Brevet FR2480653A1 — publié le 19811023

La présente invention concerne un organe de rasa- ge, ainsi qu'un procédé et un appareil de soudage d'une lame sur un support. Les lames des rasoirs classiques de silreté ont une largeur importante mesurée perpendiculairement au bord de coupe et elles sont maintenues en position dans le rasoir par serrage entre des organes qui coopèrent avec les faces opposées de la lame elle-même. On a déjà proposé le rempla- cement de ces lames par des bandes très étroites qui non seulement permettent une utilisation rentable de la matière mais encore peuvent être facilement nettoyées par rinçage après utilisation et peuvent être montées afin qu'elles aient une plus grande souplesse avantageuse que les lames classiques. On a aussi proposé de maintenir ces étroites bandes formant lames sous traction exercée longitudinalement et/ou de leur donner une section particulière afin qu'elles aient la rigidité convenable. On a aussi proposé la réalisation d'un organe de rasage comprenant une bande étroite et allongée formant une lame aiguisée le long d'un bord longitudinal, et un organe allongé de support ayant une longueur supérieure à celle de la bande et qui a, sur une longueur au moins égale à la longueur active de rasage de la bande formant la lame, une surface sensiblement plane, une face de la bande étant fixée sur sa longueur à la surface de l'organe de support, le bord de coupe de la lame dépassant de l'organe de sup- port. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique n0 4 063 357 et 4 084 316 décrivent des organes de rasage de ce type. Au cours de la production de ces organes de rasage, les bandes formant les lames sont positionnées sur l'organe de support et maintenues par mise en oeuvre des techniques classiques de soudage. Les techniques existantes de soudage comprennent le soudage au gaz, mettant en oeuvre un gaz combustible tel que l'acétylène ou l'hydrogène, le soudage à l'rc dans le- quel l'énergie de fusion est tirée d'un arc électrique, le soudage par résistance dans lequel un courant circule dans la pièce placée entre les extrémités de deux électrodes, le soudage ultrasonore dans lequel les parties à souder sont serrées entre des enclumes par lesquelles des vibrations mé- caniques à haute fréquence sont couplées à la pièce afin que les surfaces adjacentes soient soudées par rapprochement, le soudage par faisceau électronique au cours duquel un fais- ceau focalisé d'électrons transmet l'énergie de fusion aux pièces qui sont maintenues sous vide, et le soudage par un laser dans lequel l'énergie de fusion est transmise par un faisceau focalisé de rayons infrarouges. Une technique opti- male de soudage comprend évidemment les caractéristiques avantageuses de toutes les techniques, c'est-à-dire un ré- glage précis de la position et de la dimension de la zone de soudage, un réglage précis de l'énergie fournie, une grande vitesse de soudage, une réduction au minimum de la zone af- fectée par la chaleur, une perturbation minimale de la structure métallurgique, une grande propreté évitant les ré- actions d'oxydation, une opération sans contact, et une pos- sibilité commode de fabrication automatique. Parmi les pro- cédés indiqués de soudage, le soudage au laser donne une combinaison originale d'avantages qui le rend particuliè- rement intéressant dans les applications de soudage spécia- lisé. Ces avantages sont notamment les suivants: (1) le faisceau laser peut être focalisé optiquement afin qu'il permette un positionnement précis et un réglage de la di- mension de la zone de soudage, (2) la densité d'énergie du point focalisé peut être réglée et ajustée avec précision entre des valeurs faibles et très élevées, (3) on peut uti- liser des vitesses de soudage très élevées par utilisation de densités élevées d'énergie et/ou par mise en oeuvre d'un laser pulsé, (4) lors de l'utilisation de grandes vitesses de soudage, la zone résultante affectée par la chaleur est très petite et la perturbation de la structure métallurgi- que à une certaine distance de la zone de fusion est mini- male, (5) l'opération est très propre et on peut facilement éviter les réactions d'oxydation par utilisation d'un gaz protecteur inerte, (6) le soudage est réalisé sans enceinte, contrairement au soudage par faisceau électronique qui né- cessite habituellement l'utilisation du vide,(7) le procédé est sans contact, et (8) le soudage au laser est facilement intégré à un processus automatique de fabrication à grande vitesse. L'invention concerne un procédé et un appareil ainsi qu'un organe de rasage, réalisé par mise en oeuvre de l'énergie d'un laser assurant le soudage d'une étroite bande allongée de lame de rasoir sur un organe de support, le bord de coupe de la bande dépassant de l'organe de sup- port et formant un organe de rasage. Une bande formant lame qui est sous tension est positionnée par rapport à l'organe de support et elle est soudée sur celui-ci par un faisceau laser. Dans un mode de réalisation de l'invention, un cache perforé de soudage formé d'un métal ayant un coefficient élevé de réflexion de l'énergie du laser, détermine l'es- pacement des soudures reliant les deux organes. Dans un mode de réalisation avantageux, un courant ou une poche de gaz inerte protecteur est formé dans la zone de soudage afin que les soudures et les zones affectées par la chaleur ne subissent pas une oxydation indésirable. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une perspective d'un dispositif de montage utilisé pour le soudage au laser de bandes de la- mes de rasoir sur des organes de support; - la figure 2 est une perspective partielle éclatée à plus grande échelle d'une partie du dispositif de montage de la figure 1; - la figure 3 est une coupe partielle agrandie représentant la disposition relative des deux organes de la lame et de leur support par rapport au dispositif de montage et aux caches; - la figure 4 est une coupe partielle représen- tant la mise en oeuvre d'un cache de soudage ayant des S ouvertures à chambrage; et - la figure 5 est une perspective d'un organe de rasage selon l'invention, représentant la soudure inter- rompue utilisée lors de la mise en oeuvre de l'invention. La figure 1 est une perspective d'un appareil de soudage au laser dans lequel une source laser 1 crée un faisceau focalisé 2 de rayons infrarouges et le dirige vers une base 3 d'un dispositif de montage des organes à souder. Le laser 1 peut être un laser de puissance pulsé ou à ondes entretenues de type bien connu, par exemple à anhydride car- bonique, ayant un rayonnement de longueur d'onde égale à ,6 microns, un laser à grenat de néodyme, d'yttrium et d'aluminium (Nd:YAG) émettant un rayonnement à 1,06 micron, un verre au néodyme émettant un rayonnement à 1,06 micron, ou un laser à rubis émettant à 0,694 micron. Le rendement accru de fusion du mode pulsé augmente l'utilisation des fréquences élevées de soudage ou accroît la pénétration de la zone fondue lors du soudage de matièresplus épaisse.Les détails du laser 1 sont bien connus et on ne les décrit donc pas. L'appareil particulier représenté sur les figures 1 à 4 sest destiné au positionnement de deux organes séparés destinés à former des lames par rapport à un seul organe de support afin que l'ensemble forme un organe de rasage ayant deux bords de coupe l'un primaire et l'autre secondaire. Cependant, on peut aussi utiliser le procédé selon l'in- vention de façon également avantageuse pour le montage d'un seul organe de coupe sur un support et la formation d'un organe de rasage classique à un seul bord de coupe, ou pour le montage d'au moins trois organes de coupe pour la forma- tion d'un organe de rasage à nombreux bords de coupe. L'appareil représenté en particulier sur les figures 1 et 2 comporte une base 3 sur laquelle sont montés; par l'intermédiaire de vis 4, un bloc 5 de référence pour une lame primaire et un bloc 6 de référence pour une lame secondaire. Une fente 7 de positionnement de lame primaire et une fente 8 de positionnement de lame secondaire sont formées par juxtaposition des blocs 5 et 6, ces fentes étant séparées par une nervure 22. Des poussoirs à ressort (non représentés) peuvent être ajoutés afin qu'ils repoussent les bandes de lame vers l'avant contre les butées de ré- férence afin que le bord de la lame soit mieux positionné. Une nervure 9 de positionnement de support de lame est so- lidaire du bloc 5 de référence. Lors du fonctionnement, une lame primaire 10 et une lame secondaire 11, chacune sous forme d'une bande d'acier inoxydable ayant une largeur d'environ 1 mm et aiguisée avec un bord de coupe sur toute sa longueur, sont disposées sur un organe 12 de support de lame lorsque celui-ci a été positionné dans un berceau 13 de support ayant des saillies 14 d'extrémité qui sont en butée.1contre la nervure 9 de positionnement du support. Des aimants 23 sous forme de barreaux d'"Alnico" sont placés dans des trous percés dans le bloc 5 comme indiqué afin que les sail- lies 14 soient bien positionnées contre la nervure 9. Le bloc -5 est formé d'une matière non magnétique, par exemple d'acier inoxydable austénitique, de laiton ou d'aluminium. Dans un appareil destiné à une grande production, des ma- tières résistant à l'usure sont disposéesaux points d'usure, placés au niveau de la nervure 9 de positionnement, au niveau des blocs 5 et 6 de référence et au niveau d'autres points subissant une usure importante. Des pinces 15 d'extrémité sont d'abord serrées à l'aide de vis afin que les lames 10 et 11 soient sous tension et n'aient pas de courbure latérale ou une forme sinueuse et afin qu'elles soient maintenues dans l'aligne- ment de l'organe 12 de support. Une tige 27 qui est en appui à la face supérieure de la lame primaire 10 et de manière analogue en contact avec la lame secondaire 11 comme indiqué sur la figure 1, est repoussée vers le bas sous l'action d'un ressort 24 qui prend appui contre un épaulement 28 d'un chambrage et contre un pied 26 si bien qu'il exerce une force appliquée individuellement vers le bas sur les bandes 10 et 11. Un organe 17 de mise sous tension est soulevé jusqu'à ce que la tige 27 se dé- gage d'une fente 29, et un arbre 25 est tourné jusqu'à ce que la tige 27 prenne appui contre la face supérieure du bloc 5 afin que la force appliquée à l'une ou l'autre lame puisse être supprimée. Un cache 18 de soudage de lame primaire et un cache 19 de soudage de lame secondaire sont alors mis en position par rapport aux lames 10 et 11 afin que des trous ayant un chambrage soient centrés sur les parties des lames qui doivent être exposées à l'énergie de soudage du laser. Les caches peuvent être maintenus en position à l'aide de vis ou de pinces (non représentés). Les caches de soudage jouent le rôle de pinces et de radiateurs afin que (a) le contact soit intime entre la lame et l'organe de support pendant le soudage, (b) la lame ne se déforme pas par chauffage, et (c) la conduction de la chaleur qui pourrait provoquer un recuit du bord de la lame soit li- mitée. A cet effet, il est important que la surface de contact des caches soit maximale avec réduction au minimum du diamètre des trous 20 dans les parties des caches qui se trouvent les plus proches de la surface 21 qui est au con- tact de celle des lames. Les trous 20 sont munis d'un cham- brage (ou d'un élargissement analogue) comme indiqué sur les figures 3 et 4 afin qu'ils ne coupent pas trop l'éner- gie du faisceau laser lorsqu'elle pénètre dans chaque trou et en sort. Les caches 18 et 19 peuvent être formés de tout métal qui réfléchit bien le rayonnement à la longueur d'onde particulière du laser utilisé afin qu'il ne soit pas lui- même soudé pendant l'opération. Deux matières excellentes qui réfléchissent très bien dans la plage de longueurs d'onde intéressante, sont le cuivre et l'or. Une résistance convenable à l'usure des caches comprenant des matières molles telles que le cuivre ou l'or, peut être obtenue par disposition,sur les surfaces d'usure des caches,de matières dures, ou par formation des caches par ces matières dures, telles que des carbures frittés, de l'acier trempé ou des céramiques,puis par revêtement mécanique, chimique ou au- tre par une matière à coefficient élevé de réflexion, sur les surfaces qui reçoivent le rayonnement. Dans un autre mode de réalisation, les trous 20 formés dans les caches peuvent être remplacés par une étroi- te fente continue, et la soudure interrompue (par points) peut être réalisée par interruption répétée de l'action du faisceau laser lorsqu'il se déplace le long de la fente. Un exemple de dessin de soudage obtenu par utilisation d'un cache perforé ou par obturation répétée du faisceau laser est représenté sur la figure 5. Lorsque les caches de soudage ont été convenable- ment disposés par rapport aux lames et aux organes de sup- port, les caches sont serrés en place à l'aide de vis (non représentées) afin que les surfaces 21 portent directement sur les lames et maintiennent ainsi celles-ci en contact intime avec l'organe de support. Les lames sont soudées au support par déplacement de l'ensemble 3 de l'appareil de montage ou du laser 1 afin que le faisceau focalisé 2 vien- ne frapper les faces supérieures des lames primaire et se- condaire 10 et 11 lors du passage dans les trous 20 formés dans les caches 18 et 19. Etant donné ces interruptions du cache réfléchissant, la figure formée est discontinue si bien que les lames sont fixées à l'organe de support sans les inconvénients présentés lors de l'utilisation des au- tres procédés de soudage. Après le soudage, les extrémités des lames 10 et 11 sont découpées à la même longueur que l'organe 12 de support, par cisaillement mécanique ou dé- coupe au laser par exemple. Il est important qu'un gaz inerte protecteur qui ne réagit pratiquement pas avec la matière soudée,-soit utilisé afin que les soudures et les zones affectées par la chaleur au cours du soudage ne s'oxydent pas. Bien que le mode de réalisation décrit précé- demment concerne un appareil destiné à souder une lame primaire et une lame secondaire sur un seul support pour la formation d'un organe de rasage, en une seule opération, le procédé s'applique également à des opérations de fabrica- tion continue. Lors de l'application de l'invention à une produc- tion industrielle, les fonctions essentielles de montage et de mise en oeuvre décrites précédemment sont conservées. Cependant, la configuration de l'appareillage est modifiée de façon convenable afin que les opérations d'avance, d'orientation, de serrage,de disposition des caches et de soudage soient automatiques. Par exemple, dans un exemple de mode de réalisation, plusieurs dispositifs doubles de montage peuvent être montés sur une machine ayant plusieurs positions repérées, si bien que, lorsque chaque dispositif de montage passe aux différents postes, les opérations de chargement du support, d'avance, de mise en position et de serrage des lames, de positionnement des caches, de soudage au laser, de découpe des extrémités des lames et de déchar- gement de l'ensemble terminé sont effectuées. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifset pro- cédésqui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exem- ples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de soudage d'une bande métallique allongée (10, 11) sur un organe métallique de support (12), caractérisé en ce qu'il comprend le positionnement de la bande (10, 11) et de l'organe (12) l'un par rapport à l'autre, le positionnement d'un cache de sou- dage (18, 19) afin que la bande et l'organe de support soient en contact intime, et le traitement de la combinaison par un faisceau laser afin que de l'énergie passe à travers le cache et soude la bande et l'organe de support l'un sur l'autre. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce. que le cache de soudage (18, 19) est perforé afin qu'il détermine l'espacement des soudures. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le cache de soudage a une fente étroite continue, et une soudure interrompue est effectuée par interruption répétée du faisceau laser lors de son déplacement le long de la fente. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cache de soudage (18, 19) a une surface très réfléchissante vis-à- vis du rayonnement à la longueur d'onde du faisceau laser particulier utilisé afin qu'il ne soit pas lui-même soudé au cours de l'opération. 5. Appareil destiné au soudage d'une bande métallique (10, 11) sur un organe métallique de support (12) par utilisation de l'énergie d'un laser, caractérisé en ce qu'il comprend une base de montage (3), un dispositif (5, 6) monté sur la base et destiné à assurer le positionnement de la bande métallique et de la bande de support l'un par rapport à l'autre, un dispositif (15) destiné à mettre la bande métallique sous traction, et un cache de soudage (18, 19) destiné à assurer le contact intime entre la bande métallique et l'organe de support pendant le soudage. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le cache de soudage (18, 19) est perforé afin qu'il détermine l'espa- cement des soudures. 7. Organe de rasage, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (10, 11) à lame étroite et--allongée ayant un bord de coupe, en combinaison avec un organe de support (12), le dispositif à lame et l'organe de support étant raccordés par soudage au laser. 8. Organe selon la revendication 7 caractérisé en ce que le dispositif à lame (10, 11) et l'organe de support (12) sont rac- cordés par plusieurs soudures au laser dont l'espacement est déter- miné par l'utilisation d'un cache (18, 19) de soudage. 9. Organe selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif à lame (10, 11) et l'organe de support (12) sont rac- cordés par une soudure laser interrompue formée par utilisation d'un cache ayant une fente continue. 10. Organe selon l'une quelconque des revendications 7 à 9% caractérisé en ce que le dispositif à lame (10, 11) comporte plu- sieurs bandes d'acier inoxydable.