Brevet FR2447783A1 — publié le 19800829

L'invention concerne un foret à pierre pour effectuer des forages par rotation et percussion, dont la tete au moins partiellement en métal dur est placée à ltextrémité libre de la tige du foret. On connaît déjà des forets à pierre de ce type, dans lesquels des plaquettes en métal dur s'étendent diamétralement dans la couronne de forage et sont taillées en forme de toit le long de l'arrête longitudinale formant la face frontale de la couronne. Avec ces forets, il est souvent prévu un foret de centrage séparé pour centrer le foret dans le trou à forer. Outre les couronnes à deux taillants, on connaît également des forets à tête carrée, dans lesquels sur la face frontale de la couronne sont répartis régulièrement quatre taillants en métal dur disposés en croix. On a toutefois constaté qu'avec les forets à pierre connus, il faut une puissance d'entraînement considérable pour obtenir une avance rapide du forage. Le but de l'invention est d'améliorer un foret à pierre du type décrit ci-dessus, de façon à obtenir une capacité de forage accrue par -rappor-t aux forets existants, pour une même dépense d'énergie d'entraînement. Ce but est atteint, conformément à l'invention, par le fait que la tête de foret réalisée sous forme de disque circulaire en vue de dessus sur sa face frontale, est constituée par une pièce massive en métal dur, sur la face frontale de laquelle sont usinés en relief des corps de taille en forme de pyramides ou de troncs de pyramide qui se rétrécissent en s'éloignant de la tige du foret. De façon appropriée, les corps de taille pyramidaux présentent des angles aigus compris entre 50 et 900 environ. En vue de dessus, les corps de taille forment un dessin gaufré avantageusement excentré par rapport à l'axe du foret. I1 en résulte de nombreuses petites dents abrasives avec un effet de dent irrégulier. Outre l'accroissement de capacité de forage mentionnée plus haut, l'avantage en est un trou notablement plus rond et la possibilité de faire traverser une armature de fer dans du béton armé. Ces deux avantages sont particulièrement importants pour l'utilisation de chevilles devant être placées dans les trous ainsi forés. Dans une forme de réalisation préférée d'un foret à pierre selon l'invention pour des trous à forer ayant un diamètre de plus de 15 mm et un rapport longueur/diamètre des trous supérieur à 10 : 1, on prévoit dans un développement de l'invention que la tê te de foret est réalisée sous forme de corps tubulaire annulaire massif en métal dur, sur le côté frontal annulaire duquel sont disposés les corps de taille pyramidaux formant un dessin de gaufre et dans lequel les corps de taille, en raison de l'opération de rectification qui les a façonnés à partir du matériau massif, sont disposés l'un par rapport à l'autre en rangées, ces rangées étant excentrées par rapport à l'axe du tube.Dans un autre développement de l'invention, il est possible avec un tel foret à pierre pour accroître la capacité de forage, de répartir également sur la surface péripherique de la te te de foret plusieurs corps de taille pyramidaux. Le foret de l'invention est prévu pour être utilisé avec des perceuses à percussion ou à marteaux. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description détaillée donnée à titre d'exemple seulement, de deux formes de réalisation représentées schématiquement sur le dessin, sur lequel la figure 1 représente un premier exemple d'un foret à pierre, en vue raccourcie et en vue latérale la figure 2 est une vue de dessus sur son côté frontal, et la figure 3 est une coupe longitudinale à travers le foret à pierre de la figure 1 ;; la figure 4 montre,à grande échelle, un détail référencé X sur la figure 1 1 et la figure 5 montre, également à grande échelle, un détail référencé Y sur la figure 2 la figure 6 montre une variante du foret selon les figures 1 à 5, vue en élévation du côté frontal la figure ï montre un deuxième exemple de réalisation d'un foret à pierre, en vue latérale raccourcie, et la figure 8 est une vue de dessus de son côté frontal. Le foret à pierre représenté sur les figures 1 à 5 est prévu pour foret, par rotation et percussion, des trous profonds dans la maçonnerie ou le béton, trous qui ont un diamètre supérieur à 15 mm et dont le rapport longueur/diamètre est supérieur à 10 : 1. Le foret a un arbre de fixation 1 pour être fixé sur une perceuse à percussion ou à marteau. Dans l'arbre de fixation est introduite la tige 2 du foret. Comme on le voit sur la figure 3, celle-ci a une forme tubulaire et porte sur sa surface périphérique une hélice de progression avec un pas d'environ 100. La tige de foret 2 est rendue solidaire par brasage, sur son côté frontal libre, d'une bague de taille massive en métal dur. La bague de taille 2, représentée sur la figure 2 en vue de dessus du côté frontal, comporte des corps de taille 5 en forme de pyramides ou de troncs de pyramide formés dans son côté frontal, lesquels sont sortis par rectification de la bague de taille. Les corps de taille 5 présentent, selon la figure 4, des angles aigus p de 50 à 900. Les lignes de base 6 résultant de l'usinage des corps de taille pyramidaux 5, qui délimitent les surfaces de base carrées, non représentées, des corps de taille, se cou pent respectivement selon un angle Y . Elles sont distantes l'u- ne de l'autre d'une distance "a" qui détermine le pas du quadrillage de la zone quadrillée en forme de gaufre formée par les corps de taille 5, et qui est comprise entre 1 et 6 mm environ, de préférence entre 3 et 4 mm. Comme le montre en outre la figure 2, les lignes de base 6 les plus proches due l'axe de rotation 7 du foret passent à une distance "e" de l'axe de rotation 7, qui détermine l'excentricité du dessin gaufré par rapport à cet axe.On obtient grâce à cette disposition excentrée de la zone quadrillée (dessin gaufré) par rapport à l'axe de rotation 7 l'effet d'n pas inégal, bien que tous les corps de taille 5 soient de même grandeur et que de ce fait ils sont répartis régulierement sur la face frontale de la couronne de perçage. L'avantage de la réalisation conforme à l'invention d'une bague de taille massive en métal dur 4 est que le foret représenté n' exige pas de foret de centrage séparé, contrairement aux couronnes de perçage connues, mais qu'il suffît de le faire pénétrer de quelques millimètres par la frappe de la machine d'entraînement non représentée, exercée dans le sens longitudinal ; on peut ensuite mettre immédiatement en marche la percussion de la machine d'entraînement. La capacité de forage du foret à pierre de l'invention est supérieure d'environ 30% à celle des forets à pierre antérieurement connus, par suite du fractionnement de la roche sur la face frontale de la tete annulaire, car au fur et à mesure qu'avance le forage il subsiste une carotte légèrement inférieure au diamètre intérieur "d" de la tige de foret 2. La carotte peut être enlevée sans problème de la tige de foret en la retirant par l'arrière après avoir séparé l'arbre de foret du logement dans la machine. I1 est important dans ce cas que le diamètre libre du tube soit conservé dans la zone de l'arbre de fixation. L'hélice de progression 3 réalisée sous forme de filet suffit, comme l'ont montré les essais pratiques, pour le transport de la poussière de forage. Une aspiration suppléme3ltaire de la poussière de forage n'es pas nécessaire et, d 'après les connaissances acquises jusqu'à maintenant, elle n'apporte aucune amélioration notable de la capacité de forage. Dans exemple de réalisation représenté, la liaison entre la tige de foret et l'arbre de fixation est établie grace à l'hélice de progression qui sert directement de filet et permet, sans problèmes, après le forage de séparer la tige de foret 2 de l'arbre de fixation 1 en la dévissant.. Comme le montrent les figures 1 et 2, l'hélice de progression 3 n'a qu'une très faible profondeur de gorge 8. En raison de cette faible profondeur de gorge 8, les surfaces rayonnantes axiales, gui sont responsables de la transmission du son lors de la vibration longitudinale du foret pendant le forage, sont minimes. Une mesure comparative du bruit avec un foret à pierre standard à hélice et un foret à pierre de l'invention a montré une réduction du bruit de 10 à 15 dB. Cet avantage de la réduction du bruit n'est pas seulement à imputer à la réduction des surfaces rayonnantes, mais également à l'amortissement des vibrations de flexion à haute fréquence que permet la géométrie favorable de la section de la tige de foret 2. Un autre avantage considérable du foret conforme à l'invention consiste dans la possibilité de sectionner, outre les matériaux connus tels que maçonnerie et béton, également les armatures de fer noyées dans le matériau jusqu'à un diamètre de 10 mm. Ce but est atteint avec la bague de taille en métal dur comportant les corps de taille, étant donné qu'eii raison de leur grand nombre et de leur disposition inégale, ceux-ci agissent comme une fraise. Dans le foret à pierre de la figure 6 dont le côté frontal présente une variante, en vue de dessus, les corps de taille pyramidaux ont leurs surfaces de base en forme de losanges. Les lignes de base 6, qui délimitent les surfaces de base des corps de taille pyramidaux 5 se coupent sous un angle w de 450 On prévoit dans les deux réalisations, indépendamment de la réalisation des surfaces de base des corps de taille pyramidaux 5 carrées ou en forme de losanges, d'usiner également sur la surface périphérique de la tête de foret 4 de nombreuses dents de taille 9 sortant de celle-ci, de section triangulaire.Dans les deux formes de réalisation de la tête de foret de l'invention, la bague de taille massive en métal dur 4 présente sur son diamètre intérieur et/ou son diamètre extérieur D une dépouille axiale d'un angle selon la figure 3, qui peut être compris entre 1 et 100. Dans les deux formes de réalisation du foret à pierre selon les figures 2 et 6, la largeur b de la bague de taille peut être égale à 1,1 à 2 fois l'épaisseur de la paroi W. L'excentricité e mentionné plus haut de la zone quadrillée par rapport à l'axe de rotation 7 du foret correspond, de façon appropriée, à 0,1 à 0,9 le pas a du quadrillage ; de préférence e = a/2. Le foret à pierre représenté en tant que second exemple de réalisation sur les figures 7 et 8 peut être utilisé de préférence pour percer des trous de diamètre extérieur inférieur à 20 mm et il possède une tige de foret 12 monobloc avec son arbre de fixation 11 légèrement conique, laquelle tige de foret peut être à pas simple ou double. Sur son côté frontal libre est soudée une tête de foret 14 dont le côté frontal a en vue de dessus la forme d'un disque circulaire. Elle est réalisée sous forme de disque plein en métal dur et porte sur sa surface de disque libre, du côté frontal, de nombreux corps de taille pyramidaux 15, qui sont usinés par rectification dans le disque de métal dur et ont des surfaces de base carrées. L'avantage essentiel de cet outil apparaît notamment lors de son utilisation dans la technique du chevillage et il consiste en ce que le trou foré est notablement plus rond et qu'on peut sans difficulté sectionner des armatures de fer jusqu'à un diamètre de 10 mm. REVENDICATIONS 1. Foret à pierre ou béton pour effectuer des forages par rotation et percussion, dont la tête, au moins partiellement en métal dur, est placée à l'extrémité libre de la tige du foret, caractérisé en ce que la tête de foret réalisée sous forme de disque ou d'anneau circulaire en vue de dessus sur sa face frontale, est constituée par une pièce façonnée (4) massive en métal dur, sur la face frontale de laquelle sont usinés en relief des corps de taille (5) en forme de pyramides ou de troncs de pyramide qui se rétrécissent en s'éloignant de la tige de foret (2). 2. Foret selon la revendication 1, caractérisé en ce que les corps de taille (5, 15) ont des angles aigus (P) compris entre 50 et 900. 3. Foret selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les surfaces de base des corps de taille (5, 15) pyramidaux sont carrées. 4. Foret selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les surfaces de base des corps de taille (5) pyramidaux ont la forme de losanges et ont un angle aigu au sommet ) d'environ 450. 5. Foret selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le pas (a) du quadrillage que forment les surfaces de base adjacentes des corps de taille (5, 15) pyramidaux est comprise entre 1 et 6 mm. 6. Foret selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la zone de quadrillage formée par les corps de taille (5, 15) est concentrique à l'axe de rotation (7) du foret. 7. Foret selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la zone de quadrillage formée par les corps de taille (5, 15) est excentrée par rapport à l'axe de rotation (7), ltexcentricité(e) correspondant de 0,1 à 0,9 fois le pas (a) du quadrillage, e étant de préférence = a/2. 8. Foret selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la tige de foret (2) est tubulaire. 9. Foret selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tige de foret (2) est munie à l'extérieur d'une hélice (3) de progression. 10. Foret selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce que la tête de foret (4) fixée sur le côté frontal de la tige de foret (2) est réalisée sous forme de disque annulaire. 11. Foret selon la revendication 10, caractérisé en ce que le rapport entre l'épaisseur (w) de la paroi de la tige de foret (2) et le diamètre extérieur (D) est compris entre 1:5 et 1:10. 12. Foret selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l'hélice de progression (7) est réalisée à la façon d'un filet carre. 17. Foret selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'hélice de progression (3) a un pas faible d'environ 10 mm. 14. Foret selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que l'hélice de progression (3) est utilisée pour la liaison par vissage entre la tige de foret (2) et l'arbre de fixation (1). 15. Foret selon la revendication 14, caractérisé en ce que la tige de foret (2) munie d'un alésage traversant est reliée de façon amovible à l'arbre de fixation (1) pour pouvoir retirer la carotte. 16. Foret selon l'une quelconque des revendications 8 à 15, caractérisé en ce que la largeur (b) de la tête de foret annulaire (4) est égale à 1,1 à 2 fois l'épaisseur de la paroi (W) de la tige de foret (2). 17. Foret selon l'une quelconque des revendications 8 à 16, caractérisé en ce que la largeur (b) de la tête de foret (4) annulaire est égale à 1 à 2 fois le pas (a) du quaelrillage. 18. Foret selon l'une quelconque des revendications 8 à 17, caractérisé en ce que la tête de foret annulaire (4) présente une dépouille axialet()sur son diamètre intérieur et/ou son diamètre extérieur, l'angle (C() étant compris entre 10 et 100. 19. Foret selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que la tête de foret (4) est munie sur sa surface périphérique de corps de taille périphériques (9) pyramidaux, qui sont usinés en relief dans le métal dur de la tête. 20. Foret selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que la tête de foret (4) en métal dur est reliée par brasage à la tige de foret (2).