Brevet FR2658089A1 — publié le 19910816

i L'invention a pour objet un procédé d'usinage des carres d'acier de skis ou similaires, avec un ski qui présente une couche de couverture de la semelle qui possède une première face extérieure, avec deux profilés de carres d'acier qui sont montés sur les deux bords longitudinaux, inférieurs pendant l'utilisation du ski, et qui présentent une deuxième face extérieure dirigée vers le bas, ainsi qu'une troisième face extérieure dirigée vers le côté Elle concerne aussi des dispositifs de mise en oeuvre de ce procédé. Les carres d'acier de ce type sont utilisées surtout pour les skis, mais aussi pour les patins Que ces carres d'acier soient et restent tranchantes, déter- mine en grande partie les propriétés des skis Des carres d'acier tranchantes donnent de bonnes caractéristiques de conduite, en particulier sur la glace La couche de couverture des semelles des skis est en matière plasti- que Leur face extérieure doit coïncider pratiquement avec la face extérieure des carres d'acier, parallèle à la première C'est pourquoi, dans une ébauche de ski, présentant une semelle et des carres d'acier, on meule le profil des carres d'acier jusqu'à ce qu'il présente la hauteur souhaitée, par rapport à la face extérieure de la couche de couverture de la semelle Pour faciliter cet usinage, on utilise des profilés de carres d'acier relativement mous, par exemple d'une valeur de Rc 48 On accepte, en contrepartie, que les profilés des carres d'acier s'émoussent rapidement. L'invention a pour but d'indiquer un procédé de fabrication ainsi que des dispositifs pour sa mise en oeuvre, permettant d'obtenir une dureté optimale des profilés des carres d'acier, au moins dans leur zone d'angle, sans rendre plus difficile l'adaptation des profils des carres d'acier, à la face extérieure de la couche de couverture de la semelle. Ce but est atteint suivant l'invention grâce aux étapes suivantes: a) La première et la deuxième facesextérieures sont égalisées en hauteur. b) Au moins la zone de bordure en angle, entre la deuxième et la troisième face extérieure, est amenée à la température de trempe de l'acier du profilé de carre, par un rayon laser. c) Le rayon laser et le ski sont déplacés, par un dispositif de manutention, l'un vers l'autre dans la direction longitudinale des carres d'acier. d) Dans la région de la tache d'impact du rayon laser, on prévoit un dispositif de refroidissement qui présente une puissance de dissipation suffisante pour empêcher un échauffement préjudiciable du volume du ski, autour du profilé de carre d'acier. On peut donc partir d'un profilé de carre d'acier aussi mou que les profilés connus, et les adapter à la face extérieure de la couche de couverture de la semelle, sans modification de l'équipement actuel, et réaliser ensuite une trempe optimale, au moins dans la zone des carres Mais on peut aussi prendre des profilés de carres d'acier, encore plus mous que les profilés actuels, ce qui favorise grandement l'usinage (par exemple usinage plus rapide, profilé de carres d'acier meilleur marché) et permet de parvenir néanmoins à une dureté optimale. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit. Des modes de réalisation de l'invention sont représentés, à titre d'exemple non limitatif, aux dessins annexés dans lesquels: La fig 1 est une vue en coupe transversale d'un ski, La fig 2 est une vue en coupe transversale schématique de la zone supérieure gauche de la figure 1, avec barres métalliques appliquées, La fig 3 est une vue en coupe transversale, semblable à celle de la figure 2, avec indication de la zone de trempe, La fig 4 est une vue en perspective d'un premier dispositif suivant l'invention, La fig 5 est une vue schématique de la tache d'impact du rayon laser, La fig 6 est une vue latérale d'un dispositif similaire ou équivalent à celui de la fig 4, La fig 7 est une vue de dessus d'un autre exemple de réalisation, La fig 8 est une vue schématique en coupe d'un dispositif de traitement de carres d'acier juxtaposées, La fig 9 est une vue schématique d'un autre dispositif suivant l'invention, vu dans la direction longitudinale du ski. Selon la fig 1, un ski 11 présente deux profilés de carres d'acier 12, 13, des bandes de bois stratifié 14 et une mousse plastique expansée 16 Les bandes de bois stratifié 14 et la mousse plastique expansée 16 sont recouvertes, selon la figure 1, par un profilé en matière plastique 17 Sur cette construction, est collée une sous-couche de semelle 18 en matière plastique, vers le haut dans la position d'usinage et vers le bas dans la position d'utilisation Sur celle-ci, on a collé, à nouveau, une couche de couverture de semelle 19 qui présente une ornière 21 en son centre Etant donné que le profilé de carre d'acier 13 est dans une symétrie en miroir par rapport au profilé de carre d'acier 12, seul celui- ci est décrit ci-après, en référence aux fig 2 et 3 La sous-couche 18 présente, tout à fait à l'extérieur, un gradin 22 linéaire dans la direction longitudinale, dans lequel est collée une face supérieure 23 du profilé de carre d'acier 12, et ce avec un prolongement 24, présentant un profil en I, dirigé vers l'intérieur, qui part du corps 25, de forme rectangulaire, du profilé de carre d'acier 12 La face inférieure 26 du prolongement 24 se situe à une même hauteur que la face inférieure 27 de la sous-couche 18, de sorte que la couche de couver- ture 19, se prolongeant vers la gauche, passe sur le prolongement 24, ou elle est collée avec le prolongement 24 et collée aussi avec sa face frontale 28, contre le flanc 29 intérieur du corps 25. La couche de couverture 19 a une face inférieure 31 qui se situe à une même hauteur qu'une face inférieure 32 du corps 25 A une ou plusieurs opérations d'usinage antérieures, la face inférieure 32 se trouvait encore au-dessus de la face inférieure 31, et a été polie jusqu'à ce qu'elle s'aligne sur la face inférieure 31 La face inférieure 32 se prolonge par une zone d'angle 33 à laquelle fait suite, selon la fig 2, une face extérieure 34, formant un angle droit par rapport à la face infé- rieure 32 La face inférieure 32, comme la face infé- rieure 34 sont linéairement planes. A la fig 3, représentée à l'échelle, la face extérieure 34 a deux millimètres de hauteur, la face inférieure 32 deux millimètres de largeur et grâce au procédé suivant l'invention, avec ses dispositifs, on obtient une zone de dureté 36 qui s'étend sur environ 1,5 mm, vers la droite, en forme de secteur, dans la face inférieure, puis vers le bas sur environ 0, 3 mm, vers la face extérieure 34 La zone d'angle 33 est ainsi entière- ment trempée Elle présente une dureté Vickers de 870. Ceci correspond à la dureté de l'acier rapide On a donc ainsi une zone dure et une zone viscoplastique, ce qui donne une très bonne combinaison, précisément pour le domaine d'application des skis de descente, pour lesquels les propriétés des carres sont très importantes, par exemple comparées aux skis de saut Une teneur en carbone de 0,3 % par exemple, constitue la condition préalable à une trempe On peut maintenant utiliser les profilés de carres d'acier antérieurs, qui sont relativement durs au départ, mais on peut aussi partir de profilés de carres d'acier plus souples que ceux connus, dont la face infé- rieure 32 peut être encore facilement ramenée au niveau de la face inférieure 31, et après quoi, on a une zone de trempe 36, de la dureté voulue On peut choisir la dureté en fonction du domaine d'application Pour un ski de descente qui n'est utilisé qu'à des fins de compétition, une seule fois ou quelques rares fois, la zone de trempe 36 peut avoir la dureté du verre Pour la plupart des skieurs, on ne choisira pas une dureté aussi élevée et on tiendra compte du fait que ceux-ci passent parfois aussi sur des pierres et qu'il faut néanmoins éviter que la zone d'angle 33 ne se casse Pour ces personnes, on veillera, lors du traitement des profilés de carres d'acier 12, 13, à ce qu'il reste suffisamment de métal pour le meulage, qui est désormais une véritable rectifi- cation. La zone de trempe 36 est produite en ce qu'on y envoie un rayon laser, soit comme à la fig 5, un rayon laser 37 dans le plan focal, soit en faisant varier une distance 38, de préférence avec une tache d'impact 41 présentant une certaine largeur 39, qui est plus large que la tache d'impact 42. L'apport de chaleur ne suffit pas Etant donné que le ski 11 est fini et que les zones entourant le profilé de carre d'acier 12, 13, ne doivent pas être influencées, ou de manière pas trop négative, il faut aussi dissiper la chaleur Ceci s'effectue avec des barres métalliques 43, 44 en cuivre que l'on applique sur la face extérieure 34 ou la face inférieure 32, par des surfaces d'application 46, 47, éloignées de la zone d'angle 33, et laissant suffisamment de place au rayon laser Comme le montre la fig 2, les faces intérieures 48, 49 sont à une certaine distance des parties restantes du ski, de sorte qu'aucune chaleur ne peut leur être transmise Les saillies 51, 52 des barres métalliques 43, 44 s'étendent, au plus, jusqu'à la face supérieure 23 ou au flanc 29 et ne sont pas en contact avec la matière plastique Les saillies 51, 52 recouvrent de un tiers à un quart environ de la face extérieure 34 ou de la face inférieure 32, aux endroits concernés Pour placer la zone d'angle 33 de manière plus libre, les deux barres métalliques 43, 44 présentent des chanfreins 53, 54 De l'eau s'écoule à travers des perçages longitudinaux 56, 57, pour refroidir les barres métalliques 43, 44 Les surfaces d'application 46, 47 sont fermement pressées, par des moyens non représentés, de sorte que l'on a une bonne conduction de la chaleur. Selon la fig 4, le ski 11 est fixé sur un lit 58 qui est entraîné, dans le sens de la flèche 59, par une transmission 61, symbolisée ici par un moteur, un pignon et une crémaillère Par une ligne 62, la transmission 61 est commandée par une commande 63 qui est aussi en liaison active, avec un résonateur à laser 64 Celui-ci produit un rayon laser 65 Sur un support 66 qui est immobilisé, face au ski 11, et qui peut se déplacer vers la gauche ou vers la droite, selon la double flèche 67, on prévoit un miroir de renvoi 68 qui dévie le rayon laser, verticalement vers le bas Un coulisseau 71 est monté, par l'intermédiaire d'un guidage à queue d'aronde 69, de manière à coulisser vers le haut et vers le bas, selon la double flèche 72 Le rayon laser 65 peut être librement émis à travers un orifice de passage 73, pratiqué dans le coulisseau, et passe devant une optique 74, prévue dans le coulisseau 71 Celle-ci brise le rayon laser 65 de la manière voulue, suivant la géométrie souhaitée pour la tache d'impact, au sens de la fig 5. Les barres métalliques 43, 44 ne sont pas représentées à la fig 4 On pourrait aussi obtenir un refroidissement par un jet d'air, très ciblé, qui toutefois, du fait de sa géométrie et de son blindage, ne doit pas refroidir simultanément la zone de trempe 36; en effet, il ne serait pas possible, dans ce cas, d'avoir un maintien isotherme de la température, ce qui est la condition préalable à la trempe Les temps de maintien isotherme se situent entre 1 à 10 secondes. Selon la fig 6, le lit 58 a la même surface 76 courbée que le ski 11 présentera ultérieurement Des moyens de serrage 77, 78 sont représentés de manière schématique, à la fin et au début du ski 11 Les barres métalliques 43, 44 sont aussi des moyens de serrage, dans une certaine mesure Afin que le coulisseau 71 puisse suivre les différentes positions en hauteur, il est pressé vers le bas, d'un côté, par un ressort 79 qui vient en butée, d'une part contre le support 66 et d'autre part contre le coulisseau 71 Une roue d'avance 81, fixée sur le coulisseau 71, c'est-à- dire dans la zone plus froide, assure une distance constante par rapport aux barres métalliques 43, 44. Lorsqu'on adopte une géométrie selon la moitié gauche de la fig 5, on peut répartir la chaleur impor- tante qui se produit, en modulant le rayon laser 65 Pour que ce soit plus clair, on prévoit ici une piste 82 ondulée qui, en réalité, a naturellement une période beaucoup plus courte Pour y parvenir, le support 66 pivote autour d'un axe vertical 83 Sur le support 66, on prévoit une saillie 84, vers la droite, sur laquelle agit un poussoir 86 d'un moteur à mouvement alternatif 87 qui agit, de son côté, sur un composant 88, immobile par rapport à l'axe 83 Si le poussoir 86 oscille, dans sa direction longitudinale, selon la double flèche 89, le support 66 pivote, selon la double flèche 91, autour de l'axe 83 En ce qui concerne la fig 3, les amplitudes sont naturellement très petites, par exemple égales à la moitié de 1,5 mm, soit 0,75 mm. Selon la fig 8, quatre skis 11, 93, 94, 96 reposent sur le lit 95 Des optiques 97, 98 produisent, selon la fig 5, moitié droite, une tache d'impact relativement large Les skis 11, 93 d'une part et 94, 96 d'autre part sont placés l'un contre l'autre par leur profilé de carres d'acier, de sorte que le rayon laser ne peut pas disparaître dans une fente qui l'affaiblirait. Etant donné que la tache d'impact est suffisamment large, on peut produire simultanément deux zones de trempe 36. On prévoit naturellement aussi des moyens de refroidisse- ment, non représentés ici, par exemple des barres métalliques Avec un seul résonateur 99, on produit un rayon laser 101 qui est dévié vers le bas, par les miroirs 102, 103 Etant donné que le miroir 103 présente un orifice de passage 104 central, le miroir 102 reçoit aussi le rayon laser L'énergie totale des deux rayons partiels 106 et 107 doit naturellement être équivalente, car les skis 11, 93, 94, 96 reposent sur le même lit 95. Dans l'exemple de réalisation de la fig 9, le résonateur 99 produit à nouveau un seul rayon laser qui est envoyé vers le bas, par un premier miroir 108, o il est divisé par un prisme 109, vers la droite et vers la gauche, puis dévié vers le bas par deux miroirs 111, 112 et chaque rayon traversant une optique 113, 114, lesquel- les sont reliée à des coulisseaux 116, 117 Le miroir 111 et l'optique 113 sont associés l'un à l'autre de manière fixe, de même que le miroir 112 et l'optique 114 Un arbre 118 est entraîné par un moteur 119 et peut déplacer vers la gauche ou vers la droite les éléments 111, 113, 116 Il en va de même en ce qui concerne le moteur 121 pour un arbre 122 On peut ainsi obtenir une distance 123 différente entre les rayons partiels 124, 126 dirigés vers le bas, de sorte qu'on peut s'adapter à la distance différente des profilés de carres d'acier 112, 113, pour des skis 11 différents. Si les faces inférieures 31, 32 se trouvent au départ, sur un même plan, on peut supprimer la première étape du procédé On peut aussi procéder, séparément, à la trempe des profilés de carres d'acier 12, avant l'assemblage des différentes parties du ski 11, et construire le ski 11 avec ces profilés de carres d'acier 12 déjà trempés et éventuellement polis. REVENDICATIONS 1 Procédé d'usinage des carres d'acier de skis ou similaires, avec un ski qui présente une couche de couverture de la semelle qui possède une première face extérieure, avec deux profilés de carres d'acier qui sont montés sur les deux bords longitudinaux, inférieurs pendant l'utilisation du ski, et qui présentent une deuxième face extérieure dirigée vers le bas, ainsi qu'une troisième face extérieure dirigée vers le côté, caractérisé par les étapes suivantes: a) La première et la deuxième face extérieure sont égalisées en hauteur. b) Au moins la zone de bordure en angle, entre la deuxième et la troisième face extérieure, est amenée à la température de trempe de l'acier du profilé de carre, par un rayon laser. c) Le rayon laser et le ski sont déplacés, par un dispositif de manutention, l'un vers l'autre dans la direction longitudinale des carres d'acier. d) Dans la région de la tache d'impact du rayon laser, on prévoit un dispositif de refroidissement qui présente une puissance de dissipation suffisante pour empêcher un échauffement préjudiciable du volume du ski, autour du profilé de carre d'acier. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première face extérieure a une surcote et est adaptée à la deuxième face extérieure, par enlèvement de copeaux. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième face extérieure a une surcote et est adaptée à la première face extérieure, par enlèvement de copeaux. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'égalisation, on usine la première face extérieure, au moins dans la région de la deuxième face extérieure, pour l'amener à sa hauteur. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on amène, au moins la région des carres à une température supérieure à 600 OC. 6 Procédé selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que la température est supérieure à 700 OC. 7 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de trempe est maintenue pendant un certain laps de temps qui est suffisant pour la formation d'austénite, en fonction de la dureté souhai- tée. 8 Procédé selon la revendication 1 ou 3, carac- térisé en ce qu'un dispositif de refroidissement, permet- tant la formation de martensite, agit sur le profilé de carre d'acier, dont la puissance de refroidissement protège la liaison entre le profilé de carre d'acier et le ski, ainsi que le matériau entourant le profilé de carre d'acier, d'une influence thermique indésirable. 9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement comporte des barres métalliques, en particulier en cuivre, qui ont une surface d'application tout contre les deuxième et/ou troisième faces extérieures. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les surfaces d'application sont planes. 11 Procédé selon la revendication 10, caracté- risé en ce que les surfaces d'application se trouvent à une distance minimale de la tache d'impact du rayon laser. 12 Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la surface d'application s'étend au moins jusqu'à proximité du bord des deuxième et/ou troisième faces extérieures des profilés de carres d'acier, qui est éloigné de la zone des bordures. 13 Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la barre métallique présente une saillie, sur sa face tournée vers le ski, qui présente la surface il d'application, et en ce que, par ailleurs, la barre métallique ne touche pratiquement pas le ski. 14 Procédé selon la revendication 13, caracté- risé en ce que la barre métallique ne touche absolument pas le ski, par ailleurs. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la barre métallique présente un chanfrein, sur son côté tourné vers la zone des bordures. 16 Procédé selon la revendication 9, caractérisé 1 o en ce que les barres métalliques sont refroidies. 17 Procédé selon la revendication 16, caracté- risé en ce que les barres métalliques sont refroidies par un liquide. 18 Procédé selon la revendication 16, caracté- risé en ce que le refroidissement se fait par la capacité thermique des barres métalliques. 19 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tache d'impact est orientée vers la deuxième face extérieure. 20 Procédé selon les revendications 1 et 19, caractérisé en ce qu'on procède à la trempe sur une profondeur de plusieurs dixièmes de millimètres. 21 Procédé selon les revendications 1 et 19, caractérisé en ce qu'on procède à la trempe sur une largeur comprise entre 0,3 et 1,8 mm, de préférence sur 1,5 mm environ. 22 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on procède à la trempe jusqu'a une dureté Vickers, comprise entre 600 et 900. 23 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse d'avance est comprise entre 0,5 et 3 m/minute, de préférence égale à 1,5 m par minute environ. 24 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la puissance du rayon laser se situe entre 150 et 600 watts, de préférence autour de 300 watts. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on procède simultanément à la trempe de deux carres d'acier. 26 Procédé selon la revendication 25, caracté- risé en ce que les deux rayons laser nécessaires à cet effet, proviennent du même rayon laser initial. 27 Procédé selon la revendication 25, caracté- risé en ce qu'il s'agit des carres d'acier du même ski. 28 Procédé selon la revendication 25, caracté- risé en ce qu'il s'agit des carres d'acier juxtaposées de deux skis transportés parallèlement entre eux. 29 Procédé selon la revendication 26, caracté- risé en ce que la tache d'impact est plus grande que le foyer, dans le plan focal. 30 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une ou plusieurs des revendications ci-dessus. 31 Utilisation de skis selon une ou plusieurs des revendications ci-dessus pour les compétitions de ski professionnelles. 32 Skis réalisé selon le procédé exposé dans une ou plusieurs des revendications ci-dessus.