Brevet FR2554388A1 — publié le 19850510

La présente invention concerne un acier à trois couches dans lequel on lamine ensemble et on lie une couche d'un matériau dur sur ses deux faces avec chaque fois une couche d'un matériau tenace,ou bien une couche de matériau tenace sur ses deux faces avec chaque fois une couche d'un matériau dur, à la chaleur du laminage sans autres couches intermédiaires telles que soudure, nickel ou analogues, et son utilisation pour des lames de machines pour l'industrie alimentaire et l'industrie pharmaceutique, comme par exemple des lames à découper,des lames à (re) fendre, etc. o10 Les aciers à trois couches de compositionsdifférente sont connus. La DE-OS 19 25 846 montre un acier à trois couches dans lequel les trois couches sont produites par le traitement spécial d'un corps massif. Selon la DE-OS 31 00 501, les trois couches sont liées au moyen de couches intermédiaires en feuille de nickel ou analogues.Selon la DE-OS 17 58 862, on obtient un acier à trois couches en entourant par coulée une couche moyenne avec le métal de placage et en faisant suivre d'un laminage. Il est également connu d'utiliser dans le placage-soudage au laminoir sur acier des aciers au chrome ou au chrome-nickel inoxydables ainsi que des aciers résistantsà la calamine ou résistants àl'usure avec intercalage de couches de nickel (DE-AS 10 10 796), pour obtenir ainsi une forte adhérence entre les trois couches. On a en outre proposé diverses combinaisons d'aciers de compositions chimiquesdifférentes,devant permettre une forte adhérence des trois couches entre elles. Mais on a constaté que les procédés connus et les aciers à trois couches préparés par ceux-ci présentent de gros inconvénients si les lames fabriquées à partir de ce matériau doivent être soumises à de fortes contraintes, comme c'est le cas par exemple avec les lames à découper. Pour les machines de l'industrie pharmaceutique également, les lames fabriquées selon les procédés connus ne peuvent être utilisées que sous certaines conditions. Les inconvénients consistent en particulier en ce que, dans le cas des lames à découper à grande vitesse dans l'industrie alimentaire, la lame peut être cassée, de sorte que tout le contenu de l'appareil à découper doit être jeté parce que les fragments de la lame ne peuvent plus être retrouvés. La présente invention a donc pour objet d'éviter les inconvénients des lames connues et de leurs procédés de fabri- cation et de proposer des lames qui puissent être utilisées totalement sans danger dans l'industrie alimentaire et dans l'industrie pharmaceutique et qui d'une part. conservent du fait de la composition de la couche de tranchant une durée de service suffisante et d'autre part, par suite de la couche de placage, ne se corrodent pas. La solution du problème consiste selon la présente invention en un acier à trois couches dans lequel on lamine et on lie ensemble une couche d'un matériau dur sur ses deux faces avec chaque fois une couche d'un matériau tenace, ou bien une couche tenace sur ses deux faces avec chaque fois une couche d'un matériau dur, à la chaleur du laminage sans autrescouches intermédiaires telles que soudure, nickel, ou les analogues, le matériau tenace étant résistant à la corrosion, qui est caractérisé en ce que l'épaisseur totale est inférieure à 25 mm, en ce que les proportions des épaisseurs des trois couches entre elles sont de X1: Y: X2, o Xl et X2 doivent être comprises entre 1 et 10 mm et Y entre 1 et 20 mm, et en ce que la couche dure consiste en un acier de com- position chimique suivante C = 0,4 - 1,2 % Si/Mn C Si/Mn IN' = O = 15XC% Cu lt le reste de fer et des impuretés habituelles. Selon un mode de mise an oeuvre particulier de I'invention, on peut fabriquer une ou deux ou les trois couches par plusieurs laminages ou forgeages avec jusqu'à 50 épaisseurs séparées successives, sans couches intermédiaires de soudure ou analogue Selon un aspect particulier de ce mode de mise en oeuvre, les épaisseurs individuelles de l'acier pour chaque couche ont sen- siblement la mnme composition chimique ou ne présentent que de faibles différences des unes aux autres. L'acier à trois couches de l'invention est utile pour la fabrication de lames de machines pour l'industrie alimentaire ou pharma- ceutique, par exemple des lames à découper ou à refendre. L'avantage du procédé selon l'invention et des lames préparées par ce procédé consiste surtout en ce que l'acier à trois couches peut etre fabriqué par placage-soudage au laminoir sans difficuilté,de sor-te qu'un arrachement des couches l'une de l'autre peut être évité sûrement et que les lames fabriquées à partir de ce matériau supportent des sollicitations intenses et très intenses avec une durée de service suffisamment longue, sans que le produit broyé ou découpé ne devienne inutilisable par suite de débris déta- chés du tranchant ou de morceaux cassés ou enlevés de la lame. Un autre avantage réside en ce que ces lames peuvent être affûtées à nouveoau de manière très simple et sans danger, de sorte que la durée de service également est ainsi notablement améliorée. La résistance à la corrosion des lames est également importante pour l'industrie mentionne ci-dessus. Il est encore important que pour chaque lame et pour chaque contrainte et chaque utilisation,on puisse atteindre un maximum de ténacité avec une résistance à l'usure optimale et une résistance à la corrosion optimale par le choix des matériaux dans le cadre de l'invention. Ainsi par exemple, on choisit pour des lames a découper. des couches extérieures résistantes à la cor- rosion à 12-18 % de chrome et 4-8 % de nickel; par contre pour des applications spéciales,on peut élever la teneur en chrome et la teneur en nickel chacune jusqu'à 30 Z. Les exemples suivants illustrent des lames sélection- nées sans toutefois limiter la portée de l'invention. Exemple 1 Une lame normale, comme on l'utilise par exemple dans les machines à découper, a une épaisseur totale de 6 mm, la couche intérieure ayant une épaisseur de 3,5 mm et les deux couches extérieures ayant chacune une épaisseur de 1,25 mm. La couche intérieure dure,dans laquelle le tranchant de la lame est formé par affûtage, consiste en un matériau de com- position chimique suivante: C = 1,15 % Si/Mn V = 2,1 % Co = 1,8 % Ni = 0,5 % le reste étant du fer avec des impuretés habituelles. Le matériau des couches externes a la composition chimique suivante C Si/Mn le reste étant du fer et des impuretés habituelles. Les couches extérieures possèdent une bonne stabilité à la corrosion contre les liquides agressifs, que l'on doit utiliser par exemple pour le nettoyage dans l'industrie alimentaire. La durabilité de cette lame est très bonne-et l'on n'observe pas un ébréchage du tranchant Exemple 2 Une lame à découper d'une épaisseur totale de 8 mm a une âme tenace de 5 mm, sur les deux faces de laquelle est appliquée chaque fois une couche d'un matériau dur d'une épaisseur de 1,5 mmo. L'âme tenace a la composition chimique suivante C = 0,1 % Si/Mn le reste étant du fer avec des impuretés habituelles. Les deux couches extérieures dures possèdent la composition chimique suivante C = 0,65 % Si/Mn V = 1 % Co = 0,8 % Ni = 0,5 % le reste étant du fer avec des impuretés habituelles. Avec ces lames, qui sont utilisées surtout dans les machines à marche rapide et avec lesquelles le tranchant est affûté unilatéralement, le danger est très faible, et même presque exclu, que le tranchant soit ébréché ou cassé et rende ainsi inutilisable le contenu de l'appareil à découper, de sorte que la durabilité de la lame peut aussi être notablement allongée. Exemple 3 Une lame à découper, avec laquelle on produit par exemple des moitiés de porc possède une épaisseur totale de 16 mm, qui est distributée entre une couche intérieure de 4 mm d'épaisseur et deux couches extérieures de chacune 6 mm d'épaisseur. La couche intérieure dure possède la composition chimique suivante C = 0,95 % Si/Mn V = 1,5 % le reste étant du fer avec des impuretés habituelles. Les deux couches extérieures tenaces possèdent la composition chimique suivante: C = 0,25 % Si/Mn le reste étant du fer avec des impuretés habituelles. Cette lame est particulièrement résistante à l'usure, résistante à la corrosion et insensible à la rupture par choc. Exemple 4 Pour des efforts extremes,on fabrique une lame d'une épaisseur totale de 20 mm, dans laquelle la couche intérieure de 18 mm d'épaisseur est doublée avec deux couches extérieures de chacune 1 mm d'épaisseur. La couche intérieure en matériau tenace a la composition chimique suivante C = 0,05 % Si/bSm le reste étant du fer avec des impuretés habituelles. Les couches extérieures dures consistent en un maté- riau de composition chimique suivante C = 0,95 % Si/Mn V = 1,5 % le reste étant du fer avec des impuretés habituelles. Avec une lame de ce type, on peut même briser des os de toutes sortes, etc, sans que le tranchant s'émousse après une très courte durée. La ténacité des couches déjà tenaces par elles-m&mes, peut encore être améliorée en laminant ce matériau, avant le laminage avec la couche dure, à la chaleur du laminage à partir d'un nombre d'épaisseurs individuelles allant jusqu'à 50, toutes les épaisseurs ayant la mome composition chimique ou ne présentant que de faibles variations del'rueàl'autre. Dans cedernier cas, les épaisseurs peuvent tre alternativement laminées ensemble. On peut naturellement aussi appliquer le même procédé pour la couche dure, ce qui peut être avantageux>en particulier pour des lames de haute qualité. On peut encore concevoir et surtout aussi réaliser d'autres combinaisons, qui peuvent être choisies à volonté dans l'épaisseur des diverses couches et leur composition chimique, selon la sollicitation des lames, de sorte que ces lames peuvent être chaque fois adaptées de manière optimale au but recherché. Il est entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations préférés décrits ci-dessus à titre d'illus- tration et que l'homme de l'art peut y apporter diverses modifications et divers changements sans toutefois s'écarter du cadre et de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Acier à trois couches, dans lequel on lamine ensemble et on lie une couche d'un matériau dur sur ses deux faces avec chaque fois une couche d'un matériau tenace, ou bien une couche tenace sur ses deux faces avec chaque fois une couche d'un matériau dur, à la chaleur du laminage sans autres couches intermédiaires telles que soudure, nickel ou analogue, le matériau tenace étant résistant à la corrosion, caractérisé en ce que l'épaisseur totale est inférieure à 25 mm, en ce que les proportions'des épaisseurs des trois couches entre elles sont de XI: Y: X2, o X] et X2 doivent être comprises entre 1 et 10 mm et Y entre 1 et 20 mm, et en ce que la couche dure consiste en un acier de composition chimique suivante C = 0,4 - 1,2 % Si/Mn C Si/Mn Ni Ti = 0 - 12XC% Nb = O - 15XCZ Cu et le reste de fer et des impuretés habituelles. 2. Acier à trois couches selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une ou deux des trois couches ou toutes les couches sont fabriquées par plusieurs laminages ou forgeages de jusqu'à 50 épaisseurs sans couches intermédiaires de soudure ou ana- logue. 3. Acier à trois couches selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la composition chimique de l'acier des épaisseurs individuelles pour chaque couche est sensiblement égale ou ne présente que de faibles variations. 4. Utilisation de l'acier à trois couches selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 pour des lames de machinespour l'industrie alimentaire ou pharmaceutique, comme par exemple des lames à découper ou des lames à refendre.