BE897418A

BE897418A - Ustensile de cuisson et sa fabrication

Info

Publication number: BE897418A
Application number: BE0/211270A
Authority: BE
Inventors: Al S Rummelsburg
Original assignee: Kidde Consumer Durables
Priority date: 1982-07-30
Filing date: 1983-07-29
Publication date: 1983-11-14
Also published as: DK156941B; HK40786A; IT8322281A0; AU1054583A; LU84938A1; SE8304191D0; AT395521B; CH661195A5; DK54683D0; CA1200705A; NZ203053A; US4511077A; DE3327476C2; GB8301169D0; ATA257883A; NO832681L; IN159010B; SE456895B; AU539709B2; GR79598B

Description

Description jointe à une demande de
BREVET BELGE déposée par la société dite : KIDDE CONSUMER DURABLES CORP. ayant pour objet : Ustensile de cuisson et sa fabrication Qualification proposée : BREVET D'INVENTION Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 30 juillet 1982 sous le nO 403. 828 au nom de Al S. RUMMELSBURG

On connaît déjà la quincaillerie de cuisine revêtue d'aluminium. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 2 171 040 enseigne la production de bandes d'acier inoxydable revêtues d'aluminium que l'on découpe ensuite et soumet à un emboutissage profond pour former l'ustensile de cuisson. La production de quincaillerie revêtue, réalisée conformément au brevet précité, exige que la surface externe totale de l'ustensile soit revêtue de la couche d'aluminium.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 173 202 décrit un ustensile dont seule la surface inférieure est revêtue d'une couche d'aluminium. Le brevet NO 3 173 202 enseigne l'application d'une projection d'aluminium sur la surface inférieure de l'ustensile en acier inoxydable et ensuite la liaison d'un disque en aluminium au revêtement obtenu par projection d'aluminium.

L'appareil pour appliquer la projection d'aluminium est coûteux et bruyant. En raison du bruit associé à un tel appareil, la station de projection doit être acoustiquement isolée pour protéger les travailleurs. L'utilisation d'une projection d'aluminium exige une étape de finition supplémentaire pour enlever la projection excédentaire. La présente invention concerne le problème de produire un ustensile en acier inoxydable possédant un disque d'aluminium lié uniquement à la surface de fond

de l'ustensile sans utiliser de projection d'aluminium telle que décrite dans le brevet mentionné en dernier lieu.

On a constaté que l'étape de projection d'aluminium pouvait être éliminée et qu'en même temps, on pouvait produire un ustensile plus résistant possédant une liaison plus uniforme qui garantit, à son tour, un meilleur transfert de chaleur en vue d'une cuisson plus rapide des aliments. De même, on a constaté que l'ustensile pouvait être fabriqué à moins de frais tout en élevant la production. Dans le but d'éliminer la projection d'aluminium, on a constaté qu'il était nécessaire de modifier le procédé de chauffage pour chauffer le disque et l'ustensile, de modifier la température de chauffage uniquement pour l'ustensile, d'accroltre la pression pour assurer la liaison du disque à l'ustensile et qu'il était préférable de chauffer séparément l'ustensile et le disque.

La présente invention concerne un ustensile en acier inoxydable comportant une paroi de fond ou inférieure raccordée à une paroi latérale debout par une partie courbée. Un disque d'aluminium est directement lié à la paroi de fond et à la partie courbée. La liaison se caractérise par une interface dentelée. Le disque est plus mince à sa périphérie et se termine à l'endroit où la paroi latérale vient rejoindre la partie courbée.

La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'une quincaillerie de cuisson comprenant les étapes consistant à nettoyer une surface d'un ustensile en acier inoxydable et d'un disque d'aluminium. Le disque et l'ustensile sont séparément chauffés d'une manière qui évite l'apparition de points chauds jusqu'à ce que la température de la casserole oucbla poêle atteigne 425 à 6500C, cependant que la température du disque fluctue de 260 à 4000C. Ensuite, on met le disque en position sur la paroi de fond de l'ustensile. On applique une pression

au disque et à la paroi de fond de l'ustensile dans une
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a presse afin de lier directement le disque la paroi de fond.

La présente invention a pour objet de nouveaux ustensiles de cuisson et un nouveau procédé pour les fabriquer.

L'invention a également pour objet des ustensiles de cuisson en acier inoxydable-aluminium que l'on peut fabriquer à plus grande vitesse avec une résistance accrue de la liaison qui est plus uniforme de manière à assurer un chauffage plus rapide.

La présente invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'ustensiles ou quincaillerie de cuisson sans avoir recours à une projection d'aluminium et conformément auquel l'ustensile en acier inoxydable est mis en forme avant d'être lié à un disque d'aluminium.

L'invention a aussi pour objet un nouveau procédé de fabrication d'ustensiles ou d'une quincaillerie de cuisson, qui tire avantage des températures de ramollissement différentes de l'aluminium et de l'acier inoxydable.

D'autres objets et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit.

Aux fins d'illustrer la présente invention, on a représenté sur les dessins une forme de réalisation actuellement préférée de l'invention ; il faut cependant comprendre que la présente invention ne se limite nullement aux artifices et agencements précis représentés.

Parmi les figures, - la figure 1 représente un schéma bloc des étapes de mise en oeuvre du procédé suivant la présente invention, - la figure 2 représente une vue en coupe représentant un ustensile de cuisson réalisé conformément au procédé

suivant la présente invention, - la figure 3 représente une vue en coupe à travers l'ustensile de cuisson réalisé conformément à la pré- sente invention, - la figure 4 représente une vue détaillée à l'échelle agrandie de l'interface telle qu'indiquée sur la figure 2, - la figure 5 représente une vue en élévation latérale de l'appareil permettant la mise en oeuvre du procédé suivant la présente invention, - la figure 6 représente une vue en plan de dessus de l'appareil tel que représenté sur la figure 5,

- la figure 7 représente une vue en élévation latérale de l'appareil, mais opposée à celle représentée sur la figure 5, - la figure 8 représente une vue en coupe prise le long de la ligne 8-8 sur la figure 5, - la figure 9 représente une vue en coupe prise le long de la ligne 9-9 sur la figure 5, - la figure 10 représente une vue en coupe prise le long de la ligne 10-10 sur la figure 5.

En se reportant à présent au détail des dessins où des notations de référence identiques désignent des éléments identiques, on voit que la figure 2 représente un ustensile de cuisine conforme à la présente invention et désigné dans son ensemble par la notation de référence 10.

Sur la figure 1, on a représenté un schéma-bloc de la suite des étapes principales de fabrication de l'ustensile 10.

L'ustensile 10 comprend un article en acier inoxydable 12 avec un disque d'aluminium 14 lié à la paroi de fond.

L'article 12 peut avoir n'importe quelle forme d'ustensile classique et ne doit pas être une poêle à frire comme les dessins l'illustrent. Le disque en aluminium 14 recouvre

la paroi de fond de la poêle 12 et chevauche la partie courbée 16 où la paroi de fond de l'article ou ustensile rencontre la paroi latérale ascendante. Le disque d'aluminium 14 est directement lié à la paroi de fond de l'ustensile 12 par une interface dentelée 18 telle que représentée sur la figure 4. Les dentelures ont une longueur d'onde d'environ 5 à 15 microns et une profondeur d'environ 1 micron et verrouillent le disque d'aluminium à l'ustensile en raison de leur forme. Le disque et la paroi de fond de l'ustensile sont légèrement concaves au centre.

Le disque d'aluminium 14 est de préférence en un alliage d'aluminium du type 1100-0. L'acier inoxydable dont est constitué l'ustensile ou article 12 est de n'importe quelle série 200 ou série 300 et est de préférence du type 201. Le traitement chimique de l'acier inoxydable est supposé être le facteur le plus important de la profondeur de la dentelure, de même que le traitement thermique et mécanique qui règle le calibre et le motif géométrique de la dentelure. L'espacement des dentelures correspond au calibre du grain et est obtenu par une attaque à l'acide de la limite des grains. La surface de l'acier attaquée est efficace à trois égards.

Elle assure une surface rainurée dans laquelle l'aluminium peut être forcé, de manière à verrouiller les deux métaux l'un à l'autre. Elle assure également l'existence d'une surface de liaison qui est relativement exempte d'oxyde.

De même, elle engendre un coefficient élevé de friction surfacique qui limite l'écoulement latéral de l'aluminium au cours de la liaison.

L'acier inoxydable 201 est de préférence traité à l'usine sidérurgique par recuisson à l'air pendant environ 35 à 40 minutes par 2,5 cm d'épaisseur de métal de façon à obtenir un calibre de grain d'environ 5 à

15 microns, puis il est décapé électrolytiquement dans du H ? SO < à 12 % froid, puis attaqué aux limites des grains dans un mélange de HN03 à 10-12 %, HF à 1 %.

Le calibre préféré des grains est de 7 à 10 microns.

L'épaisseur de l'aluminium varie avec le diamètre de l'ustensile. Avec un ustensile en acier inoxydable possédant un diamètre inférieur à environ 20 cm, le disque d'aluminium aura une épaisseur d'environ 23 mm.

Lorsque l'ustensile a un diamètre supérieur à environ 20 cm, le disque d'aluminium possède une épaisseur d'environ 50 mm. Indépendamment-du diamètre de l'ustensile, il possède une épaisseur de paroi d'environ 6 mm. On a constaté que les ustensiles de cuisson réalisés conformément à la présente invention possédaient une résistance de la liaison entre l'ustensile en acier inoxydable et le disque d'aluminium qui était approximativement le double de la résistance de la liaison obtenue dans le cas d'ustensiles de cuisson réalisés conformément au procédé du brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 173 202.

En se référant à présent aux figures 5 à 10, on voit qu'on y a illustré une forme d'appareil permettant la mise en oeuvre de la présente invention. Un châssi ou bâti 20 supporte une unité de commande contenant interrupteurs, échelles ou cadrans, jauges ou calibres, etc.

Une plate-forme 22 prévue sur le châssis 20 supporte une table 24 à rotation autour d'un axe vertical. La table 24 a deux positions avec des arbres 26 et 28 qui en dépendent. Les arbres 26,28 sont mutuellement diamétralement opposés (voir figures 8 et 10). Chaque arbre est poussé vers le bas sous l'effet d'un ressort et possède son extrémité supérieure raccordée à un portepoêle ou casserole. Ainsi, l'arbre 28 est raccordé à un porte-poêle 30 et l'arbre 26 est raccordé à un

porte-poêle 32. Dans la position illustré sur la figure 10, le porte-poêle 30 se situe en-dessous d'un réchauffeur à induction 34, qui possède une gamme de températures de chauffe de 540 à 6500C et est de préférence réglé à 5950C.

Un cylindre 36 se situe directement en-dessous de l'arbre 28 lorsque l'arbre 28 se trouve dans la position représentée sur la figure 10. Une tige de piston associée au cylindre 36 est adaptée à se déplacer vers le haut sous la pression d'un fluide et, par conséquent, à lever le porte-poêle 30 depuis la position représentée par la ligne en trait plein jusqu'à la position fantôme telle que représentée sur la figure 10. Lorsque le porte-poêle 30 se trouve dans la position fantôme précitée, un ustensile qu'il supporte verra sa température s'élever sous l'effet du réchauffeur à induction 34. Avant d'être chauffé, l'ustensile est nettoyé pour enlever graisse et matières étrangères.

Un moteur électrique 38 est supporté par la table 24 en vue d'exécuter un mouvement avec cette dernière. La sortie du moteur 38 est raccordée par l'intermédiaire d'un arbre cannelé ou à rainures 39 à une roue dentée 41 montée sur l'arbre 28. Lorsque le cylindre 36 est actionné de manière à élever le porte-poêle 30, le moteur 29 est actionné pour faire tourner le porte-poêle. La rotation d'une poêle supportée par le porte-poêle 30 cependant qu'elle est soumise à l'action de la chaleur d'induction évite l'apparition de points chauds. La périphérie externe de la table 24 porte un engrennage 44 coopérant avec un pignon 42. Le pignon 42 est entraîné par un moteur électrique 40 qui est à son tour supporté par la table 24.

Le moteur 40 est actionné de manière intermittente de manière à faire tourner la table 24 et les porte-poêles 30,32, lorsque le cylindre 36 est désactivé et que la poêle 30 a été ramenée de la

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position la position en trait plein telle position fantôme jusqu" que représentée sur la figure 10.

Comme le montre le côté gauche de la figure 5, on a prévu une installation d'alimentation en disques, désignée dans son ensemble par la notation de référence 46. L'installation d'alimentation en disques 46 comprend une multiplicité de chandelles cylindriques, verticales 48 qui délimitent un élément de retenue d'une pile de disques d'aluminium 50 qui ont été nettoyés de façon à les débarrasser de graisse et de matière étrangère. Un support non représenté maintient le disque supérieur 50 à une élévation constante. Une cuvette de succion 52 est raccordée par une conduite à une source de succion non représentée et est supportés par un bras 49 disposé horizontalement et s'étendant depuis la tige de piston 54. La tige de piston 54 est raccordée à un piston qui se trouve dans le cylindre 56.

Le cylindre 56 peut être amené à osciller autour de son axe longitudinal par la cylindre 58 qui y est raccordé par l'étrier 60. Une telle oscillation du cylindre 56 facilite le mouvement du bras 49 depuis la position représentée en trait plein jusqu'à la position fantôme telle que représentée sur la figure 6.

Lorsque le bras 49 se trouve dans la position fantôme telle que représentée sur la figure 6, la cuvette de succion 52 se trouve directement au-dessus d'une glissière inclinée 62. Un disque 50 supporté par la cuvette de succion 52 peut être libéré sur la glissière 62, d'où il glisse vers le bas jusqu'à un premier arrêt 63.

Lorsque l'arrêt 63 est relâché, le disque est stoppé par l'arrêt 65, de façon à placer le disque 50 directement en-dessous du réchauffeur à induction 64 (voir figure 6).

Le dispositif d'alimentation en disques 46 et les arrêts précités sont synchronisés avec le mouvement de la table 24. Un ustensile qui a été chauffé par induction

sur le porte-ustensile 30 oscille vers une position de manière à se placer directement en-dessous du disque chauffé 50 comme maintenu par les doigts 67. Un microcommutateur pour les solénoldes 69 est actionné par la table 24. Ensuite, les doigts de support 67 pour le disque 50 sont rétractés par les solénoïdes 69 et permettent au disque 50 de tomber d'une courte distance directement sur la partie supérieure de l'ustensile ou article 12. Un tamis de garde 66 est prévu pour des raisons de sécurité.

Aussitôt que le disque 50 atterrit sur la partie supérieure de la paroi de fond de l'ustensile 12, la température du disque s'élève jusqu'à environ 4250C.

L'avantage obtenu réside dans le fait que le disque est supporté par l'ustensile avant qu'il n'atteigne une température d'environ 4250C, étant donné que le disque est trop plastique pour pouvoir être manipulé à cette température. Le disque et l'ustensile ou article sont immédiatement enlevés par un opérateur et placés sur l'enclume 70 de la presse 68 qui en est écartée de quelques dizaines de centimètres. Ensuite, le plateau 72 descend et déforme le disque 50 et lie ce dernier avec une pression 350 kg/cm2 d'un seul coup d'une durée de 0,5 à 2 secondes, de manière à produire l'ustensile de cuisson tel que représenté sur la figure 2.

La liaison métallurgique se caractérise par l'interdiffusion avec une mince couche d'alliage aux côtés opposés de l'interface possédant des dentelures non uniformes.

Ensuite, l'ustensile de cuisson est refroidi à l'air de manière classique. Les stades de finition sont éliminés ou minimisés. Si on le souhaite, la surface de l'aluminium peut être finie de façon à obtenir un aspect de métal brossé. La durée du cycle de la présente

invention assure une production supérieure. L'utilisation d'un réchauffeur à gaz tel que décrit par la technique antérieure nécessitait une durée de chauffe d'environ 20 minutes. Les étapes de chauffage par induction exigent seulement environ 15 secondes.

Contrairement à la technique antérieure, la présente invention utilise une attaque de limite de grain réglée de l'acier pour créer un motif stochastique de dentelures ou canaux étroitement espacés, dans lesquels l'aluminium plus mou est forcé au cours du processus de liaison. Le mouvement localisé de l'aluminium est suffisant pour rompre la pellicule d'oxyde ou d'oxygène adsorbée en facilitant ainsi l'obtention d'une forte liaison qui est continue et non poreuse. Un test de séparation a résulté en une fracture ductile de l'aluminium au lieu d'une séparation d'interface. On obtient une liaison métal à metal plus forte sans réduction importante de l'épaisseur ou de l'écoulement latéral du disque d'aluminium.

La présente invention peut comporter d'autres formes de réalisation spécifiques sans pour autant que l'on sorte de son esprit ou de ses caractéristiques essentielles telles que définies par les revendications qui suivent.

Claims

REVENDICATIONS 1. Ustensile de cuisson caractérisé en ce qu'il est constitué par un ustensile ou article en acier' inoxydable dont la paroi de fond est raccordée à une paroi latérale dressée vers le haut par une partie courbée et par un disque d'aluminium lié à ladite paroi de fond, caractérisé en ce que le disque d'aluminium précité (14) est directement métallurgiquement lié à la paroi de fond (12) et à la partie courbée (16) avec une interface du type à verrouillage ou coinçage dentelée (18).
2. Ustensile de cuisson suivant la revendication 1, caractérisé par un alliage en acier inoxydable-aluminium aux côtés opposés de ladite interface.
3. Ustensile de cuisson suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface principale exposée du disque concerné est concave en son centre.
4. Ustensile de cuisson suivant l'une quelconque des revendications 1,2 et 3, caractérisé en ce que l'interface dentelée est définie par des dentelures dans la paroi de fond de l'ustensile en acier inoxydable.
5. Ustensile de cuisson suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les dentelures sont définies par des limites de grains attaquées ou mordues, possédant un calibre de grain de 5 à 15 microns sur les surfaces de contact entières de l'ustensile en acier et du disque en aluminium.
6. Procédé de fabrication d'un ustensile de cuisson comprenant les étapes consistant à nettoyer une surface d'un ustensile ou article en acier inoxydable et d'un disque de métal plus mou que l'acier, à chauffer l'ustensile ou article et le disque, à lier le disque à l'article ou ustensile, caractérisé en ce que l'on chauffe séparément ledit article ou ustensile et le disque de <Desc/Clms Page number 13> manière à éviter l'apparition de points chauds jusqu'à ce que la température de l'article ou ustensile varie de 425 à 6500C et que la température du disque fluctue de 260 à 4000C, en ce que l'on positionne le disque chauffé avec sa surface nettoyée chevauchant la surface nettoyée dudit ustensile ou article et en contact direct avec cette surface,

et en ce qu'on lie lesdites surfaces directement l'une à l'autre par l'application d'une pression sur l'ustensile et le disque chauffés.
7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ladite étape de chauffage de l'ustensile comprend uniquement l'application de chaleur à la paroi de fond de l'ustensile en question.
8. Procédé suivant la revendication 6, comprenant l'étape d'alimentation mécanique des disques d'aluminium à une station où les disques sont chauffés, caractérisé en ce que ladite étape de positionnement comprend la chute du disque chauffé sur la partie supérieure de la paroi de fond chauffée de l'ustensile.
9. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ladite étape de chauffage comprend le chauffage de la paroi de fond de l'ustensile jusqu'à une température d'environ 5950C et le chauffage du disque jusqu'à une température d'environ 315 à 3700C, en utilisant des réchauffeurs à induction séparés pour le disque et pour l'ustensile.
10. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'ustensile tourne cependant qu'il est chauffé.
11. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ladite liaison est obtenue par simple application de pression d'une durée inférieure à 2 secondes.
12. Procédé suivant la revendication 6, suivant lequel le disque est en aluminium, caractérisé en ce que ladite étape d'application de pression force <Desc/Clms Page number 14> l'aluminium dans les dentelures réalisées dans l'acier inoxydable.
13. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 6 à 12, caractérisé en ce que l'on élève la température du disque jusqu'à environ 4250C en supportant le disque sur l'ustensile précité avant d'entreprendre ladite étape de liaison.
14. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que : (a) on attaque l'acier avant de mettre l'ustensile en forme pour affouiller de manière réglée les limites de grains, (b) on fait supporter le disque réalisé en aluminium par l'ustensile ou article en acier dans une presse, cependant que les surfaces précitées se trouventen contact direct et à une température de 370 à 510oC, tout en appliquant un choc à l'aide d'un outil mobile qui entre en contact avec l'aluminium et force la surface de l'aluminium dans les limites de grains affouillées.