Brevet FR2657031A2 — publié le 19910719

FR 2657031 A2 19910719 FR 9001014 A 19900115 PROCEDE DE REALISATION D'UNE LIGNE DE DECHIREMENT NON COUPANTE ET PRODUITS OBTENUS. Le procédé et le produit qui font l'objet de la présente invention constituent des perfectionnements des procédés et produits décrits dans la demande de brevet français n0 88-12547. L'invention principale décrite dans la demande ci-dessus donne une solution pour l'obtention de lignes de déchirement non blessantes après déchirement, sur des produits métalliques minces, par exemple des récipients ou des capsules à ouverture facile. La solution de l'invention principale consiste en un procédé de réalisation d'une ligne de déchirement d'un produit métallique inférieure ou égale à 1 mm, caractérisé en ce qu'on comprime ce produit métallique entre un relief allongé étroit et une succession de reliefs et de creux alternés disposés en face de ce relief étroit, les dénivellations entre lesdits reliefs et creux alternés étant transversales par rapport audit relief étroit, et l'effort de compression étant tel que les épaisseurs minimales dudit produit métallique après compression sont comprises entre 0,01 et 0,15 mm. Ce procédé a étéexpérimenté sur l'aluminium de pureté 99,5 % et sur de l'aluminium allié à l'état recuit comme à l'état écroui, et il donne un résultat tout à fait surprenant : le déchirement des produits ainsi façonnés donne des bords et des tranches de déchirure ne comportant pas d'aspérités blessantes pour les doigts. La transformation causée par la compression du produit entre les reliefs particuliers de l'invention et son effet supprimant les aspérités coupantes ne sont qu'imparfaitement compris par les essais et les examens décrits, mais ses conditions essentielles ont été dégagées de sorte que l'application du procédé à tout produit métallique rencontrant des problèmes de déchirure blessante ou coupante doit être proposée. De façon résumée, l'effet de la compression du produit métallique traité est le suivant : le relief allongé étroit appuie fermement le produit métallique contre chaque relief sur lequel bute ce produit et il l'entaille alors profondément, en fonction de la nature et de la géométrie de ce relief étroit et de l'effort de compression. En continuité dans l'espace et éventuellement le temps, le relief allongé étroit tend à repousser la portion adjacente du produit métallique dans le creux succédant au relief, ce qui entraîne une flexion du produit dans ce creux dépendant de la longueur de ce creux, qui est aussi ltécartement des deux reliefs successifs, avec un entaillage plus faible et éventuellement interrompu de cette portion adjacente. Les portions du produit métallique peu ou pas entaillées assurent sa solidité pour les transports et le ou les façonnages complémentaires, par exemple le sertissage d'une capsule sur le goulot d'une bouteille. Ces portions doivent en même temps être faciles à rompre, essentiellement par effort de cisaillement, dans le processus de déchirement. L'objectif des mesures qui suivent est d'obtenir un déchirement facile et sans aspérité agressive avec en même temps une résistance à la traction encore suffisante. De façon générale, les reliefs et les creux alternés utilisés dans le procédé de l'invention se succèdent selon un pas typiquement compris entre 0,5 et 10 mm, l'écartement des reliefs, qui est la longueur des creux venant en face du relief allongé étroit et conditionne ainsi la longueur des portions assurant la résistance résiduelle à la traction du produit, étant compris entre 0,2 et 4 mm. En vis-à-vis, le relief allongé étroit a, pour sa solidité et pour le bon contrôle des profondeurs d'entaille, un profil en V d'angle total 50 à 1100 avec un rayon d'extrémité de 0,03 et 0,15 mm. Dans le cas où le produit métallique est en fer blanc ou en aluminium ou alliage, métaux en alliages qui ont un comportement voisin vis-à-vis des problèmes de déchirement et des déformations décrite, et a une épaisseur comprise entre 0,06 et 0,4 mm, les mesures précédentes restent valables, et des conditions préférentielles sont précisées ci-après. Un cas intéressant est alors celui où le produit est un récipient, par exemple une boîte de conserve, ou une capsule. Selon la présente invention, il convient alors que lesdits reliefs et creux alternés soient portés par un mandrin ou poinçon emboîté, avec un jeu diamétral inférieur à 0,5 mm , dans le corps dudit récipient ou la jupe de ladite capsule, ledit relief allongé étroit étant porté par un corps extérieur qui, lors de la compression, est en rotation relative par rapport à ce mandrin ou ce poinçon. Cette disposition est de beaucoup préférable à la disposition inverse recommandée dans la demande principale, disposition inverse dans laquelle le relief allongé étroit est porté par le mandrin ou poinçon tandis que les reliefs et creux alternés sont portés par le corps extérieur en rotation relative par rapport à ce mandrin ou poinçon. Cette disposition nécessiterait un jeu diamétral du mandrin typiquement supérieur à 2mm. Les essais sur des capsules en Al décrits dans la demande principale (son Exemple 1) ont en effet été poursuivis sur plusieurs centaines de capsules, ils étaient faits en utilisant la disposition inverse rappelée ci-dessus et ont abouti à un certain nombre de lignes de déchirement irrégulières. L'étude des échantillons défectueux a montré qu'il se produisait parfois des dérapages de la capsule par rapport au relief allongé étroit porté par le poinçon, de sorte que au deuxième tour de la capsule par rapport au corps extérieur, qui est une molette folle portant les reliefs et creux alternés, la bande de déchirement déjà façonnée sort de l'alignement desdits reliefs de la molette et du poinçon, les reliefs de cette bande étant abîmés ou détruits.Autrement dit, avec cette disposition dite inverse, le façonnage d'une ligne de déchirement en plus d'un tour aboutit assez facilement à une dégradation de ladite ligne de déchirement. Au contraire avec la disposition nouvelle recommandée, les résultats restent constamment bons quel que soit le nombre de tours de rotation relative de la capsule par rapport à la molette ou corps extérieur portant le relief allongé étroit. Pendant le travail, la capsule est appuyée contre le poinçon ou mandrin par la compression de la molette, et elle tourne avec le mandrin. Le résultat constaté est à rapprocher du fait que la disposition maintenant adaptée place la succession des reliefs et creux procurant le plus d'accrochage à l'intérieur sur le mandrin, tandis que le relief allongé permettant des glissements est maintenant sur l'outil extérieur, cette disposition permettant en outre un jeu faible de la capsule par rapport au mandrin.Cette remarque après coup ne permet toutefois pas de prévoir le résultat surprenant atteint : à savoir des lignes de déchirement de bonne qualité, indépendamment du nombre de tours de leur façonnage, sur des séries importantes de capsules. De préférence, les reliefs et les creux alternés sont formés par des dents ayant chacune deux bords parallèles faisant un angle constant avec la direction du relief allongé étroit dans la position de compression, ces dents étant alternées avec des creux de longueurs 0,3 à 1,5 mm, le pas (dent + creux) étant de 0,5 à 3 mm. Des bords de dents à peu près perpendiculaires à la direction du relief allongé sont préférés lorsqu'on réalise une seule ligne de déchirement et conviennent lorsqu'on réalise à la fois plusieurs lignes de déchirement. Selon une disposition avantageuse, les reliefs et creux alternés forment une bague moletée étant disposée perpendiculairement à l'axe sont portés par un mandrin ou poinçon rotatif perpendiculairement à son axe de rotation, et le relief allongé étroit est porté par une molette folle dont l'axe de rotation est parallèle à l'axe de rotation du mmandrin pendant la compression, laquelle serre localement le corps du récipient ou la jupe de la capsule entre ledit relief allongé étroit et la bague moletée. De façon habituelle, le produit en fer blanc ou en aluminium ou alliage étant d'épaisseur comprise entre 0,08 et 0,3 mm, l'effort de compression est réglé de façon à obtenir des épaisseurs minimales après compression comprises entre 0,01 et 0,08 mm. Selon un cas particulier du procédé utilisant un mandrin rotatif et une molette folle, le mandrin porte 2 bagues moletées et la molette porte 2 reliefs périphériques étroits venant en face desdites bagues moletées de façon à réaliser simultanément les 2 bords de déchirement d'une languette déchirable du récipient ou de la capsule. Les bords transversaux des dents des deux bagues moletées peuvent être soit inclinés symétriquement par rapport à la direction des reliefs périphériques de la molette, de façon à tenir encore mieux le métal et à réaliser des bords de déchirement bien parallèles, ces inclinaisons étant typiquement de 5 à 400 par rapport à la perpendiculaire à cette direction des reliefs périphériques, soit non inclinés. L'invention principale a encore pour objet les produits métalliques réalisés, d'épaisseur inférieure ou égale à 1 mm, comprenant au moins une ligne de déchirement présentant sur une face une ligne d'entaille comportant des portions profondes d'épaisseur à fond d'entaille comprises entre 0,01 et 0,15 mm alternées avec des portions pleines ou plus faiblement entaillées de longueurs selon cette ligne d'entaille comprises entre 0,2 et 4 mm, avec un pas compris entre 0,5 et 10 mm. Ces produits sont aussi reconnaissables par leur autre face qui présente au droit de cette ligne d'entaille des marques transversales et des ondulations longitudinales accompagnant ces marques, les unes et les autres étant de même pas que les portions profondes de la ligne d'entaille. Dans le cas d'un produit en fer blanc ou en aluminium ou alliage et d'épaisseur typiquement comprise entre 0,08 et 0,3 mm dans la portion de déchirement, les valeurs précédentes sont de préférence - épaisseur à fond d'entaille des portions profondes de la ligne d'entaille de la ligne de déchirement : 0,01 à 0,08 mm - longueur unitaire des portions pleines ou faiblement entaillées situées entre ces portions profondes : 0,3 à 1,5 mm; - ces portions profondes de la ligne d'entaille et ces portions pleines ou faiblement entaillés étant disposées selon un pas de répétition de 0,5 à 3 mm. Lorsque ce produit est une boîte de conserve ou une capsule, la ligne de déchirement de l'invention étant située sur le coprs de la boîte ou sur la jupe de la capsule, le ligne d'entaille de cette ligne de déchirement est située selon la présente invention sur la face extérieure de ce corps ou de cette jupe et les marques transversales et ondulations longitudinales correspondantes sont particulièrement visibles sur sa face intérieure. Dans ce cas aussi bien que dans le cas général, la surface extérieure du côté de l'entaille présente également de petites ondulations, le repérage des ondulations de l'autre face étant toutefois plus facile car elles accompagnent le marquage de cette face par les bords transversaux des dents qui l'ont comprimée. Dans le cas d'un tel corps de boîte de conserve ou d'une telle jupe de capsule, on peut avoir 2 lignes de déchirement formant les bords d'une languette déchirable, comme déjà indiqué et illustré plus loin par un nouvel exemple. Les avantages de l'invention sont rappelés - obtention surprenante de lignes de déchirement donnant des déchirures sans aspérités blessantes - ces lignes de déchirement sont étanches, à la différence des lignes de faiblesse comportant des ponts - réalisation particulièrement simple, ne mettant en oeuvre que des outillages courants, pendant un temps très court : soit une seule compression, particulièrement dans le cas d'un produit plat, soit un travail en rotation sur un à quelques tours - résistance mécanique en travers de la ligne de déchirement encore suffisante. L'invention s'applique à tous les métaux ou alliages dont la nature et l'état conduit à des aspérités blessantes au déchirement. Elle est particulièrement importante dans le cas d'emballages de grande diffusion, typiquement en fer blanc ou en aluminium ou alliage contenant au moins 97 % d'Al. EXEMPLE ET EXAMENS Le présent exemple et les examens associés diffèrent de ceux de la demande principale notamment par l'interversion des moyens de façonnage des lignes de déchirement des capsules, la molette portant ici les reliefs allongés étroits et le poinçon ou mandrin rotatif portant des bagues moletées venant en face desdits reliefs étroits. La plupart des chiffres repères des dessins reprennent ceux de la demande principale avec un "O" en suffixe, car il s'agit d'un nouvel exemple avec les interversions ci-dessus, même lorsque les dessins sont similaires aux précédents. La figure 1 représente le poinçon et la molette utilisés dans les essais, en vue extérieure partielle. La figure 2 représente une capsule avec sa languette déchirable, vue extérieurement sur la J vue de droite et vue intérieurement sur la X vue de gauche. La figure 3 représente une coupe selon l'axe d'un bord de déchirement de la languette précédente. Les figuresz 4 et 5 représentent deux coupes de la zone ou ligne de déchirement perpendiculaire à la coupe précédente et passent respectivement par les lignes AA et BB. La figure 6 représente le contour, selon l'épaisseur, d'une languette déchirée, au projecteur de profil. La figure 7 représente la tranche rompue d'une telle languette. La figure 8 est une coupe perpendiculaire à la vue précédente, passant par le milieu CC de sa portion rompue par cisaillement. EXEMPLE On a effectué un façonnage complémentaire des capsules en utilisant, selon l'invention : (figure 1) - une molette 10 folle autour de son axe de rotation 140 portant deux reliefs périphériques parallèles 20 et 30 d'entr'axe e' = 15 mm dépassant de la surface cylindrique 40 de la molette 10 de 0,5 et de profil d'extrémité 50 en V à 900 avec un plat de 0,02 mm, - un poinçon conique 50 ou mandrin rotatif autour d'un axe 70, portant 2 bagues moletées affleurantes parallèles 80 et 90 d'entr'axe 15 mm et de largeur 2 mm de denture oblique de pas 1 mm avec des dents 100 de largeur 0,2 mm. La hauteur des dents 100 était de 0,9 et les creux 110 entre dents de largeur 0,8 mm avec des bords inclinés. Les bords transversaux 120 des dents 100 faisaient + 100 et - 100 par rapport à l'axe du poinçon 60, respectivement pour chacune des bagues moletées 80 et 90. Pour le façonnage des lignes de déchirement, on a coiffé le poinçon 60 d'une capsule 130 (figure 2), celle-ci épousant le poinçon sans jeu, on a fait tourner ce poinçon 60 à 1200 tours/minute et on a appliqué contre lui la molette 10, l'axe de rotation 140 de cette molette 10 étant parallèle à la génératrice 35 des molettes 80 et 90 au poinçon 60. L'effort d'application de la molette était de 4 daN. La compression par cette molette a été arrêtée pour chaque capsule après un nombre variable de tours, au minimum 1 tour. Ce nombre de tours n'a pas eu d'influence sur le comportement au déchirement. Après façonnage des lignes de déchirement 150 et 160 , on a poinçonné en complément l'ouverture 170 et l'amorce ou extrémité 180 de la languette déchirable 190 dont la préparation est ainsi terminée. Les bords de déchirement de cette languette 190 sont visibles extérieurement ( vue de droite de la figure 2). Les deux lignes d'entraille extérieures 191 présentant en alternance des parties profondes 192 et des rétrécissements tels que 193, 194 et 195, ces rétrécissements correspondent aux petits reliefs intérieurs 196 et 197 des lignes de déchirement 150 et 160 ( vue de gauche de la figure 2). RESULTATS DE DECHIREMENT ET EXAMENS Sur la figure 3, qui représente une coupe longitudinale d'une zone ou ligne de déchirement telle que 160 passant par la ligne des entailles produites par l'extrémité 50 du profil en V à 900 du relief périphérique 30 de la molette 60 (figure 1 et 2), on voit plus précisément l'alternance de portions en Al 200 comportant dans le plan de coupe une entaille 210 de profondeur faible 0,02 mm (figure 5) avec une épaisseur non entaillée 220 de 0,14 mm, et de portions fortement entaillées 230 d'épaisseur résiduelle à fond d'entaille 0,02 mm avec une épaisseur de 0,16 mm au bord de l'entaille. La figure 4 montre le profil de l'entaille ou gorge correspondante 240 avec ce fond d'entaille 250 d'épaisseur 0,02 mm.Sur la figure 3, on voit que les déformations causées par la compression de la jupe 260 (figure 2) de la capsule 130 entre le relief 30 et la bague moletée 90 sont : des ondulations longitudinales 270 des surfaces endroit et envers affectant la zone comprimée et ses alentours, les changements brusques de pente 280, qui correspondent à l'impact des bords transversaux 120 des dents 100, se traduisant par ou constituant des marques particulièrement visiblees sur la face externe de la capsule 130. Les bords à angle fr = 300 des portions peu entaillées 200 correspondent aux bords inclinés des creux de la bague moletée 90. Le pas des portions 200 et 230 est de 1 mm comme le pas des reliefs de cette bague 90. Les essais de déchirement des languettes 190 de cinquante capsules 130 préparées selon le procédé décrit ont tous conduit à des déchirures légèrement rugueuses mais non coupantes. La figure 6 montre le contour d'une languette 190 déchirée selon son épaisseur au projecteur de profil : l'épaisseur apparente varie de 0,07 à 0,22 mm, ce qui est dû essentiellement aux déformations déjà signalées et à celles causées par le déchirement. Sur la figure 7, représentant une partie du bord déchiré 290 de la languette 190, les' deux zones 300 et 310 présentant des stries longitudinales 320 correspondent à une face à 450 de deux entailles profondes voisines 240, tandis que la zone intermédiaire 330 correspond à du métal non incisé rompu. Les stries 320 sont dues à l'enfoncement du relief 30 de la molette. Avec la coupe perpendiculaire de la figure 8, on voit que ce métal rompu 330 a la forme d'une lèvre rabattue, qui est en continuité avec le fond d'entaille 250 rompu de la portion fortement entaillée (figures 8 et 7). Le décalage d' entre la pointe de la lèvre 330 et la déchirure du fond d'entaille 250 est de 0,10 mm. Ainsi pour les lignes de déchirement de l'invention, leur mode de rupture particulier et les dénivellations dans la zone de déchirement semblent jouer un rôle important dans la non agressivité des bords déchirés. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'une ligne de déchirement d'un récipient ou une capsule (130) en fer blanc ou en aluminium ou alliage d'épaisseur comprise entre 0,06 et 0,4 mm, caractérisé en ce que on comprime ce produit métallique (130) entre un relief allongé étroit (20,30) et une succession de reliefs (100) et de creux (110) alternés disposés en face de ce relief étroit (20, 30), les dénivellations entre lesdits reliefs (100) et creux (110) alternés étant transversales par rapport audit relief étroit (20, 30) et l'effort de compression étant tel que les épaisseurs minimales dudit produit métallique (130) après compression soient comprises entre 0,01 et 0,15 mm, selon la revendication 4 de la demande de brevet principale, et dans lequel lesdits reliefs (100) et creux (110) alternés sont portés par un mandrin ou poinçon (60) emboîté avec jeu diamétral inférieur à 0,5 mm dans le corps dudit récipient ou la jupe (260) de ladite capsule (130), ledit relief allongé étroit (20, 30) étant porté par un corps (10) qui est en rotation relative par rapport à ce mandrin ou poinçon (60). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les reliefs (100) et les creux (110) alternés se succèdent selon un pas compris entre 0,5 et 10 mm, l'écartement des reliefs (100) ou longueur des creux (110) étant compris entre 0,2 et 4 mm. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le relief allongé étroit (20, 30) a un profil en V d'angle total 50 à 1100 avec un rayon d'extrémité de 0,03 à 0,15 mm. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les reliefs (100) et les creux (110) alternés sont formés par des dents (100) ayant chacune deux bords parallèles (120) faisant un angle constant avec la direction du relief allongé étroit (20, 30) dans la position de compression, ces dents (100) étant alternées avec des creux (110) de longueurs 0,3 à 1,5 mm selon un pas de 0,5 à 3 mm. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le poinçon (60) est rotatif, les reliefs (100) et creux (110) formant une bague moletée (80, 90), étant disposés perpendiculairement à l'axe de rotation de ce poinçon (60) et le relief allongé étroit (20, 30) étant porté par une molette folle (10) dont l'axe de rotation (140) est parallèle à l'axe de rotation (70) du poinçon (60) pendant la compression, le corps du récipient ou la jupe (260) de la capsule (130) étant alors serré entre ledit relief allongé (20, 30) et ladite bague moletée (80, 90). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le récipient ou la capsule a une épaisseur comprise entre 0,08 et 0,3 mm, l'effort de compression étant réglé de façon à obtenir des épaisseurs minimales après compression comprises entre 0,01 et 0,08 mm. 7. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le poinçon rotatif (60) porte 2 bagues moletées (80) et (90) et la molette porte 2 reliefs périphériques étroits (20 et 30) venant en face desdites bagues moletées (80) et (90) de façon à réaliser simultanément les 2 bords de déchirement (150 et 160) d'une languette déchirable (190) dudit récipient ou de ladite capsule (130). 8. Boîte de conserves ou capsule (130) en fer blanc ou en aluminium ou alliage d'épaisseur comprise entre 0,08 et 0,3 mm, comprenant au moins une ligne de déchirement (150, 160) donnant des bords déchirés sans aspérités blessantes, ligne (150, 160) présentant sur une face une ligne d'entaille (191) comportant des portions profondes (230) d'épaisseur à fond d'entaille (250) comprise entre 0,01 et 0,08 mm alternées avec des portions pleines ou plus faiblement entaillées (200) de longueurs selon cette ligne d'entaille (160) comprises entre 0,3 et 1,5 mm, avec un pas compris entre 0,5 et 3 mm, selon la revendication 12 de la demande de brevet principale, ladite ligne d'entaille (191) étant située sur la face extérieure du corps de ladite boîte ou de la jupe (260) de ladite capsule (130), et la face intérieure dudit corps ou de ladite jupe (260) présentant au droit de ladite ligne d'entaille (191) des marques transversales (280) et des ondulations longitudinales (270), les unes (280) et les autres (270) de même pas que les portions profondes (230) de ladite ligne d'entaille (191). 9. Boîte ou capsule selon l'une quelconque des revendications 8, portant 2 lignes de déchirement (150 et 160) formant les bords d'une languette déchirable (190).