Brevet FR2466441A1 — publié le 19810410

Procédé et dispositif pour la découpe et le rompage d'une feuille de verre L'invention concerne la découpe et le rompage d'une feuille de verre. Dans de nombreuses utilisations, les bords des feuilles de verre doivent être façonnés après découpe pour éviter le risque de blessures lors de leur manipulation. Le façonnage, qui consiste en l'abattage des arêtes des bords des feuilles, est réalisé généralement â l'aide de meules ou bandes abrasi venet cette opération est par conséquent coûteuse. La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la découpe par traçage et rompage de feuilles de verre qui rendent superflue l'opération de façonnage, en particulier dans tous les cas où les bords des feuilles de verre sont encastrés (vitrages de fenêtre, vitrages fixes de véhicules automobiles, etc.). Les dispositifs employés industriellement pour la découpe des feuilles de verre sont des molettes, généralement en carbure de tungstène, en forme de disques mobiles autour d'un axe de rotation et présentant sur leur périphérie deux biseaux formant un angle de coupe. De telles molettes sont décrites notamment dans la publication de brevet français 2 179 817 et dans la revue GLASS-DIGEST du 15 Février 1978, pages 50-52. Lorsqu'on les applique sous une pression convenable sur la feuille à découper, ces molettes tracent dans le verre, à partir de la surface, une fissure sensiblement perpendi culaire à cette surface. La profondeur de la fissure dépend de l'angle de coupe de la molette et de la pression avec laquelle elle est appliquée sur la feuille de verre. Celleci est ensuite rompue en exerçant une flexion au moyen d'un dispositif possédant en règle générale, sur la face opposée à celle qui contient la fissure, un organe presseur (barre ou cylindre) appliqué au droit du traçage. L'application de l'organe presseur provoque la mise en extension de la face de traçage et une concentration de contraintes à la pointe de la fissure qui progresse ainsi vers la face opposée, en provoquant la rupture de la feuille de verre. Les molettes connues sont appliquées normalement à la feuille et les biseaux définissant leur angle de coupe sont symétriques, donc aussi les faces du dièdre selon lequel s'exerce la pression de traçage. On obtient ainsi des plans de fracture perpendiculaires aux faces, mais présentant quatre arêtes coupantes. La Demanderesse a établi que,si l'on effectue le traçage d'une feuille de verre en exerçant un pressage--aissymétrique , degréférence à l'aide d'une molette à angle de coupe dissy eirique,et si l'on décale ensuite de façon judicieuse la í -zzure ainsi tracée par rapport à l'organe presseur qui la met en extension lors du rompage de la feuille, de façon à exercer encore un effort dissymétrique, il est possible d'obtenir des profils de fracture dont deux arêtes ne sont pas coupantes. L'invention a donc pour premier objet un procédé pour la découpe d'une feuille de verre à l'aide d'une molette, procédé selon lequel les faces du dièdre de pressage lors du traçage sont dissymétriques, la molette elle-même restant de préférence perpendiculaire à la surface du verre, tandis que les faces de ladite molette définissant l'angle de coupe forment des angles différents avec son plan de rotation. Ainsi qu'on l'expliquera en détail ci-après, ce procédé permet de tracer dans une feuille de verre une fissure continue de découpe qui est disposée en oblique par rapport à la surface de la feuille dans une direction prolongeant à peu près la bissectrice du dièdre et qui permet, lorsque l'on rompt cette feuille dans les conditions voulues, d'obtenir, en outre, sur la face opposée à la fissure de découpe (traçage), une arête non coupante. Le traçage est effectué de préférence en exerçant sur la molette un effort compris entre 35 et 70 N et en déplaçant cette molette à une vitesse de 0,1 à 1 m/s, le dièdre étant incliné vers la partie de la feuille à conserver. Pour mettre ensuite la fissure en extension,afin d'effectuer le rompage, le processus de rompage selon l'invention utilise une flexion dissymétrique, le moment de flexion sur la fissure décroissant d'un bord à l'autre de la fissure et de préférence du côté à utiliser vers le côté à éliminer. Appliqué au rompage d'une feuille de verre comportant un traçage effectué à l'aide d'une molette dissymétrique, ou éventuellement d'une feuille de verre comportant une fissure tracée à l'aide d'une molette usuelle, dont le plan de rotation constitue un plan de symétrie, mais dispose obliquement, il permet d'obtenir en particulier un bossa a deux arêtes non coupantes sur la partie utilisée. Selon ce procédé, la feuille de verre préalablement tracée est mise en contact sur la face opposée au traçage tec un système d'appui suffisamment décalé par rapport à la figure de traçage, vers la partie de la feuille qui sera utilisée, pour que l'effort tranchant accompagnant la flexion acquière une valeur notable, avantageusement de l'ordre de 2 à 5 N au moins par centimètre de longueur du tracé.Si le traçage est rectiligne, le système d'appui peut comporter par exemple un ou deux rouleaux d'appui parallèles au traçage et l'on exerce l'effort de flexion mettant en extension la face tracée à l'aide d'un système de contre-appui, qui peut être constitué d'un ou deux rouleaux également paral lèles au traçage, le tracé étant placé entre appui et contre-appui à l'extérieur des contre-appuis et à distance suffisante du plus proche d'entre eux. Dans le cas d'un tracage ayant un profil fermé arrondi, par exemple un profil circulaire dont on utilise la partie intérieure, le système d'appui sera,de façon analogue,cons titué par un cadre intérieur au tracé de la découpe et la mise en flexion assurée par l'effort exercé sur la feuille au moyen d'un contre-appui constitué d'organes presseurs extérieurs au tracé. Le rapprochement des organes d'appui et de contre-appui s'effectue commodément à une vitesse comprise entre 0,5 et 2,5 cm/mn. Ce procédé de rompage, appliqué à des feuilles de verre comportant un traçage effectué avec une molette classique, conduit à des profils de fracture dissymétriques dont l'une des arêtes opposées au traçage est arrondie. Appliqué à une feuille de verre comportant un traçage effectué avec une molette dissymétrique conforme à l'invention, il produit des fractures dont une arete située du côté du traçage com porte un chanfrein et et dont l'une des arêtes opposées est arrondie. Les feuilles ou articles de verre ainsi obtenus par rompage entrent bien entendu dans le cadre de l'invention. Enfin, un dernier objet de l'invention est constitué par les molettes dissymétriques utilisées dans lt pro.-édé de traçage décrit ci-dessus. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée qui va suivre, dans laquelle on se référera aux dessins annexés. Sur ces dessins La figure 1 est une vue schématique d'une molette conforme à l'invention, dans une direction perpendiculaire à son axe de rotation ; Les figures 2a et 2b montrent le profil de la fracture obtenue par rompage d'une feuille de verre préalablement tracée à l'aide d'une molette dissymétrique La figure 3 est un schéma illustrant le procédé de rompage conforme à l'invention ; ; Les figures 4 et 5 illustrent divers profils de fracture obtenus en rompant, par le procédé de l'invention, des feuilles de verre préalablement tracées à l'aide d'une molette symétrique classique et à l'aide d'une molette dissymétrique La figure 6 est une vue schématique illustrant le procédé de rompage conforme à l'invention dans le cas d'une feuille de verre comportant un traçage circulaire, la partie utile devant être le disque. La figure 1 représente une molette dissymétrique selon l'invention. Elle est constituée, de manière connue en soi, d'un disque 1 pivotant sur un axe 2 et présentant une arête de coupe 3. Les flancs formant l'angle de coupe sont deux biseaux en forme de tronc de cône formant avec le plan de la molette des angles, respectivement &alpha; et ss, non égaux, le plan bissecteur du dièdre correspondant, visible figure 2a, étant incliné d'un angle Y sur la perpendiculaire à la feuille de verre lorsque la molette est droite. Le choix de ces angles conditionne la qualité du traçage du trait de découpe dans les feuilles de verre. L'angle Oc est de préférence de l'ordre de 800 avec une tolérance de + 30. Un angle de 850 ne convient pas, car, si le jeu de l'axe de la molette ou le jeu de la molette sur son support sont trop importants, le flanc 4 de la molettes est parfois parallèle à la surface de la feuille de verre qui n'est plus tracée. Le choix de l'angle ss est lui aussi très important. Il est évident que s'il est égal à &alpha;, on obtient une molette ssmetrique qui produit une fissure perpendiculaire à la surface de la feuille de verre. Lorsque l'angle ss diminue, diminue, La fissure s'incline vers l'angle y et forme avec la normale ci à la surface un angle d'autant plus grand que l'angle 3 est plus petit. Cet angle F est de préférence égal à 300 + 50. Ceci conduit à un angle Y de l'ordre de 25q qui permettrait difficilement d'employer une molette symétrique mais inclinée. Après rompage dissymétrique, on constate (figure 2b) que le bord obtenu est plus od moins incliné, l'arête du côté de la fissure 5 pratiquée dans la feuille 6 comportant un chanfrein régulier Sa dont l'inclinaison, par rapport à un plan perpendiculaire aux faces, correspond à l'inclinaison de la fissure créée lors du traçage de la feuille de verre. La figure 3 représente un dispositif de rompage selon l'invention. La feuille de verre 7 repose sur des supports 8 et le rapprochement d'un appui presseur 9 provoque sa flexion, puis sa rupture,sous un effort R. Le tableau 1 suivant donne les caractéristiques de la fissure obtenue avec une molette dissymétrique où o( = 800 et ss = 300, lubrifiée au pétrole, chargée à 34, 39, 44 et 59 N environ et déplacée à 30 a 40 cm/s environ. On a mesuré l'angle # et la longueur de la fissure sous traçage. TABLEAU 1 Effort sur la f o Longueur de la fissure molette sous traçage 34 N 320 250 39 N 330 295 44 N 320 325 59 N 370 408 Une première série d'essais de rompage a été effectuée sur une feuille de verre rectangulaire ayant une longueur de 110 mm, une largeur de 40 mm et une épaisseur de 2,83 mm, dans laquelle une fissure transversale a étéréalablement tracée à l'aide d'une molette chargée à 39 N et déplacée à une vitesse de 1 m/s.Ces essais ont été effectués avec un dispositif du type de la figure 3, les appuis ayant un dia mitre de 9,9 mm, les appuis fixes 8 étant séparés de 70 Ma, et l'appui 9 étant situé au milieu, en faisant varier la distance x séparant la fissure Ui de l'appui 8. La vitesse de mise en charge au droit de l'appui 9 était de 9,7 MPa/s. I1 a été constaté que, si l'on emploie une molette classique ayant un angle de coupe de 1500, on obtient du côté opposé au traçage une arête non coupante très régulière. Les essais comparatifs, effectués avec une feuille de verre sur une surface de laquelle la fissure préalable a été tracée à l'aide d'une molette dissymétrique conforme à l'invention et d'axes parallèles au plan de traçage de la feuille, montrent que l'on obtient deux arêtes non coupantes. Les profils de rompage obtenus sont représentés sur la figure 4, tandis que les conditions de rompage et les profils correspondants sont indiqués dans le tableau 2 ci-apres. TABLEAU 2 Molette x R Profil de mm daN fracture Symétrique 35 2,5 a 1500 25 3,6 b 15 6,2 c 5 19,0 d Dissymétrique 35 2,4 e 80 -30 25 3,4 f 15 5,8 g 5 18,0 h La figure 4 montre que le profil de la fracture se modifie nettement lorsque varie la distance srant la fissure 10 de l'appui extrême 8 le plus voisin. Sur l'arête opposée à cette fissure, on obtient un angle de raccordement avec la surface de la feuille de verre inférieur à 900 évoluant vers un profil arrondi. L'arête est très régulière et très peu coupante. Pour les derniers essais, on obtient une arête opposée au traçage qui présente, si x est assez petit pour que l'effort tranchant soit important, un assez fort rayon de courbure, voisin de 150 em pour le profil (g), 200 m pour le profil (h) et 300 Um pour le profil (i). Par comparaison avec les profils précédents, on voit que ni la direction de la fracture à la sortie de la fissure, ni sa forme générale ne sont significativement altérées par l'inclinaison de cette fissure. Les arêtes sont non coupantes et l'arête arrondie présente l'aspect d'une arête polie au feu. Une deuxième série d'essais de.rompage a etc conduite sur des feuilles de verre identiques, préalablement découpées avec une molette dissymétrique (tC = 800 ; p = 300) toujours chargée à 39 N et déplacée à une vitesse de 1 m/s, puis sur des feuilles d'une épaisseur pratiquement double. Le rompage s'effectue avec une vitesse de mise en charge de 230 MPa/s, les appuis fixes 8 étant séparés de 88 mm, l'appui 9 ayant un diamètre de 12 mm. Les profils de fracture obtenus en faisant varier la distance x séparant la fissure de l'appui fixe sont représentés sur la figure 5. Ces profils correspondent aux distances x suivantes Feuille de 2,83 mm Feuille de 5,85 mm Distance x (mm) R Profil R Profil daN daN 32 2,8 (e) 11,5 (i) 14 6,8 (g) 28 (j) 10 10 (h) 41 (k) I1 en ressort que le profil obtenu dépend essentiellement de la valeur de R, c'est-à-dire de l'effort tranchant subi lors de la rupture. I1 est avantageux, d'autre part, que l'opération de rompaXe soit faite rapidement après l'opération de traçage et pas plus de 5 minutes après cette opération. Poiw mesurer la résistance mécanique de la feuille, on a svwnls~des échantillons à des essais de flexion perpendiculairement au bord découpé, essais qui montrent que cette résistance est largement égale à celle des bords découpés avec une molette symétrique et qu'elle est souvent supérieure. Ces essais ont été effectués avec une série de feuilles de verre tracées à l'aide d'une molette dissymétrique d'angles oc = 800 et ss = 300, disposée normalement, en faisant varier l'effort P exercé sur la molette. Si l'on désigne par # l'angle de la fissure avec la normale à la surface et par F la résistance mécanique à la flexion, les résultats obtenus sont les suivants : Pour P = 39 N = 390, F = 95 MPa, Pour P = 34 N d = 400, F = 105 MPa. Avec une molette dissymétrique d'angles o(= 800 et p = 400, ces résultats sont les suivants Pour P = 39 N X = 360, F = 107 MPa, Pour P = 34 N X = 14 , F = 110 MPa. A titre de comparaison, la résistance à la flexion d'une plaque semblable, découpée à l'aide d'une molette symétrique présentant un angle de découpe de 1500 et charge à 39 N a été trouvée égale à 95 MPa. D'autre part, les fissures latérales qui se produisent toujours au moment de l'incision avec une molette se forment préférentiellement du côté du petit angle de la molette dissymétrique. Elles sont donc surtout localisées et plus développées du côté opposé au biseau, c' est-à-dire sur la partie du verre inutilisée. Ces fissures latérales sot responsables de l'apparition de petits éclats de verre appelés srliures provenant du développement des fissures. Les spliu rs peuvent provoquer, lors de la manipulation ou du trans sont des feuilles de verre, des rayures sur la surface, qui nui'it aux qualités optiques et mécaniques du verre.Ces fissures latérales sont assez développées dans les essais où ss = 400. Cet angle est donc moins intéressant que l'angle P = 300 pour lequel les fissures sont au contraire peu développées du côté du grand angle de la molette. La molette selon l'invention se prête également au traçage curviligne et la figure 6 représente un dispositif utilisé dans un essai pour détacher des disques circulaires. La feuille de verre 11, qui possède une épaisseur de 2,8 mm, est posée sur un appui circulaire 12 d'un diamètre de 203 mm. L'organe presseur 13 est concentrique à une rotule 11 et il a un diamètre de 125 mm. La feuille de verre a été tracée suivant un cercle de 156 mm de diamètre au moyen d'une molette dissymétrique. On obtient, par rompage avec ce dispositif sous un effort de l'ordre de 45 daN, un disque parfaitement découpé. Il ressort de ces essais que la vitesse de mise en charge du dispositif de rompage joue un roule favorable mais assez secondaire. L'invention apporte donc un moyen simple pour découper et rompre une feuille de verre, en vue d'obtenir directement un article à bords non coupants, sans qu'il soit nécessaire de procéder à l'abattage des arêtes des bords de cet article. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la découpe d'une feuille de verre par traçage a l'aide d'une molette puis rompage par flexion, ce procédé étant caractérisé en ce que les plans définissant le dièdre de pressage forment des angles différents avec le plan de la feuille. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plans définissant l'angle de pressage font avec le plan de la feuille des angles égaux respectivement a 300 + 50 et 800 + 30. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, carac térisé en ce que l'effort exercé sur la molette pendant l'opération de traçage est compris entre 35 et 70 N. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la vitesse de translation de l'axe de la molette est comprise entre 0,5 et 1 m/s. 5. Procédé selon l'une des revendications .à 4, carac térisé en ce que le moment de flexion mettant la fissure en extension est dissymétrique. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce gleble moment de flexion décroît dans la direction vers la quelle la pénétration de la fissure de découpe est inclinée. 7. Procédé selon l'une des revendications 5 et 6, carac térisé en ce que l'effort de flexion est exercé par un organe presseur développant lors de la rupture un effort tranchant supérieur à 5 N/cm. 8. Procédé selon l'une des revendications 5 à 7, appliqué à une feuille de verre comportant un traçage rectiligne, caractérisé en ce que le système d'appui comporte deux appuis parallèles au traçage et en ce que l'on exerce l'effort de flexion sur la face opposée à ce traçage à l'aide d'un organe presseur qui est également parallèle audit traçage, celui-ci étant disposé entre un appui et l'organe presseur. 9. Procédé selon l'une des revendications 5 à 7, appliqué à une feuille de verre comportant un traçage ayant un profil fermé arrondi, notamment un profil circulaire, caractérisé en ce que le système d'appui comporte un cadre support extérieur au tracé de la découpe et en ce que l'organe presseur comprend de l'autre côté de la feuille de verre, un cadre intérieur audit tracé. 10. Molette de traçage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en-ce que ses flancs qui définissent l'angle de coupe forment des angles différents avec son plan de rotation. 11. Molette selon la revendication 10, caractérisé en ce que son axe de rotation est disposé parallèlement au plan de traçage. 12. Molette selon la revendication 11, caractérisée en ce que ses flancs qui définissent l'angle de coupe font avec le plan de rotation des angles égaux-respectivement à 300 + 50 et 800 + 30 13. Feuille de verre comportant une fissure de découpe tracée sur une face, caractérisée en ce que ladite fissure est inclinée. 14. Feuille de verre présentant sur au moins un de ses bords deux arêtes non coupantes, caractérisée en ce que l'une d'elles porte un chanfrein brut de découpe. i5. Feuille de verre selon la revendication 14, caracté risfie en ce que l'arête opposée au chanfrein est une arête arrondie brute de découpe.