Brevet FR2432000A1 — publié le 19800222

L'invention a pour objet un nouveau procédé de découpe du verre, notamment pour la réalisation d'éléments en verre pour l'ameublement, ou de vitrages pour le bâtiment et l'automobile. On sait que la découpe d'une feuille de verre s'effectue habituellement par traçage à l'aide d'une molette munie d'une arête a angle vif qui provoque une fissure affectant une profondeur plus ou moins importante de la feuille, fissure que l'on ouvre ensuite, ceci généralement par flexion autour du trait de découpe. Il est souvent difficile d'obtenir une bonne qualité de découpe, c'est-a-dire d'avoir un bord bien perpendiculaire à la face de la feuille et qui possède une surface nette exempte d'écaillages. Or, ces écaillages sont susceptibles non seulement de rendre l'aspect moins propre et les arêtes plus tranchantes, mais aussi fragilisent les bords de telle sorte qu'il peut se produire des éclats ou des amorces de fissures capables de provoquer la rupture de la feuille lors de ses manutentions ultérieures. C'est pourquoi, indépendamment des efforts faits pour améliorer le processus de rompage, il est le plus souvent utile, voire néces- saire, si l'on désire une fabrication de bonne qualité, et notamment lorsque les feuilles sont soumises å de noireuses manutentions, d'effectuer des opérations complémentaires de finition qui consistent en un meulage des deux arêtes vives. Ces opérations exigent plusieurs manipulations coûteuses en main d'oeuvre et qui sont a leur tour sources de casses. L'invention a plus particulièrement pour but un procédé de découpe du verre qui permet notamment s - de diminuer les risques de casses qui se produisent en particulier après l'opération de rompage en raison d'amorces de rupture dues a des écailles ou a des fissures affectant les arêtes de découpe, et lors des diverses manutentions exigées par le meulage t - de simplifier les opérations de découpe, en effectuant le meulage et la fissuration dans une même opération t - de faciliter le rompage gracia d l'action combinée du meulage d'une saigné et dune fissuration dans le fond de cette saignée, qui permet d'augmenter la fragilisation du verre le long de la ligne de découpe. Pour parvenir & ces résultats, le procédé selon l'invention consiste essentiellement - à pratiquer une saignée sur au moins l'une des faces de la feuille de verre, le long du tracé de découpe, au moyen d'une meule, - à tracer au fond de cette saignée, au moyen d'une molette classique de découpe, une ligne de fissuration, et, - & rompre le verre selon l'un des procédés connus, en choisissant, bien surale plus approprié à la nature du verre, a pais- seur de la feuille et au tracé de rompage. De préférence ladite saignée présente une forme à profil en V dont le so-tet orienté vers le centre de l'épaisseur de la feuille possède un très faible rayon de courbure. La feuille ainsi obtenue présente, dès sa découpe, au moins une arête meulée de façon extrtmement régulière semblable à une arase classique meulée après découpage, ce qui suffit pour de nombreux usages industriel. Toutefois, un meilleur résultat est obtenu, selon un mode d'exécution préféré de l'inventionen pratiquant sur les deux faces de la feuille de verre, respectivement, deux saignées, de préférence dans un xême plan, perpendiculaire auxdites faces, en traçant dans le fond de l'une des deux saignées une ligne de fissuration, puis en rompant le verre de façon connue, le long du tracé de découpe. Dans ce cas, le bord de la feuille possède deux arases meulées de façon pratiquement identique. Le bord de découpe obtenu est particulièrement net en raison de la réduction de l'effort de flexion nécessaire au rompage, qui résulte de la réduction de l'épaisseur à rompre. Bien que ceci ne soit généralement pas nécessaire, il est possible, dans certains cas particuliers, d'améliorer encore l'aspect du bord par un meulage complémentaire; ce meulage peut s'effectuer d'une façon très simple puisqu'il est perpendiculaire a la surface de la feuille. Dans le cas où l'on effectue deux saignées avant de créer la fissure de découpe, il est avantageux d'exécuter ces deux saignées simultanément å l'aide de meules situées pratiquement en regard l'une de l'autre. I1 est en outre possible, dans certains cas particuliers, et notamment pour des questions d'aspect, de décaler légèrement, dans le sens latéral, les positions respectives des deux saignées, de façon à engendrer volontairement un bord légèrement oblique (par exemple dans l'ameublement). Les deux meulages peuvent être effectués successivement en opérant sur les deux faces à partir des mêmes points de repère et en travaillant de préférence à plat; on peut opérer sur la face supérieure puis, sans retournement, sur la face inférieure de la feuille convenablement maintenue. On peut également employer deux meules jumelées sur un support commun, à condition que le traçage s'effectue non loin du bord de la feuille, ce qui est généralement le cas pour les tracés curvilignes car la découpe s'effectue alors à partir d'un primitif de dimension peu supérieure à celle du volume définitif. Dans une aise en oeuvre préférée de l'invention on exécute chacune des deux saignées obtenues par meulage ainsi que la fissure correspondante, obtenue par écrasement à la molette, & une même vites- se et au cours d'une même opération à l'aide de trois outils, les deux meules et la molettefmontés sur un même support, le seul décalage entre les diverses opérations résultant deseneziresa*ssouSEsIwéetf*. il est bien entendu que pendant le meulage on injecte sur les meules un liquide lubrifiant qui est en général soit de l'eau, soit de l'eau additionnée d'un composé soluble dans l'eau. il est clair que le profil de la saignée influe sur les réul- tats obtenus et qu'il est avantageux de dessiner un V dont le fond possède un angle vif pour éviter la présence d'un épaulement notable sur le bord obtenu. Il est en oatre utile que le profil soit suffisamment étroit et profond mais on ne peint aller trop loin dans cette direction car il y a lieu d'éviter une usure trop rapide de la meule et aussi, bien entendu, parce qu'il est nécessaire que la molette puisse atteindre le fond de la saignée sans que l'on soit obligé de donner à son arête un angle trop aigu. En fait, il est souhaitable d'utiliser des meules dont l'angle est compris entre 1000 et 1500, même Si les meules aux angles les plus grands conduisent à des inclinaisons de chanfreins inhabituelles dans l'industrie, ceci afin de leur faire correspondre des angles de molettes situés entre 900 et 1400, sans descendre toutefois, audessous de 800. Ces grands angles de molette sont particulièrement favorables dans la découpe du verre épais. Il est généralement com- mode d'utiliser des meules d'axe parallèle au plan de la feuille, mais on peut aussi travailleur avec une meule d'axe incliné ou perpendiculaire à ce plan. Dans ce dernier cas, la meule présente une forme conique.Enfin, il est peu économique, et en outre, généralement sans intérêt technique, d'exécuter des saignées d'une profondeur supérieure à1 mm. Dans ces conditions, il est possible de tracer la saignée & des vitesses voisines des vitesses de meulage couramment pratiquées à l'heure actuelle après découpe D'autre part, le procédé se prête à l'obtention de tracés curvilignes dans la mesure où leur rayon de courbure n'est pas trop petit par rapport au rayon des outils. En effet, si l'on emploie des meules d'axes parallèles i la surface de la feuille elles tendent à élargir la rainure dans les courbes ; si la meule conique travaille suivant un axe un peu incliné, celui-ci doit titre tel que, ultérieurement, la molette ne vienne pas porter sur les flancs de la saignée. Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ci- après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels s Les figures 1, 2 et 3 sont des coupes schématiques permettant d'illustrer les trois phases du procédé selon l'invention t La figure 4 est un schéma théorique d'un dispositif utilisé pour réaliser un sillon à l'aide d'une meule diamantée t La figure 5 est an schéma théorique illustrant la phase de rotpage deune feuille de verre. La figure 6 est une perspective schématique d'un dispositif de découpe comprenant deux meules et une seule molette t La figure 7 est une coupe transversale schématique partielle dans un plan perpendiculaire à celui de la feuille de verre et passant par l'axe de la molette. Dans l'exemple représenté figures 1, 2 et 3, en vue d'effectuer une découpe sur une feuille de verre 1, on réalise (figure 1) sur chacune des faces 2, 3 de la feuille, au moyen de deux meules diamantées 4, 5, un sillon 6, 7 & profil en V d'angle 1050 (égal a l'angle du chanfrein des deux meules 4, 5 utilisées) et de profondeur Pf comme il apparatt sur la figure 7. Dans le sillon 6 réalisé sur la face 2, on introduit (figure 2) une molette 8 d'angle inférieur à 1050 que l'on déplace dans le sillon 6 à la vitesse V pour y créer une fissure 9 permettant de rompre aisémentlafeuille 1. Une fois la fissure 9 réalisée, on procède alors au rompage qui permet d'obtenir, comme représenté figure 3,une découpe à bords 10 perpendiculaires au plan de la feuille 1 et à arêtes 11 meulées. Les conditions des différentes opérations intervenant dans le procédé de découpe selon l'invention telles que la vitesse maximale de réalisation des sillons 6, 7, la création de la fissure 9 en fond du sillon, la contrainte de rompage et la qualité méáni- que des bords obtenus ont été déterminées au cours d'expérimenta tions sur du verre industriel flotté d'une épaisseur de 6 å a l'aide d'un dispositif à une seule meule tel que celui représenté figure 4. Ce dispositif comprend une meule diamantée fixe 12, à axe horizontal 13, au-dessous de laquelle est disposé un chariot 14 mobile dans un plan horizontal, qui supporte la feuille de verre å découper 15. La distance entre le plateau 16 du chariot 14 et l'axe 13 de la meule 12 peut astre réglée au moyen d'une cale d'épaisseur 17 qui permet de définir la profondeur P de la rainure que l'on veut réaliser dans la feuille de verre 15. Les déplacements du chariot 14 sont assurés aa moyen d'un système d'entratnement comprenant un vérin 18 régulé agissant d'un côté du chariot 14 par l'intermédiaire d'un câble 19 et d'une poulie de renvoi 20, et un contre-poids 21 relié à l'autre c8té du chariot X4 par l'intermédiaire d'un autre câble 22 et d'une poulie de renvoi 23. D'une façon plus précise, dans les essais qui ont été réalisés, on a utilise une meule diamantée 12 présentant les caractéristiques suivantes 2 diamètre 2 100 sm hauteur diamantée 2 5 n angle 2 1050 grain X 200-230 épaisseur t 4 - vitesse de rotation 2 3 250 t/n Au cours d'une première expérimentation on a procédé à la recherche de la vitesse maximale de réalisation de sillons de profondeur 0,4, 0,6, 1 et 1,4 mm à l'aide de la meule précédemment décrite, refroidie à l'eau. On rappelle que cette vitesse maximale est égale à la vitesse de déplacement de la feuille de verre lorsque la meule diamantée brûlez par suite de son échauffement, ce qui se manifeste par des étincelles et un dép8t brunâtre sur le sillon. Le Tableau 1 ci-après rassemble les résultats obtenus s TABLEAU 1 c P (mm) VM mm/mn 0,4 6.103 0,6 4,25.l 1 2,5.10 1,4 1,75.10 P tant la profondeur du sillon. et Vx la vitesse maximum. On constate que la valeur du produit de la profondeur P du sillon, exprimée en mm par la vitesse maximale VM atteinte, exprimée en mm/mn est voisine de 2,4.10 mm/mn P.VM#2,4.10 mn/mn N Au cours d'une seconde expérimentation, on a procédé å la recherche de la vitesse maximale VM de réalisation des sillons en utilisant une meule telle que celle précédeiment décrite refroidie par un mélange huile/eau & savoir de l'huile "Dromus Oil B" de la Société Shell diluée dans de l'eau, à raison de 2 % en volume. Pour une profondeur de sillon de 1,4 me on a trouvé une vitesse maximale de 2,52.10 mm/mn ce qui correspond à un gain de 1,44 par rapport au cas où la meule est refroidie par de l'eau. Le ou les sillons réalisés sur la feuille de verre par meulage ne suffisent pas pour rompre le verre aisément. I1 faut donc créer au fond de celui-ci une fissure, qui agissant comme concentrateur de contrainte, facilitera le rompage. Cette opération est réalisée en déplaçant tout au long du sillon une molette0 A cet effet on a utilisé au cours des essais une molette te présentant un angle de 950 lubrifiée par le liquide utilisé pour réaliser le sillon. La vitesse d'avance de la molette était de 1 m/8. La contrainte de rompage de plaquettes de verre comportant un sillon et une fissure réalisée comme précédemment décrit a été mesurée par un test de flexion en quatre points. Deux épaisseurs de verre t3 M et 10 n > ont été étudiées t - Premier essai. Des plaquettes rectangulaires de dimension (80 x 40 X 3 > -a comportant un sillon de 0,4 rm de profondeur et une fissure produite sous une charge de 14,7 N ont été rompues au moyen d'un dispositif (figure 5) comprenant deux points d'appuis 24, 25 distants de 70 n, qui supportent la plaquette et deux points d'application 26, 27 d'une force F' distants de 40 mn, les deux points d'appui et les deux points d'application étant symétriques par rapport au sillon. On a obtenu par rompage de six plaquettes, une contrainte moyenne de 22 mégapascals t une telle contrainte permet le rompage facile des plaquettes. - Deuxième essai. Des plaquettes rectangulaires de dimension (250 X 200 X 10)mm comportant un sillon de 0,4 n de profondeur P et une fissure produite sous une charge F ont été rompues sur un dispositif de casse par flexion en quatre points dans lequel l'accroissement de la contrainte, par unité de temps est de 2 a/s.Les résultats ont été les suivants t TABLEAU 2 P - 0,5 mm P = 0,75 mm P - 1 mm Témoin P = Cii F - 19,3 15,1 13,36 11,92 23,23 F - 28,7 12,9 11,57 9,97 18,18 dans lequel t F est la charge sur la molette (N > , et P est la profondeur du sillon. On constate que les contraintes de rompage des plaquettes tracées après façonnage sont beaucoup plus faibles que celles des plaques témoins traces sans façonnage. Les contraintes obtenues permettent le roapage des plaquettes. La qualité mécanique des bords a été étudiée au cours d'essais pendant lesquels des plaquettes rectangulaires de dimensions (80 x 40 X 3)mm de verre flotté ont été rompues en deux, suivant un sillon et une fissure réalisés en leur centre dans les conditions précédemment décrites, l'opération de rompage ayant été faite à la main. On a donc obtenu des plaquettes de dimensions (80 X 40 X 3 > -a présentant une arête façonnée dont la qualité méca- nique a été évaluée par un test de flexion en quatre points dans lequel l'accroissement de contrainte par unité de temps a été porté à 21,3 Mega Pascale par seconde. Ces tests ont permis de trouver une contrainte de rupture de 101,3 M4gapa8cals qui caractérise un bord d'excellente qualité mécanique. Le dispositif de découpe représenté figures 6 et 7 a été prévu pour réaliser, au cours d'une même opération, d'une part, sur chacune des faces de la feuille de verre, une saignée, et, d'autre part, dans le fond de l'une des saignées ainsi formées, une ligne de fissuration. Ce dispositif comprend, montées rotatives sur un étrier 28, au moyen de deux axes 29, 30 respectifs entratnés par deux moteurs électriques, deux meules diamantées 31, 32 disposées l'une au-dessus de l'autre dans un meule plan perpendiculaire auxdits axes 29, 30. Sur l'étrier 28 est en outre montée, au moyen d'un port--molette 33, une molette de fissuration 34 pouvant pivoter autour d'un axe 35 parallèle aux axes 29 et 30 et qui est située dans le mamie plan que les meules 31 et 32. Afin de réaliser simultanément deux saignées sur une plaque de verre, on règle tout d'abord les deux meules 31 et 32 a un écartement égal à l'épaisseur de la lame de verre 36, diminuée de la profondeur des deux gorges 37, 38. On fait ensuite passer la plaque de verre 36 entre les deux meules en faisant en sorte que les axes 29, 30 soient symétriques par rapport au plan médian de la plaque de verre 36, puis on déplace ensuite l'ensemble du dispositif de manière à ce que les meules 31, 32 suivent le tracé de découpe. Au cours de ce déplacement, la molette réalise une ligne de X8- nutation 39 dans le fond de la saignée pratiquée par la meule 31. Un même résultat pourrait être obtenu en maintenant fixement l'étrier 28 et en déplaçant la feuille de verre entre les meules 31 et 32. Dans les exemples précédemment décrits, les meules utilisées en vue de la réalisation des saignées consistent en des meules cylindriques chanfreinées. I1 convient de préciser à ce sujet que l'invention ne se limite pas à de telles meules. Ces saignées pourraient être en effet réalisées à l'aide de fraises diamantées coniques à axes perpendiculaires au plan de la feuille de verre à découper, de telles fraises permettant, en particulier, de réaliser des sillons à faible rayon de courbure. Par ailleurs, il est possible de réaliser dans chacune des saignées une ligne de fissuration a l'aide d'une molette. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Procédé de découpe d'une feuille de verre, caractérisé en ce qu'il consiste à pratiquer une saignée sur au moins l'une des faces de la feuille de verre, le long du tracé de découpe, au moyen d'une meule, à tracer au fond de cette saignée, au moyen d'une molette classique de découpe, une ligne de fissuration, et à rompre le verre selon l'un des procédés connus. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite saignée présente une forme à profil en V dont le sommet orienté vers le centre de l'épaisseur de la feuille possède un très faible rayon de courbure. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il consiste à pratiquer sur les deux faces de la feuille de verre, respectivement, deux saignées, dans un même plan1 perpendiculaire auxdites faces, en traçant dans le fond de l'une des deux saignées une ligne de fissuration, puis en rompant le verre de façon connue, le long du tracé de roqpage 4.- Procédé selon la revendicatioi 3, caractérisé en ce que les positions respectives des deux saignées sont latéralement déca lées l'une par rapport à l'autre, de façon à engendrer sclontaire- ment un bord oblique. 5.- Procédé selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les deux saignées sont réalisées simultanément à l'aide de deux meules situées sensiblement en regard l'une de l'autre. 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux saignées, ainsi que la ligne de fissuration sont réalisées à une mSme vitesse et au cours d'une mMme opération. 7.- Procédé selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les deux meules sont portées par un outil commun. 8.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit outil commun porte également la molette servant à réaliser la ligne de fissuration. 9.- Procédé selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les deux saignées sont réalisées par meulage de l'une des faces puis, avec ou sans retournement sur l'autre face de la feuille de verre. 10.- Procédé selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que dans chacune des saignées on réalise une ligne de fissuration à l'aide d'une molette