Brevet FR2686539A1 — publié le 19930730

PROCEDE DE GRAVURE SUR PIERRE ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN OEUVRE La présente invention a pour objet un procédé de gravure sur pierre et un dispositif pour sa mise en oeuvre. Il serait souhaitable dans de nombreuses applica- tions de pouvoir procéder de façon simple, qu'il s'agisse d'une technique artisanale ou d'une technique industrielle, à la gravure de blocs de pierre, ou de plaques de pierre pour leur procurer une esthétique particulière, ou encore pour leur conférer un caractère antidérapant dans la mesure o des plaques de pierre sont utilisées comme dalles de revêtement de sol. On trouve des applications de pierre gravée dans les revêtements de sol, les revêtements de façades d'im- meubles, ou encore pour la décoration de pierres tombales. Actuellement, il est connu de réaliser la gravure de lettres ou de dessins de petites dimensions au moyen d'abrasifs classiques comme le corindon, le carbure de silicium ou le sable Toutefois, ces abrasifs ne sont pas très agressifs vis-à-vis de matériaux durs comme la pierre, de telle sorte qu'une telle mise en oeuvre ne peut être qu'artisanale Il est également possible de graver un matériau dur tel que la pierre avec des pointes vibrantes en acier ou carbure, ou avec des outils diamantés, ce qui nécessite toutefois la mise en oeuvre d'un matériel coû- teux, manipulé par des opérateurs très bien formés. Le but de l'invention est de fournir un procédé de mise en oeuvre simple et rapide, ne nécessitant pas l'in- tervention d'opérateurs très qualifiés, et permettant un travail, soit à un stade artisanal, soit à un stade indus- triel, avec la possibilité de varier de façon très simple les décors obtenus sur différents supports en pierre. Un autre but de l'invention est de fournir un pro- cédé de gravure qui permette le ménagement d'évidements profonds ou l'ébauche de sculptures sur des pierres tendres ou dures. A cet effet, le procédé qu'elle concerne, consiste à projeter sur la surface de la pierre à graver des particules de grenaille d'acier coulé conservant une forme générale sphérique pendant toute leur durée d'utilisation, possédant une dureté de l'ordre de 460 à 550 Vickers, la projection des particules étant effectuée à une vitesse de l'ordre de 75 à 85 m-5-1, et avec un angle d'incidence com- pris entre 700 et 900. Il est particulièrement important de tenir compte des caractéristiques de ce procédé, notamment en ce qui concerne le caractère sphérique des particules de grenaille pendant toute la durée d'utilisation En effet, dans la mesure o seraient utilisées des particules possédant des surfaces acérées, qui sembleraient à priori plus adaptées pour graver de la pierre, ces particules risquent de venir s'inclure dans la pierre avec les risques de voir ultérieurement de la rouille apparaître20 sur la surface du bloc de pierre. Avantageusement, les particules de grenaille sont en un acier à structure martensitique à haute teneur en carbone, supérieure à 0,85 %. Selon une autre caractéristique de l'invention, les particules de grenaille ont un diamètre compris entre 0,3 et 1 mm, de préférence de l'ordre de 0,6 mm Il est possible de retenir des particules de grenaille selon la spécification SAE J 444: 5230. Selon une autre caractéristique de l'invention, la projection de particules de grenaille est réalisée à l'aide d'une buse disposée entre environ 400 et 800 mm de la surface à graver. Dans la mesure o seulement une partie de la sur- face de la pierre doit être gravée, celle-ci est revêtue d'un cache comportant une ouverture laissant libre la par- tie à graver Ce cache, qui est fixé sur le bloc ou sur la plaque à graver, est réalisé par exemple en matériaux syn- thétiques, et doit posséder de bonnes qualités de résis- tance aux impacts des particules de grenaille métallique. Il est également possible de prévoir des caches en acier. Une installation pour la mise en oeuvre de ce pro- cédé comprend un système de projection de la grenaille, un système de récupération de la grenaille après projection, et des particules de pierre qui se présentent sous forme de poudre, un système de nettoyage et de recyclage de la grenaille, ainsi qu'un système d'aspiration et de filtra- tion des poussières préservant l'air ambiant. Dans le cas d'une application industrielle, le dispositif comprend une enceinte fermée équipée d'un sys- tème de translation des blocs ou des plaques de pierre, et de deux sas disposés en amont et en aval de l'enceinte. Dans un tel cas, la projection de grenaille peut être effectuée à partir d'une turbine centrifuge, d'axe parallèle à la direction de défilement des blocs ou plaques de pierre. Dans le cas d'une installation plus artisanale, avec actionnement manuel, le dispositif travaille en dis- continu La plaque ou le bloc est positionné à l'intérieur de l'enceinte, l'opérateur pouvant intervenir manuellement à l'intérieur de celle-ci, soit en étant muni d'un sca- phandre, soit à l'aide de manchettes qui pénètrent à l'in- térieur de l'enceinte, l'opérateur manipulant manuellement la buse de projection de particules de grenaille, cette projection étant assurée par un système de type sableuse à30 surpression fonctionnant à une pression de l'ordre de 6 bars ( 1 bar = 105 Pa). De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence aux des- sins schématiques annexés représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution du dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé: Figure 1 est une vue en perspective très schéma- tique d'un dispositif de gravure industrielle; Figure 2 est une vue en perspective d'un disposi- tif de gravure artisanale. Le dispositif représenté à la figure 1, est un dispositif à usage industriel pouvant s'adresser essen- tiellement à la gravure de motifs décoratifs sur les plaques de revêtements de façades d'immeubles, ou de motifs utilitaires antidérapant sur les plaques de revête- ment de sol. Ce dispositif comprend une enceinte de grenail- lage, équipée d'un dispositif de transport 3 en continu, à vitesse réglable, destiné à déplacer les plaques de pierre 4 à l'intérieur de l'installation En amont et en aval de l'enceinte 2, sont disposés deux sas 5 permettant au dispositif de travailler en continu. Comme montré au dessin, chaque plaque 4 peut être revêtue d'un cache 6 dans lequel sont ménagées des ouver- tures 7 laissant apparentes les parties de la surface de la plaque sur lesquelles une gravure doit être réalisée. La partie supérieure de l'enceinte 2 est équipée d'une turbine centrifuge 8, dont l'axe est parallèle à la direction de défilement des plaques, et centrée sur le passage des plaques, à une distance d'environ 800 mm du plan de défilement. La turbine doit projeter environ 100 kg de gre- naille à la minute, cette quantité pouvant varier entre 60 et 300 kg suivant le rendement demandé, à une vitesse d'environ 80 m-5-1. Pour un débit de 100 kg de grenaille par minute, et pour obtenir une profondeur de gravure de 0,5 à 1 mm, la vitesse de défilement doit être réglée entre 0,4 et 1,6 m/mn, ceci en fonction de la dureté de la pierre à graver. L'intérieur de l'enceinte est reliée à un disposi- tif de filtration comportant un cyclone 9, des filtres 10, et une centrale d'aspiration 12 L'extrémité inférieure de l'enceinte 2 est conformée en trémie 13, dans le fond de laquelle est disposée une vis sans fin 14, amenant les particules de grenaille et les particules de pierre à l'extrémité inférieure d'un élévateur à godets 15 En par- tie haute, les particules sont reprises par une vis sans fin 16 qui les amène à un dispositif de séparation à air 17, l'air aspiré à travers le rideau de grenaille déviant les particules légères vers l'arrière d'o elles retombent en partie dans le bac 18, les plus fines étant entraînées vers le cyclone 9 et le dépoussiéreur 10. A titre d'exemple, pour le débit indiqué précédem- ment, la consommation de grenaille est d'environ 2 kg par heure de travail, temps pendant lequel peuvent être gra- vées une centaine de plaques de 400 x 400 mm en pierre de dureté moyenne La consommation de grenaille est tout à fait modérée puisqu'elle est donc de l'ordre de 20 g par plaque. La figure 2 représente un dispositif visant plus spécialement des applications artisanales, dans lequel les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références que précédemment Ce dispositif vise plus spécialement la gra- vure de motifs ou d'inscriptions personnalisées, comme tel est le cas en art funéraire, ou l'évidement de blocs25 divers, tels que des cendriers, ou encore l'ébauche d'ob- jets sculptés avant finition manuelle par des procédés classiques. L'enceinte de grenaillage 22 comporte dans ce cas un hublot 23 permettant à l'opérateur de suivre l'opéra- tion de gravure, et deux manchettes 24, permettant à l'opérateur de manipuler une lance 25 dont l'extrémité libre est équipée d'une buse 26 de projection des parti- cules de grenaille. Etant donné qu'il s'agit d'une gravure artisanale, l'installation est arrêtée à la fin de chaque opération de gravure pour réaliser le retrait de la plaque gravée, et la mise en place d'une nouvelle plaque qui, dans ce cas, est supportée par un chariot 27 La mise en pression des particules est réalisée par un appareil 28 de type sableuse à surpression fonctionnant avec une pression de l'ordre de 6 bars, de façon à avoir une pression à la buse 26 de 5 à 5,5 bars La buse est une buse Venturi longue, d'un diamètre de l'ordre de 10 mm. Pendant l'opération de gravure, la buse est main- tenue aussi perpendiculaire que possible à la surface de la pierre, à une distance de l'ordre de 40 à 80 cm, et est animée d'un mouvement de balayage rapide et croisé pour obtenir une bonne régularité de la gravure. A titre indicatif, une gravure d'une profondeur de 1 mm d'une surface totale de 200 cm 2 sur une plaque de 400 x 400 mm, demande moins de 2 mn avec une consommation de particules de grenaille de l'ordre de 20 g. Ces valeurs sont données à titre indicatif puisque l'attaque d'une surface polie est plus lente que celle d'une surface brute En travail d'évidement, il est pos- sible d'enlever plusieurs décimètres cubes par heure. Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante, en fournissant un procédé et un dispositif pour la mise en oeuvre de celui-ci, de conception simple, assurant d'ex- cellents résultats même lorsque la mise en oeuvre est effectuée par un personnel peu expérimenté. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce dispositif, décrites ci-dessus à titre d'exemples, elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 Procédé de gravure sur pierre, caractérisé en ce qu'il consiste à projeter sur la surface de la pierre à graver ( 4) des particules de grenaille d'acier coulé conservant une forme générale sphérique pendant toute leur durée d'utilisation, possédant une dureté de l'ordre de 460 à 550 Vickers, la projection des particules étant effectuée à une vitesse de l'ordre de 75 à 85 m-5-1, et avec un angle d'incidence compris entre 700 et 90 . 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules de grenaille sont en un acier à structure martensitique à haute teneur en carbone, supé- rieure à 0,85 %. 3 Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que les particules de gre- naille ont un diamètre compris entre 0,3 et 1 mm. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les particules de grenaille ont un diamètre de l'ordre de 0,6 mm. 5 Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser la projection des particules de grenaille à l'aide d'une buse disposée entre environ 400 et 800 mm de la surface à graver.25 6 Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que, dans la mesure o seu- lement une partie de la surface de la pierre doit être gravée, celle-ci est revêtue d'un cache comportant une ouverture laissant libre la partie à graver. 7 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caracté- risé en ce qu'il comporte une enceinte fermée ( 2, 22) équipée d'un support ( 3, 27) pour la pierre ( 4) à graver, d'une buse de projection de particules de grenaille d'acier sous pression, d'un système ( 14-16) de récupéra- tion de la grenaille, après projection sur la pierre, et des particules de pierre, et d'un système ( 17) de filtra- tion des poussières et de séparation des particules de pierre se présentant sous forme de poudre et des parti- cules de grenaille avec recyclage de ces dernières. 8 Dispositif selon la revendication 7, caracté- risé en ce que, dans le cas d'une installation indus- trielle, l'enceinte ( 2) est équipée d'un système ( 3) de translation des blocs ou plaques de pierre, et de deux sas ( 5) disposés en amont et en aval de l'enceinte. 9 Dispositif selon la revendication 8, caracté- risé en ce que le système de projection de particules de grenaille comprend une turbine centrifuge ( 8) d'axe paral- lèle à la direction de défilement des blocs ou plaques de pierre ( 4). 10 Dispositif selon la revendication 7, caracté- risé en ce que, dans le cas d'une installation plus simple, le bloc ou la plaque de pierre est fixe à l'inté- rieur de l'enceinte, la buse de projection ( 25, 26) est mobile, et la projection des particules est réalisée à l'aide d'un dispositif ( 28) de type sableuse à surpres- sion.