CH719963A2 - Procédé de fabrication d'un article décoratif - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un article muni d'un décor (2) en creux ou en relief, ledit procédé comprenant les étapes suivantes de: – Réalisation d'une ébauche (3) dans un matériau donné, – Usinage et/ou polissage de l'ébauche (3) pour former une ébauche dite usinée et/ou polie (4), – Mise à disposition d'un outillage dont au moins certains éléments sont chauffés, – Chauffage et frappe à chaud de l'ébauche usinée et/ou polie (4) à l'aide dudit outillage pour imprimer le décor (2) en relief ou en creux et ainsi obtenir l'article muni du décor (2) en creux ou en relief. Le matériau donné est en particulier un alliage de titane ou un acier inoxydable.

Description

Domaine technique de l'invention

[0001] La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un article décoratif, notamment d'une pièce d'habillage en horlogerie. Plus précisément, il s'agit d'un procédé de fabrication d'un article muni d'un décor en relief ou en creux réalisé par frappe à chaud.

Arrière-plan technologique

[0002] De nombreux horlogers font usage de logos en creux ou en relief qui rendent leur marque visible sur la pièce d'horlogerie. De nos jours, le formage à froid est la manière la plus économique de créer une impression en relief ou en creux avec une très bonne finition de surface sur des composants métalliques. Certains matériaux peuvent présenter une haute limite élastique qui va nécessiter d'appliquer des contraintes importantes lors du formage à des fins de marquage du composant. En particulier, les alliages de titane dont le grade 5 (Ti-6AI-4V) recherchés pour leurs bonnes propriétés mécaniques combinées à une faible densité sont très difficiles à estamper. Cela est particulièrement vrai pour des composants horlogers tels que les couronnes, poussoirs ou soupapes fabriqués à partir de barres de 5-15 mm de diamètre soumis à un écrouissage du matériau lors du tréfilage ou de l'étirage. L'application de contraintes élevées notamment lors des opérations d'estampage entraîne un taux d'usure important des outils de formage avec, pour corollaire, une augmentation des coûts de fabrication. Par ailleurs, la difficulté d'estamper les pièces réalisées dans des matériaux à haute limite élastique entraîne un taux de rebus des pièces important.

Résumé de l'invention

[0003] La présente invention a pour objet de remédier aux désavantages précités en proposant un procédé de fabrication permettant de réduire le taux de rebus et l'usure des outils de formage, aussi dits outils d'étampage.

[0004] A cette fin, la présente invention propose un procédé de fabrication d'un article muni d'un décor en relief ou en creux réalisé par formage sur l'ébauche chauffée et à l'aide d'un outillage dont certains éléments en contact avec l'ébauche à étamper sont également chauffés. Il s'ensuit que l'étape de formage est réalisée avec des contraintes moins importantes, ce qui limite l'usure des outils d'une part et, d'autre part, facilite l'étampage et donc réduit le taux de rebus par rapport aux articles formés à froid. Le chauffage de certains éléments de l'outillage permet d'éviter des pertes thermiques trop importantes de l'ébauche lors de la frappe. Les articles ainsi obtenus ont un décor aux contours nets qui ressort clairement sur l'article.

[0005] Plus précisément, la présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un article muni d'un décor en creux ou en relief, ledit procédé comprenant les étapes suivantes de: – Réalisation d'une ébauche dans un matériau donné, – Usinage et/ou polissage de l'ébauche pour former une ébauche dite usinée et/ou polie, – Mise à disposition d'un outillage dont au moins certains éléments sont chauffés, – Chauffage et frappe à chaud de l'ébauche usinée et/ou polie à l'aide dudit outillage pour imprimer le décor en relief ou en creux et ainsi obtenir l'article muni du décor en creux ou en relief.

[0006] Préférentiellement, les éléments dudit outillage sont chauffés à une température comprise entre 50°C et 400°C, de préférence entre 100°C et 300°C, plus préférentiellement entre 150°C et 250°C, avec lesdits éléments qui sont le poinçon et la matrice d'une presse.

[0007] Le procédé selon l'invention est plus spécifiquement adapté à la fabrication d'articles décoratifs réalisés dans des matériaux présentant des limites élastiques élevées comme l'alliage de Ti grade 5 (Ti-6AI-4V) ou encore des aciers inoxydables comme le P570. Cependant, la présente invention n'exclut pas d'utiliser également ce procédé pour des matériaux présentant des limites élastiques moins élevées.

[0008] L'article décoratif est plus spécifiquement une pièce d'habillage en horlogerie et, en particulier, une soupape, une couronne ou un poussoir.

[0009] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante d'un mode de réalisation préféré, présenté à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés.

Brève description des figures

[0010] Les figures 1 (a)-(d) illustrent schématiquement les différentes étapes mises en oeuvre lors de la fabrication selon l'invention d'une soupape. La figure 2 représente la soupape obtenue avec le procédé de fabrication selon l'invention. La figure 3 représente partiellement l'outillage utilisé pour le procédé de fabrication selon l'invention. Les figures 4A et 4B représentent deux vues en coupe de l'outillage respectivement avant et pendant la frappe.

Description détaillée de l'invention

[0011] La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un article muni d'un décor en creux ou en relief. Typiquement, le décor, qu'on qualifiera aussi de motif, a une hauteur ou une profondeur d'au moins 0.1 mm. L'article décoratif peut être un élément constitutif de montres, bijoux, bracelets, broches, colliers, etc. Dans le domaine horloger, l'article peut être une pièce d'habillage telle qu'une soupape, un poussoir, une couronne, une carrure, un fond, une lunette, un maillon de bracelet, un fermoir de bracelet, un cadran, etc. Plus particulièrement, il s'agit d'un organe de commande tel qu'une couronne ou un poussoir, ou de manière plus générale d'un organe actionnable par un utilisateur tel qu'une soupape. A titre illustratif, une soupape à hélium 1 avec le logo He, référencé 2, réalisée avec le procédé selon l'invention est représentée à la figure 2. L'article est préférentiellement réalisé dans un alliage de titane tel que le grade 5 (Ti-6AI-4V) qui comporte en poids 6% d'aluminium et 4% de vanadium. Il peut également s'agir d'un acier inoxydable et préférentiellement d'un acier inoxydable austénitique sans nickel tel que la nuance Bôhler P570 ou avec nickel tel que la nuance 316L.

[0012] Le procédé de fabrication de l'article illustré aux figures 1a-1d comporte successivement une étape de mise à disposition d'une ébauche 3 obtenue, par exemple, par coulée (fig. 1a). D'autres méthodes de fabrication de l'ébauche tel que le moulage par injection désigné également par procédé MIM (Metal Injection Moulding) sont également envisageables. Il comporte ensuite une étape d'usinage, par exemple, par décolletage de l'ébauche (fig. 1b) pour obtenir une ébauche 4 dite usinée et/ou polie. Il pourrait en effet s'agir d'une simple étape de polissage lorsque l'ébauche a déjà une forme se rapprochant de sa forme finale. Il pourrait également s'agir d'une étape d'usinage et de polissage. Elle est suivie de l'étape de formage à chaud qui fait plus spécifiquement l'objet de l'invention, pour imprimer le motif 2 en relief ou en creux sur l'ébauche 4 usinée et/ou polie (fig. 1c). Cette étape peut être suivie d'une autre étape d'usinage et/ou de finition (fig. 1d). Il peut s'agir d'une étape de fraisage par exemple pour réaliser les dents 5 d'une tête de soupape 6 ou de couronne. Le traitement de finition peut être un traitement de terminaison tel qu'un traitement électrochimique (anodisation, rhodage, etc) ou encore un traitement de décoration comme un traitement de satinage ou de polissage. Dans l'exemple illustré pour une soupape, l'ébauche mise à disposition est une barre issue de la coulée (fig. 1a). La barre est ensuite décolletée et polie pour lui donner la géométrie et la finition voulues (fig. 1b). Ensuite, le produit issu de l'usinage et/ou du polissage est estampé à chaud pour imprimer le motif He 2 (fig. 1c) qui est en relief dans l'exemple illustré. Durant cette étape, le rayon 7 sur la tête de soupape 6 est également réalisé lors de la frappe à chaud. Il y a ensuite une étape de fraisage des dents 5 de la tête de soupape 6 lors de l'étape d'usinage de la figure 1d.

[0013] L'étape de formage à chaud est réalisée sur une ébauche chauffée à une température comprise entre 400°C et 1000°C, de préférence entre 450°C et 950°C. De préférence lorsque l'ébauche est réalisée dans un alliage Ti-6AI-4V, la frappe est réalisée à une température comprise entre 700°C et 1000°C, plus préférentiellement entre 800°C et 900°C. De préférence, lorsque l'ébauche est réalisée dans un acier inoxydable tel qu'une nuance Bôhler P570 ou 316L, la frappe est réalisée à une température comprise entre 350°C et 700°C, de préférence entre 450°C et 600°C. Selon l'invention, le temps de chauffage à ladite température est rapide et peut être de l'ordre de la seconde lorsqu'il s'agit d'un chauffage par induction. A titre indicatif, le temps de chauffage est compris entre 0.5 et 10 secondes. Le chauffage peut être réalisé lorsque l'ébauche est positionnée dans la matrice avant la frappe ou à proximité de cette dernière ce qui nécessitera un transfert vers la matrice. L'effet du temps de transfert sur le refroidissement est alors pris en compte pour que la frappe soit réalisée dans les gammes de températures susmentionnées.

[0014] Selon l'invention, le procédé de fabrication est mis en oeuvre dans un outillage, et plus spécifiquement dans une presse, dont certains éléments sont chauffés. L'outillage est représenté partiellement aux figures 3, 4A et 4B avec la presse 8 munie d'au moins une partie 8a montée mobile en translation, d'une matrice 9 et d'un poinçon 10. L'outillage comporte également le dispositif de chauffage 11 préférentiellement par induction de l'ébauche usinée et/ou polie 4 à frapper. Il pourrait également s'agir d'un four à bande. De même, les éléments sont préférentiellement chauffés par induction. Préférentiellement le chauffage et la frappe sont réalisés sous atmosphère inerte, par exemple sous atmosphère d'azote.

[0015] De préférence, au moins la matrice 9 et le poinçon 10 qui sont en contact avec l'ébauche 4 sont chauffés. Ces éléments de l'outillage sont chauffés à une température comprise entre 50°C et 400°C, de préférence entre 100°C et 300°C, plus préférentiellement entre 150°C et 250°C. En outre, pour éviter un collement entre l'ébauche et lesdits éléments et pour réduire l'usure, ces éléments de l'outillage peuvent avantageusement être revêtus, typiquement avec un carbure tel que du TiC ou un carbonitrure tel que du TiNC. A titre d'exemple, le matériau de base de la matrice pourrait être un carbure de tungstène et le matériau de base du poinçon pourrait être un acier outil tel que le S390, le K890 ou encore le W360, ces matériaux étant revêtus avec le carbure ou le carbonitrure.

Claims (12)

1. Procédé de fabrication d'un article muni d'un décor (2) en creux ou en relief, ledit procédé comprenant les étapes de: – Réalisation d'une ébauche (3) dans un matériau donné, – Usinage et/ou polissage de l'ébauche (3) pour former une ébauche dite usinée et/ou polie (4), – Mise à disposition d'un outillage dont au moins certains éléments sont chauffés, – Chauffage et frappe à chaud de l'ébauche usinée et/ou polie (4) à l'aide dudit outillage pour imprimer le décor (2) en relief ou en creux et ainsi obtenir l'article muni du décor (2) en creux ou en relief.

2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les éléments dudit outillage sont chauffés à une température comprise entre 50°C et 400°C, de préférence entre 100°C et 300°C, plus préférentiellement entre 150°C et 250°C.

3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments sont un poinçon (10) et une matrice (9) d'une presse (8).

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ébauche usinée et/ou polie (4) est chauffée et frappée à chaud à une température comprise entre 400°C et 1000°C, de préférence entre 450°C et 950°C.

5. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le chauffage est réalisé par induction.

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le chauffage et la frappe sont réalisés sous atmosphère inerte.

7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit matériau donné est un alliage de titane ou un acier inoxydable.

8. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit alliage de titane est un alliage Ti-6AI-4V et en ce que le chauffage et la frappe à chaud sont réalisés à une température comprise entre 700°C et 1000°C, de préférence entre 800°C et 900°C.

9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'acier inoxydable est une nuance Bôhler P570 ou 316L et en ce que le chauffage et la frappe à chaud sont réalisés à une température comprise entre 350°C et 700°C, de préférence entre 450°C et 600°C.

10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits au moins éléments de l'outillage sont revêtus.

11. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'ils sont revêtus avec un carbure ou un carbonitrure.

12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'article est une pièce d'habillage en horlogerie choisie parmi la liste comprenant un poussoir, une couronne, une soupape (1), une carrure, un fond, une lunette, un maillon de bracelet, un fermoir de bracelet et un cadran.