée sous pression ou moule permanent disposé pour fabriquer des ustensiles de cuisine munis d'une pièce coulée couvrant seulement une partie de la surface extérieure de la feuille métallique emboutie.
La figure 4 est une coupe fragmentaire agrandie du moule disposé pour faire un ustensile de cuisine doublé. sur ses deux surfaces exté- rieures, d'une feuille de métal emboutie et fait conformément à l'invention.
La figure 5 est une coupe fragmentaire agrandie d'un élément bimétallique fabriqué conformément à la présente invention et doublé sur sa surface extérieure d'une feuille de métal embouti ayant un contour spécial, par exemple un moule à gaufres.
La figure 6 est une vue en perspective agrandie d'un système anti-fuites à l'amorce de coulée du moule représenté sur la figure 2.
La figure 7 est une coupe longitudinale d'une semelle de fer à repasser, réalisant la présente invention et fabriquée conformément au procédé de la présente invention, montrant le contour d'un fer à vapeur auquel on peut adapter la semelle.
La figure 8 représente un emboutissage en cuvette de la feuille d'acier inoxydable ou métal similaire, destinée à constituer la surface de repassage du fer terminé; et
La figure 9 est une vue semi-schématique similaire de la matrice ouverte avec un brûleur à gaz interposé pour chauffer la surface de la feuille emboutie qui est revêtue à l'avance d'aluminium, afin de réactiver celle-ci avant l'opération de coulée sous pression.
Le métal en feuille à utiliser, comme matière de dpublage pour l'objet, a une épaisseur de l'ordre d'environ 0,15 à 0,75 mm, et c'est de préférence un acier inoxydable, tel que ceux des séries austénitique, martensitique et ferritique, etco, ou encore, la feuille peut être d'un acier à faible teneur en carbone, et revêtue à l'avance, sur sa surface extérieu- re, de chrome ou de nickel, avant l'opération de coulée ou après celle-ci.
Dans l'exemple illustré par la figure 1,, la feuille emboutie 11 peut être très mince, par exemple de l'ordre de 0,15 mm d'épaisseur, car il n'est pas nécessaire qu'elle garde sa forme par elle-même, puisqu'elle est soutenue par la pièce coulée 12 en aluminium ou alliage d'aluminium, formant la carcasse, dont l'épaisseur peut être de l'ordre de 5 mm, ou supérieure, ou inférieure, suivant la grandeur du pot 10 et les autres conditions, tandis que le fond 13 de cette pièce peut être plus épais, par exemple de l'ordre de 7.5 mm d'épaisseur, Dans le cas de casseroles plus grandes, par exemple marmites ou chaudrons contenant 10 ou 15 litres, ou cuves.
bassins, éviers, etc., l'épaisseur de la pièce coulée 12 peut être modifiée pour donner une plus grande solidité, ou bien la pièce peut être pourvue de nervures faisant corps avec elle, pour donner de la raideur et de la ri- g idité, etc., chose qui est entendue, et qui oblige seulement à en tenir compte dans la conception'des matrices de coulée que l'on va décrire maintenant.
Si l'on considère la figure 2, la feuille emboutie, mince, incapable de tenir seule, 11, est adaptée sur une matrice mâle 14. que l'on
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a soigneusement usinée pour avoir le contour que l'on désire donner à la surface intérieure du pot 10. contour qui suit de près la face concave de la feuille emboutie 11, de sorte que cette dernière ne présentera, dans l'ob- jet fini, ni rides ni autres irrégularités dues aux scories ou aux parties qui n'épousent pas la matrice 140
La matrice 14 est boulonnée dans un coulisseau 15. conformément à un usage bien connu, le coulisseau 15 étant l'une des parties d'un moule à coulée sous pression ou moule permanent.
L'autre coulisseau 16 peut se rapprocher ou s'éloigner du coulisseau fixe 15, sur des glissières 34. et porte la matrice femelle ou de couvercle 17. et le mécanisme éjecteur 34',
La cavité de la matrice 17 est plus grande que la feuille emboutie 11, de sorte qu'il reste un espace annulaire 18 de l'épaisseur désirée, par exem- ple 5 mm. sur les c6tés. et 7.5 mm au fond de la feuille emboutie 11. comme indiqué plus haut.
La feuille emboutie 11 est munie d'un rebord périphérique re- lativement large 19. qui sert de joint d'étanchéité entre les deux matrices
14 et 17. et que l'on rogne ensuite, comme Indiqué par les lignes en pointillé T sur la figure 1. Des chevilles d'alignement axial 20 sont prévues en- tre les coulisseaux 15 et 16. et l'on voit une des trois chevilles sur la figure 2.
L'amorce de coulée 21 est formée conjointement par les matri- ces 14 et 17, et les coulisseaux correspondants 15 et 16. et elle est située à la ligne de séparation entre ces éléments. L'amorce de coulée 21 communique avec le cylindre à pression 22 contenant le piston 23. Le cylindre 22 est alimenté en métal fondu par le trou de coulée 24.
et la pression est appliquée au métal fondu par le piston 23 de façon connue, avec le résultat qui sera décrite
Dans l'application du procédé de fabrication d'objets bimétalliques suivant la présente Invention,, par exeple la fabrication de casseroles doublées. il est nécessaire d'abord de préparer la surface de la feuille que l'on va réunir à la pièce coulée, dans le cas présent la surface extérieure de la feuille emboutie 11, en vue de la liaison avec le métal de couléeo Si la pièce coulée doit être en aluminium ou en alliage d'aluminium.
la réunion peut être assurée grâce à un film Intermédiaire d'un alliage fer-aluminium sur la surface de contact entre l'acier inoxydable de la feuille emboutie 11, et la pièce coulée 12= Ce film d'alliage fer-aluminium est de préférence produit. de façon connue, en mettant cette partie de la surface ferreuse à revêtir au contact d'aluminium ou alliage d'aluminium fondu, pendant un temps court,, et à une température à laquelle l'aluminium s'allie à la feuille ferreuse emboutie 11, de préférence de la manière décrite dans le brevet des Etats Unis d'Amérique N 2.396.730 du 19 mars 1946.
Immédiatement après avoir traité ainsi la surface extérieure de la feuille emboutie 11. et pendant que le revêtement d'aluminium qui recouvre. sur cette surface, le film d'alliage fer-aluminium, est encore fondu ou plastique. on place la feuille emboutie 11 sur la matrice mâle 14, on ferme et on verrouille le moule, et on injecte de l'aluminium fondu dans la cavité 18 du moule, au moyen du piston 23. à une pression d'environ 300 à 1100 kg/cm2. A des pressions de cet ordre de grandeur, la feuille de métal flexible qui forme la pièce emboutie 11, est poussée, sur toute son extension. contre la surface de la matrice 14. de manière à en épouser le contour. Le métal de coulée se réunit au film d'aluminium qui recouvre l'alliage fer-aluminium sur la feuille emboutie 11.
Les grandes masses des motrices 14 et 17 accélèrent la solidification de l'aluminium de coulée. grâce à leur effet de refroidissement, bien qu'un refroidissement trop rapide ne soit pas souhaitable et que l'on puisse le régler en chauffant électriquement. à l'intérieur, les matrices 14 et 17, de façon connue.
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Malgré la nature essentiellement flexible de la mince feuille emboutie 11. elle s'ajuste sous la pression de coulée et reste ajustée quand l'aluminium se solidifie et fusionne avec le film d'alliage fer-aluminium pour donner l'ustensile de cuisine bimétallique cohérent 10 de la figure 1. moyennant rognange du rebord 190 La pression appliquée au métal de coulée pendant qu'il se refroidit tasse la pièce coulée 12. et assure une liaison permanente entre elle et le métal en feuille, liaison qui est assez forte pour résister aux contraintes pendant le chauffage ultérieur de l'objet. et à celles causées par les différents coefficients de dilatation thermique du métal de coulée et du métal en feuille.
Ce point est particulièrement important pour un ustensile de cuisine, comme le pot 10. que l'on chauffe et que l'on refroidit rapidement, par le côté constitué par la pièce coulée d'aluminiumo
Au lieu de couler immédiatement après l'application du film d'alliage fer-aluminium sur la surface extérieure de la pièce emboutie 11.
'et pendant que la couche d'aluminium placée par dessus est encore fondue ou plastique, comme on l'a expliqué, la feuille emboutie 11 peut subir un traitement préalable pour produire le film d'alliage fer-aluminium, puis on peut la laisser refroidir et ensuite la réactiver à tout moment ultérieur en la réchauffant, et en faisant fondre ainsi la couche d'aluminium superficielle immédiatement avant la coudée, pour la réunion avec le métal de coulée dans les conditions décrites.
Quelle que soit la manière dont l'opération de coulée est effectuée. soit que l'on coule pendant que la couche d'aluminium recouvrant le film d'alliage fer-aluminium est encore plastique après l'opération d'alliage. soit qu'on l'ait réactivée, la liaison est complète et la mince feuille emboutie 11. incapable de tenir seule, devient ferme et solide, étant soutenue par la pièce coulée rigide en aluminium. 12. à laquelle on l'a liée sous pression.
Gomme on l'a dit. on rogne le rebord 19 dans le finissage, ainsi que les jets et amorces, bien que l'amorce de coulée 21 soit disposée de façon telle que la partie coulée 21' provenant de cette amorce peut servir à tonner la base du manche 25. en matière thermiquement isolante appropriéeo De façon similaire, on peut ménager des évidements dans des côtés opposés de la matrice femelle 17. pour former des oreilles en saillie similaires à 21'. qui serviront de monture pour l'anse ordinaire en fil métallique des récipients de cuisson.
On comprendra aussi que le pot 10 peut avoir tout diamètre, toute profondeur ou toute forme désirables, suivant les besoinso
Comme exemple d'un ustensile de cuisine de dimensions différentes. figure 3 montre un moule servant à faire une poêle à frire conforme à l'invention, dans laquelle la feuille emboutie 26. en acier inoxydable ou métal similaire, capable de tenir seule, porte, liée à sa surface extérieure de fond seulement, une couche coulée relativement épaisse 27 d'aluminium ou alliage à base d'aluminium, de l'ordre de 3 mm d'épaisseur. Dans ce cas. la feuille emboutie 26 est faite de métal en feuille dont l'épaisseur est de l'ordre de 0.6 mm et qui, en conséquence, peut tenir seule, et elle est munie du rebord d'étanchéité 28.
Seule la surface extérieure de fond de la feuille emboutie 26. et son bord rond, sont soumis à un traitement préalable. pour créer la liaison d'alliage fer-aluminium déjà décrite,, et les matrices 29 et 30 sont façonnées exactement, de manière à empêcher tout écoulement d'aluminium fondu de la cavité de coulée 27 vers la paroi latérale 31 de la feuille emboutie, au delà du bord arrondie 32.
Les côtés 31 peuvent être enduits d'une solution de barrage à base de glu. de graphite colloïdal, ou toute autre solution appropriée pour empêcher l'adhérence de toute fuite d'aluminium se produisant au-delà du bord arrondi 320
Le coulisseau 33 de la matrice 29 est mobile sur des glissiè- res 34. en direction du coulisseau fixe 35 de la matrice 30. et les matrices
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sont centrées et mises exactement en position grâce à des chevilles 36.
La feuille emboutie chauffée ou réactivée 26. placée dans le moule de la façon décrite. ferme la matrice par son rebord 28. quand on ferme le moule. puis. on verse de l'aluminium fondu. par le trou de coulée 37. dans la ca- vité de coulée 27. et on le comprime avec le piston 38. pour faire en sor- te que l'aluminium fondu pousse le fond de la feuille emboutie contre la matrice 29. et se solidifie alors qu'il est encore soumis aux hautes pres- sions mentionnées plus hauto
Bien que la feuille emboutie 26 soit faite d'une plaque rela- tivement épaisse, le fond est flexible, mais il est rendu rigide par la coulée 27. qui est liée à la feuille, par compression,
si solidement que les effets thermostatiques dûs aux changements rapides de température ne nuisent pas à la liaison, et en rendent pas le fond convexe, chose qui est caractéristique pour les ustensiles de cuisine en tôle à fond plat. En outre, la conductibilité thermique élevée de l'aluminium assure des tempé- ratures à peu près uniformes sur chaque unité de surface du fond.
Le rebord d'étanchéité 28 est ensuite rogné si on le désire. de même que l'amorce de coulée 39. Etant donné que le calibre de la feuille emboutie est suffisant pour lui permettre de tenir seule, on peut fixer à sa paroi latérale une poignée ou une anse. suivant les besoins.
Outre que l'on recouvre, totalement ou partiellement,, de métal en feuille, l'une des surfaces d'une pièce coulée, on peut recouvrir ainsi les deux surfaces, en prévoyant des feuilles métalliques embouties qui s'emboîtent, ayant les dimensions et formes complémentaires désirées.
On voit cette modification sur la figure 4. sur laquelle les feuilles embouties opposées 40 et 41 sont placées respectivement, la première sur la matrice mâle 42. 42'. la deuxième dans la matrice femelle 43. les deux matrices étant usinées avec précision.et les feuilles embouties correspondantes 40 et 41 étant à peu près ajustées par rapport aux matrices.
Les deux feuilles embouties 40 et 41 peuvent être faites de métal en feuille mince et incapable de tenir seul. ayant une épaisseur de l'ordre de 0.15 mm. bien que l'une d'elles, par exemple la feuille emboutie extérieure 41. puisse avoir un calibre plus fort, par exemple 0,20 mm. ou vice versao
L'écartement entre les feuilles embouties 40 et 41 peut être calculé pour permettre une pièce coulée de l'ordre de 5 mm d'épaisseur. tandis que l'espace entre les rebords des feuilles embouties 40 et 41 permet un rebord coulé plus mince. 45. de l'ordre de 3,8 mmo L'amorce de coulée 46, en queue de poisson, à section rectangulaire aplatie, qui conduit à l'espace destiné au rebord 45. est située sur la ligne de séparation entre la matrice supérieure 429 et la matrice Inférieure 42.
43. et conduit au cylindre contenant le piston de pression 47, et au trou de coulée 48.
Une fois que l'on a fait subir un traitement préalable à la surface intérieure de la feuille emboutie 41 et à la surface extérieure de la feuille emboutie 40. pour assurer la liaison de la façon décrite, on les place dans le moule, que l'on ferme alors en le verrouillant, on verse du métal fondu dans l'espace de coulée 44. par le trou de coulée 48 et l'amorce de coulée 46. et on applique au métal situé dans l'espace 44 une pression de l'ordre indiqué plus haut. au moyen du piston 47. Cette pression pousse les feuilles embouties 40 et 41 à épouser, sur toute leur extension. les matrices correspondantes 42 et 43. et les lie à l'aluminium quand ce dernier se solidifie sous pression pour former la pièce coulée 44.
On rogne l'amorce de coulée 46. on usine et on polit le rebord 54.,, pour terminer le récipient muni de surfaces d'usure opposées, fournies par les feuilles embouties 40 et 41. et conservant la légèreté et la conductibilité thermique de l'aluminium qui forme le noyau coulé raidisseur 44.
On applique le même type général de procédé qui vient d'être décrit, lorsqu'il s'agit seulement d'appliquer sur la surface extérieure de
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la pièce coulée la feuille de métal dure. telle que la feuille emboutie 41 de la figure 4. Par exemple, on peut faire un fer à gaufres dont la surface extérieures ou gaufrée. est formée par la mince feuille de métal em- boutie 50 représentée sur la figure 5. On donne à la matrice 51 une forme complémentaire pour recevoir exactement la feuille emboutie 50 et façonner suivant son propre contour les saillies et dépressions de celle-ci.
On prépare la surface intérieure de la feuille emboutie en vue de la liaison avec l'aluminium, et on l'écarté de la matrice 52 pour donner la pièce coulée 53 quand l'aluminium ou alliage d'aluminium fondu, ou tout autre métal désiré et conducteur de la chaleur, est envoyé dans cet espace, sous pression, par l'amorce de coulée 54 et au moyen du piston 55. de la manière décrite. Le métal fondu à pression élevée pousse la mince feuille de métal embouti 50 à épouser la matrice 51. et se lie à cette feuille quand le métal fondu se solidifie sous pression. On peut enrpber dans l'aluminium des éléments chauffants à résistance électrique 56, comme l'indique la figure 5. De cette manière, on peut faire rapidement les éléments opposés semblables d'un fer à gaufres, et chacun peut avoir des surfaces lisses et dures.
On peut façonner de façon similaire d'autres dispositifs-à contour.
Bien que l'on utilise généralement une feuille de métal mince façonnée à l'avance par emboutissage. si l'on applique des pressions suffisamment élevées pendant la coulée, une feuille plate très mince sera poussée à épouser les contours de la matrice sans qu'ils soit nécessaire de la façonner à l'avanceo Ainsi, des feuilles de métal d'une épaisseur de l'ordre de 0.15 à 0.25 mm ont été façonnées en couches ayant la profondeur d'une poêle ou tourtière peu profonde, sur la pièce coulée, sans rides, sous des pressions de coulée de l'ordre de 400 à 600 kg/cm2. et si l'on emploie des pressions supérieures, allant jusqu'à 1100 kg/cm . on peut obtenir des formes plus profondes sans les façonner à l'avance.
Toutefois. lorsqu'on utilise du métal en feuilles aussi mince, façonné à l'avance ou non. il se produit quelquefois, à l'amorce de coulée, des fuites du métal de coulée à haute pression, autour du bord du métal en feuille. On peut éviter ces fuites grâce au dispositif représenté en perspective sur la figure 6. considérée conjointement avec la figure 2. Dans cette disposition, deux blocs séparés. 60 et 61. sont empilés dans un évidement correspondant de la matrice 17. de sorte que le bloc 61 est placé sur le rebord 19 de la feuille emboutie Il.0 et que le bloc 60 est placé sur le bloc 61.
Le bloc 60 porte les chevilles de guidage 62. qui traversent librement des trous alignés du bloc 61. et des trous agrandis 63 dans la partie à rogner du rebord 19. et sont installés à des extrémités opposées dans les matrices 17 et 14. représentées sur la figure 1. mais omises sur la figure 6 pour plus de clartéo Les faces contiguës des blocs sont usinées exactement à plat. et la face inférieure du bloc supérieur 60 contient une rainure qui forme avec la face supérieure du bloc inférieur la portion de matrice de l'amorce de coulée 21 qui conduit à la cavité de coulée 18 formant la pièce coulée 12 de la figure 1.
Dans le fonctionnement du dispositif à blocs d'étanchéité des figures 2 et 6, la pression du coulisseau 16 et de la matrice 17 sur les blocs 60 et 61 les appuie fortement l'un contre l'autre, et aussi, pousse et aplatit le rebord 19 en dessous du bloc 63. contre la matrice 14. de sorte que le métal de coulée ne peut pas couler entre le rebord 19 et la surface contiguë de la matrice 14. à l'amorce de coulée,
Quand on ouvre le moule,, et que la pièce coulée composite bimétallique 11, 12 est éjectée par le mécanisme éjecteur 34'. une cheville 65 de ce dispositif coopère avec le bloc 60, et pousse les blocs 60 et 61 hors de la cavité de la matrice 17.en même temps que la pièce coulée.
Le bloc supérieur 60 est alors enlevé de la pièce coulée par la force appliquée aux extrémités inférieures des chevilles 62. comme on le voit sur la figure 6,
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ce qui libère alors le bloc inférieur 61. permettant de le retirer de la pièce coulée. La fente d'amorce de coulée 21. dans le bloc 60. peut avoir la forme voulue pour s'adapter au contour que doivent avoir les manches ou oreilles d'anse. comme on l'a expliqué plus haut.
Il est évident que le procédé de la présente invention est uti- le dans la formation d'objets bimétalliques pour différents usages. dans lesquels on désire avoir une mince couche d'un métal. servant de surface d'usure, de surface d'appui. ou de surface ornementale ou autre placée sur une carcasse en métal compatible susceptible d'être coulé à des pressions suffisamment élevées pour aplatir hydrauliquement. ou façonner hydraulique- ment d'une autre manière,, la mince feuille de métal contre une matrice don- nant la forme désirée, et l'amener à épouser le contour de celle-ci.
Par exemple, la mince feuille de métal peut devenir la surface de repassage
112 de la semelle bimétallique 110 du fer, comme représenté sur la figure
7. l'autre partie étant la pièce coulée d'aluminium 1110
La feuille métallique 112 est constituée par une feuille em- boutie au contour désirés et,,, dans le cas d'espèce. elle comprend la por- tion creusée de la surface de semelle. 113. qui a le contour d'une semelle terminée. et le rebord d'étanchéité de matrice 114. qui s'étend sur son périmètre. comme on le voit particulièrement sur la figure 8.
SI le fer à repasser terminé doit être du type sec. la portion de surface 113 est in- interrompue. mais s'il doit être un fer à vapeur, on peut ménager le renflement intérieur 115. ou partie similaires et le perforer ensuite en 116, comme le montre la figure 70
L'évidement de la matrice 118 de la figure 9 est soigneusement usiné, de sorte que le fond de l'évidement. fait pour placer dessus la portion de surface de repassage de la feuille emboutie 112, est parfaitement plate et ajustées sauf pour la partie supportant le renfelement 115. Pour empêcher la déformation du périmètre de la feuille emboutie 112. la matrice est de même usinée exactement pour recevoir tout juste le rebord d'étanchéité de matrice 114.
On comprendra que la portion de la matrice 118 qui est épousée par la feuille doit- être convexe, ou avoir une forme complexe correspondant au contour que doit avoir. une fois terminée, la feuille emboutie 1120
De même. la cavité de coulée de la matrice 121 est façonnée pour former avec la surface intérieure de la feuille emboutie 112. la portion de coulée 111 de la semelle 110.
Si on le désirée on peut donner à la matrice la forme voulue pour recevoir les éléments chauffants à résistance él@@@@ @électrique. douilles de contact etc.... qui doivent être enrobés dans l'aluminium conformément à l'usage connuo
Dans l'application du procédé permettant de faire la semelle bimétallique 110 conformément à la présente inventions la surface intérieure de la feuille emboutie 112 est revêtue à l'avance. de la manière décrite. en vue de la liaison avec le métal de coulée.
Si le métal de coulée doit être l'aluminium ou un alliage d'aluminium, la liaison sera assurée par un film intermédiaire d'un alliage fer-aluminium à la surface de contact entre l'acier et la pièce couléeo Ce film d'alliage fer-aluminium est de préférence réalisé de la manière décriteo
Immédiatement après avoir traité de cette façon la surface intérieure de la feuille emboutie 112. et pendant que le revêtement d'aluminium recouvrant, sur cette feuille,, le film d'alliage fer-aluminium, est encore fondu ou plastiquée on introduit la feuille emboutie 112 dans son logement, dans la matrice 118. on ferme et on verrouille le moule, et on in- jecte dans la cavité du moule, de l'aluminium fondu à une pression de l'ordre de 300 à 1100 kg/cm2 environ.
A des pressions de cet ordre,, le métal flexible qui forme la feuille emboutie 112 est poussé, sur toute son extension, contre le fond de la matrice 118. pour épouser la surface plate de ce-
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lui-ci. Les grandes masses des matrices 118 et 121 accélèrent la solidification de l'aluminium de coulée, grâce à leur effet de refroidissement.
Malgré la nature essentiellement flexible de la mince feuille emboutie 112. elle s'ajuste sous la pression de coulée, et reste ajustée quand l'aluminium se solidifie et fusionne avec le film d'alliage fer-aluminium pour devenir la semelle bimétallique cohérente 110 de la figure 1, moyennant rognage du rebord 114 et perçage des trous de jet de vapeur 116.
Au lieu de couler immédiatement après l'application du film d'alliage fer-aluminium sur la surface intérieureet pendant que la couche superficielle d'aluminium est encore fondue ou plastique, comme décrit, on peut faire subir à la feuille emboutie 112 un traitement préalable, pour constituer le film fer-aluminium, la laisser refroidir et ensuite la réactiver à tout moment ultérieur en ramollissant à la chaleur le revêtement superficiel d'aluminium immédiatement avant la coulée, de préférence après que la feuille emboutie revêtue à l'avance a été mise en place dans son lo- gement, dans la matrice 118.
Si l'on considère la figure 9. la feuille emboutie 112 liée à l'avance, à froide ayant été traitée soit avant soit après son emboutissa- ge à partir d'une feuille d'acier inoxydable mince ou métal similaire est mise en place dans l'évidement de la matrice 118. tandis que les châssis 119 et 120 sont ouverts et écartés. Puis, on suspend un brûleur multiple, oxyacétylénique ou à autre gaz, 130, à proximité de la surface intérieure revêtue à l'avance de la feuille emboutie 112, et on chauffe cette dernière jusqu'à une température de l'ordre de 705 à 709 Ca pour faire fondre ou rendre plastique la mince couche résiduelle d'aluminium, de 0,025 à 0.075mm qui recouvre le film d'alliage fer-aluminium.
Il apparaît que, malgré sa surface d'oxyde d'aluminium, la couche superficielle d'aluminium se ramollit et se subdivise suffisamment par cette opération de réchauffement, pour que, quand on ferme le moule et que l'on injecte l'aluminium à la pression déjà mentionnée,. l'oxyde d'aluminium soit balayé et se dissipe dans toute la masse d'aluminium.
L'examen microscopique ne révèle pas de différence perceptible entre une liaison réactivée et une liaison formée alors que le revêtement initial d'aluminium est encore fondu ou plastique, et le film fer-aluminium n'est pas non plus altéré ni différent à cause de cette réac- tivationa
Le brûleur 130 peut comprendre une coquille d'acier 131, munie d'un doublage en céramique 132. possédant une chambre à flamme 133 correspondant au contour de la feuille emboutie 112. et munie de plusieurs ajutages 134 communiquant avec une rampe à gaz 135 alimentée en mélange oxy-acétylénique ou autre mélange de gaz combustibles provenant d'une source à pression appropriée, grâce au tube flexible 1360 Comme indiqué sur la figure 9.
le brûleur 130 peut être élevé et abaissé pour s'aligner, en position de travail, sur la feuille emboutie 112. ou quitter cette position.
Il est évident que le procédé de la présente invention est utile dans la fabrication d'objets bimétalliques pour différents usages, dans lesquels on, désire avoir une mince couche d'un métal servant de surface d'usure, surface d'appui, surface ornementale ou autre surface, recouvrant une carcasse en métal compatible, susceptible d'être coulé à des pressions suffisamment élevées pour aplatir hydrauliquement, ou façonner hydrauliquement d'autre manière, la mince feuille de métal, contre une matrice donnant la forme voulue, et l'amener à épouser le contour de celle-ci.
Ainsi, en plus de l'aluminium et de ses alliages, on peut utiliser le magnésium et ses alliages, le titane et ses alliages, le cuivre et ses alliages, le nickel, et ses alliages, etc.. comme métal de coulée servant à façonner par pression, pour s'unir à elle de façon permanente par une liaison d'alliage l'une des surfaces d'une mince feuille d'un métal différent, ajoutant à la surface de la pièce coulée des propriétés intéressantes que le métal de coulée ne possède paso
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Bien que l'on ait particulièrement décrit la liaison par fa- çonnage sous pression hydraulique. d'une feuille très mince en alliage de métal ferreux avec l'aluminium ou un alliage à base d'aluminium. par l'in- termédiaire d'une liaison d'alliage fer-aluminium.
on peut aussi, conformé- ment à la présente invention, lier à l'aluminium fondu de minces feuilles de métaux non ferreux immédiatement compatibles avec l'aluminium fondu grâ- ce à un alliage avec celui-ci. Parmi ces métaux ferreux compatibles, on citera l'argent, le cuivre, le nickel. le chrome. le titane, le molybdène, le tantale, et leurs alliages. tels que ceux de la série- Monel, ainsi que la série nimonique. les laitons, bronzes. etc.
Une feuille faite de ces métaux ou alliages, ou une feuille de métal ferreux revêtue ou plaquée avec ceux-ci, ou avec des métaux ou alliages appropriés de brasage. d'étamage, de galvanoplastie ou de soudage, peuvent être réunis au métal de coulée de la manière décrite, sans traitement préalable autre qu'un nettoyage ou dé- capage en cas de besoin.
En conséquence, beaucoup d'objets coulés, parmi lesquels les semelles en fer plat, et d'autres ustensiles de cuisine tels que pots, poêles, plats, à cuire, à rôtira à frire, etc.,, peuvent être dou- blés ou revêtus d'une feuille superficielles d'acier inoxydable ou métal similaire, qui couvre tout ou partie de la pièce moulée d'aluminium, ou dont la pièce coulée ne couvre qu'une partie ;
par exemple une casserole en acier inoxydable dont la surface du fond est couverte d'une épaisse cou- che d'aluminium qui été coulée dessus entre deux matrices à pression sui- vant la présente inventiono De même. les sabots de presses, cylindres de calandrage. etc., peuvent être- recouverts de métal en feuille très mince grâce au procédé de coulée à façonnage sous pression de la présente inven- tion.
Bien qu'on ait illustré et décrit ici certaines tonnes de réa- lisation particulièrement intéressantes de l'invention, il est entendu que l'invention n'est pas limitée à ces formes mais qu'elle est susceptible de modifications de forme et de détail rentrant dans le cadre des revendica- tions ci-jointes, dans lesquelles l'expression "métal alumineux" désigne l'aluminium et les alliages à base d'aluminium.
REVENDICATIONS. la) Procédé pour faire une pièce coulée de métal, et simultanément. la réunir de façon permanente à une mince feuille d'un métal différent ayant une surface compatible avec le métal de coulée,. pour former un objet bimétallique; le procédé comprend les opérations suivantes: monter la feuille dans un moule ayant le contour que doit avoir la feuille sur la pièce coulée terminée; fermer le moule hermétiquement ; introduiredans le mou- le métal fondu de coulée, dans des conditions de température qui conduisent le métal fondu de coulée à se réunir à la surface compatible de la feuille ; exercer sur le métal fondu de coulée contenu dans le moule une pression suffisante pour appuyer la feuille contre le contour du moule afin qu'elle l'épouse sur toute son extension ;
enlever du moule l'objet bi- métallique obtenu.