Brevet FR2226252A1 — publié le 19741115

La présente invention concerne des emporte-pièce, qui sont utilisés pour découper des pièces de toute forme désirée dans du cuir, des textiles, des matières synthétiques, du papier, du carton, de la cellulose, ou analogues. Les emporte-pièce de ce type sont, généralement, constitués par des lames annulaires formées d'un ruban d'acier feuillard qui peut être composé de 0,4 à 1 % de carbone, 0,30 à 0,50 %0 de silicium, 0,)0 à 1 % de manganèse, jusqu'à 1 % de chrome, jusqu'à 1 % de nickel, et jusqu'd 0,05 % de molybdène et/ou de tungstène et/ou de vanadium. Ces emporte-pièce sont habituellement fabriqués avec une dureté variable, le dos de la lame étant notablement moins dur que le tranchant. les valeurs de dureté du tranchant atteignent, en général, environ 50 HRC et le reste de la lame présente une dureté de 35 à 45 HRC. Des exigences techniques extrêmement diverses sont imposées à ces lames, exigences qui sont en partie contradictoires. C'est ainsi qu'une lame doit, d'une part, présenter un tranchant ex tremement dur et, d'autre part et en même temps, être suffisamment flexible pour nepas se fissurer lors de son courbage. Pour la fabrication de gants et articles d'habillement analogues, les lames doivent être courbées sur un mandrin d'environ 2 à 20 mm de diamètre et ne doivent, au cours de cette opération, ni se fissurer ni se briser.L'utilisation, oui vient d'entre mentionnée, exige donc d'une lame de ce type une ductilité à froid maximale qui ne peut etre, pratiquement, obtenue qu'après un recuit dladoucissement. Lorsqu'on utilise le matériau dans cet état, il va de soi que les séries de pièces fabriquées avec lui ne peuvent être que très peu nombreuses. La flexibilité d'un emporte-pièce pour cuir est, bien entendu, influence dans une large mesure par la forme géométrique de la section droite. Des surfaces irréprochables des rubans d1em- porte-pibce fabriqués doivent être obtenues. La moindre fissure, la moindre entaille, etc., rendent inévitablement, lors du courbage, la lame inutilisable. Le matériau et la forme de la lame sont donc l-s facteurs décisifs qui déterminent la durée de vie et 1futilité pratique d'kan enforte-piece. Généralement, ces lames sont partiellement trempées, le corps de la lame étant soumis à une trempe suivie d'un revenu et le tranchant lui-meme étant amené, par trempe par induction, à la flamme ou au plasma, à des duretés de 50 HRC. Une autre possibi lité pour augmenter la flexibilité d'une lame consiste à amener uniquement le tranchant par trempe par induction à une dureté de 55 HRC, tandis que le reste du corps de la lame présente, à par tir de cette dureté maximale, jusqu'à sa base, un gradient de dureté décroissant. En donnant aux lames des formes de section droite favora bles, il est possible d'améliorer la flexibilité. C'est ainsi qu'con a proposé, par exemple, de donner au corps des lames une forme conique, la conicité pouvant être également dissymétrique. Pour augmenter le rendement de ces lames en service, il a été proposé de les munir d'un double tranchant, de façon que, par exemple, on puisse fabriquer une empeigne de chaussure gau che avec l'un des tranchants, puis après retournement de la la me, la forme symétrique, c'est-à-dire l'empeigne de chaussure droite. A tous ces projets s'attache un facteur d'insécurité, à sa voir quten raison de sa courbure sous un faible rayon, une telle lame peut se briser, ce qui entrain immédiatement un arrêt de la production. I1 faut alors fabriquer un nouvel emporte-pièce, ce qui constitue un travail laborieux et demandant beaucoup de temps. Les déficits résultant des difficultés décrites ci-dessus peuvent, dans certaines conditions, lors de la fabrication d'ar ticles en grande série, compromettre l'obtention d'un bas prix de revient. La présente invention a pour but d'améliorer la flexibilité de l'acier lors de la fabrication d'emporte-pièce. De nombreux essais ont montré qutil n1 est possible que dans une mesure limitée d'influencer favorablement la flexibilité d' emporte-pièce en agissant sur les conditions de façonnage. Il fallait donc résoudre le problème essentiellement en agissant sur la composition de l'alliage. La condition exigeant, d'une part, lsobtention d'une dureté et d'une résistance à l'usure ma ximales, et d'autre part, le maintien d'une grande flexibilité, a été remplie par la Demanderesse grâce à la découverte d'une composition d'alliage soigneusement dosée. Dix emporte-pièce comportant un tranchant trempé à 55 HRC et un corps de laie trempé à 38 KRC ont été courbés sur un man drin de 3 mm d'épaisseur et examinés au point de vue de la ten dance à la fissuration ainsi provoquée. L'essai de flexion a été réalisé de telle manière qu'après achèvement du courbage, les deux bords extrêmes de la lame s'étendaient parallèlement à une distance de 3 mm. Le ruban lui-même présentait une épaisseur de 2 mm et une largeur de 32 mm. Lors de cet essai, on a fait varier les compositions chimiques des emporte-pièce individuels. L'état initial était le même pour toutes les éprouvettes et la dureté variait dans l'arête du tranchant entre 54 et 56 HRC, tandis que le corps des différentes lames présentait des duretés comprises entre 37 et 39 HRC. La composition chimique et le résultat des essais des éprouvettes de flexion sont indiqués dans le tableau ci-après. Acier C Si mn Cr Mo Ni W V Fissuration 1 0,59 0,28 0,50 0,51 0,15 - 0w2 - Corps et tranchant .2 0,61 0,35 0,38 0,55 0,17 0,2 0,24 0,07 Corps et tranchant 3 0,60 0,33 0,35 0,49 0,20 0,3 0,15 - Corps et tranchant 4 0,58 0,30 0,40 0,47 0,18 - - 0,12 Corps et tranchant 5 0,60 0,25 0,77 0,52 0,22 0,25 - 0,15 Corps 6 0,59 0,28 0,42 0,53 0,26 0,22 0,1- - Corps et tranchant 7 0,61 0,20 0,36 0,57 0,30 - - - Corps 8 0,62 '0,18 0,36 0,60 0,12 - 0,12 0,15 Fissures Capillai 9 0,57 0,15 0,38 0,61 0,48 - - 0,08 res 10 0,61 0,12 0,37 0,54 0,52 0,18 0,2 0,12 La teneur en carbone a été maintenue constante à environ 0,60 % de même que la teneur en manganèse qui était comprise entre 0,35 et 0,50 . La teneur en chrome était de l'ordre de grandeur usuel pour ces aciers, à savoir de 0,5 à 0,6 %. Les teneurs en molybdène variaient, suivant les échantillons d'épreuve individuels, entre 0,12 et 0,52 %, les teneurs en nickel variaient entre 0,18 et 0,3 % mais certaines éprouvettes ne contenaient pas de nickel, Les teneurs en tungstène étaient comprises entre 0,1 et 0,24 % et les teneurs en vanadium entre 0,07 et 0,15 %. Après exécution des essais de flexion, on a constaté que les éprouvettes 1, 2, 3, 4 et 6 présentaient des fissures grossières qui les auraient rendues inutilisables pour une mise en service pratique. L'éprouvette 5ne présentait que des fendiliements du corps de la lame, notablement moins importants Dans le cas de l'é- prouvette 7, le corps de la lame présentait de fines fissures à peine décelables à l'oeil nu. Les éprouvettes 8, 9 et 10 présentaient une surface curviligne impeccable. L'éprouvette 8 ne présentait que des fissures capillaires visibles seulement au microscope. En raison de la bonne flexibilité inattendue des éprouvettes 8, 9 et 10, on a fabriqué par laminage dix rubans d'emporte-pièce de 250 mm de longueur, 32 mi de largeur et 2 mm d'épaisseur dans un acier d'une composition comprenant 0,64 % de C, 0,08 % de Si, 0,35 ffi de Mn, 0,55 ffi de Cr, 0,60 % de Mo, 0,05 % de Ni et 0,08 % de V. Les rubans ont été amenés dans un bain chaud, à une dureté de 38 HRC par. étages intermédiaires de traitement thermique. Ensuite, le tranchant a été soumis à une trempe par induction et à un revenu à 52 HRC. Toutes les éprouvettes de flexion ont permis d'obtenir des résultats irréprochables et satisfaisants. En réduisant la teneur en silicium, en présence d'au moins 10 % de Mo, on améliore la flexibilité d'une manière surprenante. Cette mesure métallurgique augmente considérablement la qualité de surface des rubana. L'amélioration de l'état de surface des rubana est assurée gracie au fait qu'il se forme, au cours du processus de fabrication, une couche de.décarburation extrêmement légère d'une épaisseur de quelques millièmes de millimètre seu liment, couche qui agit favorablement lors du courbage des emporte-pièce en raison de son élasticité. Du fait que la couche de décarburation n'a qu'une épaisseur de 0,001 à 0,003 mm, la dureté et la résistance à l'usure de la lame ne sont pas influencées. L'invention propose donc des emporte-pièce fabriqués en un acier d'une composition comprenant 0,45 à 1,0 % de carbone, 0,01 à 0,15 % de silicium, 0,2 à 1,0 s de manganèse, 0 à 2 % de chrome, 0,10 à 1 % de molybdène, 0 à 1 k de nickel, 0 à 1 % de tungstène et 0 à 0,3 % de vanadium, le reste étant du fer et les impuretés inévitables, emporte-pièce dont le corps de lame est amené à une dureté de 30 à 45 HRC et dont le tranchant est amené par chauffage par induction, à la flamme, par réaistance ou au plasma, à une dureté d'au moins 50 ERC. Comme désoxydant pour les aciers dont l'utilisation est envisagée suivant l'invention, on utilise, de préférence, de l'a- luminium. Les teneurs en aluminium résiduelles des aciers peuvent atteindre entre 0,01 et 0F2 s et sont, généralement, comprises entre 0,05 et 0,15 %. L'acier 9 contenait, par exemple, 0,10 ss dotal et l'acier 10, 0,12 % d'AI après reduction à l'aluminium. Des aciers de cette composition conviennent particulièrement bien pour le découpage à l'emporte-pièce de grandes séries d'ar tilles en textiles, en cuir, en matières plastiques, en papier, ou analogues, tels que, par exemple, des uniformes, des bottes ou brodequins militaires, etc. Des durées de vie particulièrement longues de ces lames ont été observées, même après application d'efforts d'usure maximaux tels qu'il s'en produit dans le cas du découpage de fibres synthétiques. REVENDICATIONS I) Emporte-pièce pour le découpage notamment de cuir, de textiles, de caoutchouc, de matières plastiques, de papier, de carton, de cellulose, lesdits emporte-pièce étant caractérisés en ce qu'ils sont fabriqués en un acier d'une composition comprenant 0,45 à 10 % de carbone, 0,01 à 0,15 % de silicium, 0,2 à 1 % de manganèse, 0,10 à 1 % de molybdène, 0 à 2 % de chrome, O à 1 % de nickel, O à 1 ffi de tungstène et O à 0,3 ffi de vanadium, le reste étant du fer et les impuretés inévitables, et en ce que le corps de leur lame est amené à une dureté comprise entre 30 et 45 KRC, tandis que leur tranchant est amené à une dureté d'au moins 50 HRC par trempe par induction, à la flamme, par résistance ou au plasma. 2) Smporte-pièce suivant la revendication 1, caractérisés en ce que le corps de leur lame est amené à une dureté de 38 à 42 HRC par étages intermédiaires de traitement thermique, tandis que leur tranchant est amené par trempe par induction à une dureté de 52 à 56 HRC. 3) porte-pièce suivant la revendication 1 ou 2, caractérisés en ce qu'ils sont fabriqués en un acier qui contient, en outre, 0,01 à 0,20 % et, de préférence, 0,05 à 0,15 % d'alumi nium.