Brevet FR2821617A1 — publié le 20020906

Procédé pour le formage partiel de verre plat ou de pièces similaires en vitrocéramique ainsi que dispositif pour la mise en ceuvre dudit procédé. La présente invention concerne un procédé pour le formage partiel ou local de verre plat ou de pièces similaires en vitrocéramique. L' invention concerne également un dispositif pour la mise en _uvre dudit procédé de formage partiel ou local de verre plat ou de pièces similaires en vitrocéramique. Le verre plat préformé, qu'il se présente sous la forme de feuilles ou de bandes continues, voire les pièces en vitrocéramique ayant une conformation similaire, doivent fréquemment être déformoes localement en accord avec leur utilisation finale. Des déformations de ce type sont souhaitables par exemple pour relever le bord d'un trou, façonner un rebord extérieur ou encore pour réaliser des cavités ou des reliefs dans des plateaux de tables en verre, des portes en verre ou des tables de cuisson en vitrocéramique. Dans la pratique, on recourt pour ce faire à divers procédés de formage, les déformations étant obtenues selon l'état de la technique par formage par gravité, par repoussage, par pressage ou par formage par dépression. Un inconvénient majeur des procédés de formage par gravité est le faible taux de déformation qui peut être obtenu et la capacité limitée à épouser des arêtes vives ou de faibles rayons. Un inconvénient inhérent aux procédés de formage par repoussage ou par pressage est le contact des deux faces de la pièce en verre ou en vitrocéramique avec le matériau du moule ou de la matrice et la moindre qualité d'état de surface qui en découle. L'inconvénient du formage par dépression, enfin, réside dans la nécessité d'un contact parfait au niveau du bord de la pièce en verre ou en vitrocéramique entourant la zone à mettre en forme, ceci afin d'éviter des pertes de dépression au début du processus de formage. C' est pourquoi le procédé n'est habituellement utilisé que pour aspirer la masse ramollie de verre ou de vitrocéramique dans des cavités d'un moule, dont le bord est plat. La demande de brevet DE 25 28 421 A1 divulgue un procédé ainsi qu'un dispositif associé pour la fabrication de corps en verre pour des canons à électrons, en particulier de parties de tubes cathodiques, selon lequel on fixe au niveau de son bord, dans un dispositif de bridrage, une feuille de verre essentiellement plane, en tant que produit de départ (produit semi-fini), on la chauffe à l' aide d'un brûleur jusqu'à une température supérieure au point de ramollissement du verre, à la suite de quoi on lui donne une préforme à l'aide d'un poinçon de forme adaptée. Le dispositif de bridage, d'un point de vue général, peut étre agencé de manière à permettre l' application d' une pression positive ou d' une pression négative dans la chambre prévue au-dessous de la feuille de verre, pression qui permet d'influer sur le processus de déformation de la feuille de verre. En ce qui concerne le cas avec pression négative, le document décrit concrètement un processus de formage par dépression. Ce procédé connu, cependant, n'est pas applicable pour le formage partiel de verre plat ou de pièces similaires en vitrocéramique. Partant de là, la présente invention a pour but de perfectionner le procédé présenté en introduction, voire d'agencer le dispositif associé audit procédé, afin de pouvoir réaliser avec une certaine souplesse de mise en _uvre, dans du verre plat ou dans des pièces similaires en vitrocéramique, des formes concaves ou convexes complexes, avec un contact entre outil et pièce seulement au niveau de l'une des faces de la pièce formée. Le problème posé est résolu, avec un procédé pour le formage partiel de verre plat ou de pièces similaires en vitrocéramique, comportant les étapes suivantes: disposition du verre plat ou de la pièce similaire en vitrocéramique à plat sur une table plane, pourvue d'ouvertures de formage dans la zone de formage, production d'une dépression dans la chambre au-dessous de la table, qui assure l'immobilisation du verre plat ou de la pièce similaire en vitrocéramique sur ladite table, chauffage partiel du verre plat ou de la pièce similaire en vitrocéramique dans la zone de formage, jusqu'au ramollissement du verre ou de la vitrocéramique, application contre le verre plat ou la vitrocéramique, par le dessous, avec une course prédétermince, à travers les ouvertures de formage, de poinçons de formage, accompagnée simultanément d'une dépression dans la chambre au-dessous de la table, refroidissement de la déformation réalisce à l' aide du poinçon et de la dépression, retrait des poinçons de la zone de formage solidifiée et démoulage du verre plat ou de la pièce en vitrocéramique mise en forme partiellement ou localement. Sur le plan du dispositif, le problème posé est résolu à l' aide d'un dispositif comportant: une table plane, continue, pour recevoir à plat le verre plat ou la pièce similaire en vitrocéramique à mettre en forme localement, laquelle table est disposée au-dessus d'une chambre étanche à l'air et présente au moins localement une ouverture de formage, un poinçon qui est monté avec un jeu périphérique prédéterminé dans l'ouverture de formage concernée, de manière telle que, dans la position de départ, la face supérieure dudit poinçon monté sur une embase et la face supérieure de la table soient situces dans un même plan et que ledit poinçon puisse étre déplacé à la hauteur souhaitée, un dispositif de génération de vide pour produire une dépression dans la chambre étanche à l'air, des dispositifs de chauffage pour chauffer partiellement la pièce en verre ou en vitrocéramique, dans la région de l'ouverture de formage, préalablement à l'opération de formage et des dispositifs de démoulage de la pièce en verre ou en vitrocéramique. L' invention permet non seulement de réaliser des formes concaves par formage par dépression dans des cavités, mais aussi de réaliser simultanément des formes en relief, avec de faibles rayons et des contours complexes, cela avec chaque fois un contact avec l'outil, lO seulement au niveau de la face inférieure de la pièce. Conformément à un agencement particulier du procédé selon l'invention, on obtient un chanffage rapide et efficace grâce à des émetteurs IR ou à des brûleurs à gaz qui chanffent localement la pièce. Un formage respectant fidèlement les contours peut 8tre obtenu en chauffant localement le matériau vitreux ou vitrocéramique jusqu'à l'obtention d'une viscosité dudit matériau inférieure à 106 dPa*s. Dans le cas de verres de base pour vitrocéramiques, compte tenu de la propension élevée à la cristallisation de ceux-ci, le chanffage est réalisé dans un intervalle de temps inférieur à 30 s. Afin de réduire les durées de cycle, conformément à une variante du procédé selon l' invention, on renforce le refroidissement de la partie déformée par un soufflage à l'air. Afin d' assurer un démoulage sûr de la pièce en verre/vitrocéramique déformée localement, on active des doigts de démoulage etlou on applique de l'air sous pression. De même divers aménagements sont possibles au niveau du dispositif selon l'invention. Afin de garantir une durée d'outil maximale, la table plane et le poinçon du dispositif sont réalisés en un matériau réfractaire, par exemple en un métal résistant aux températures élevées, ou en un matériau céramique. Le poinçon de formage peut être actionné de manière particulièrement simple au moyen d'un plateau d'appui mobile dans la direction verticale, disposé dans la chambre étanche à l'air, qui porte des poussoirs placés sous les poinçons, la longueur desdits poussoirs déterminant la hauteur de la déformation réalisée. Afin de garantir un appui ferme des pièces en verre ou en vitrocéramique lors du formage, conformément à une variante de réalisation de l' invention, la table et/ou le poinçon sont pourvus de trous supplémentaires et/ou sont réalisés en un matériau poreux. Afin d'assurer un démoulage sûr des pièces en verre/vitrocéramique déformées localement, le dispositif de démoulage comporte au moins un doigt de démoulage, une application d' air sous lO pression étant également possible comme mesure complémentaire ou comme solution alternative. L' invention est décrite de manière détaillée dans ce qui suit à l' aide d'un exemple de réalisation représenté sur le dessin. La figure unique montre une vue en coupe longitudinale schématique d'un dispositif selon l'invention. Le dispositif comporte une table l plane, de préférence en métal résistant aux températures élevées, par exemple en acier allié avec 17 % de chrome, ou en un matériau céramique, par exemple en oxyde de silicium, qui est disposée au-dessus d'une chambre 2 étanche à l'air et est pourvue de plusieurs ouvertures 3 (trous). Dans les trous sont montés des poinçons de formage 4, de préférence réalisés en les mêmes matériaux que ceux indiqués plus haut, qui reposent sur une embase et dont la face supérieure, au début du processus de formage, est située dans le méme plan que la face supérieure de la table 1. Ainsi une feuille de verre 5 plane à mettre en forme localement peut reposer à plat sur la table. En appliquant une dépression dans la chambre 2 sous la table l, la feuille de verre S est aspirée et tenue sur ladite table 1. La feuille de verre 5 est chauffée à l'aide d'une source de chaleur, de préférence à l' aide d'une source de rayonnement IR ou d'un brûleur à gaz, au moins dans la zone de formage, jusqu'au ramollissement, c'est-à-dire que la viscosité du verre doit de préférence demeurer inférieure à 106 dPa*s. Dans le cas de verres de base pour vitrocéramiques, compte tenu de la propension élevoe à la cristallisation de ceux-ci, le processus de chauffage jusqu'aux environs de 1000 C doit se dérouler très rapidement ( nécessaires (jusqu'à 1 MW/m2). Puis on élève un plateau d'appui 6, qui est logé dans la chambre 2 et porte des poussoirs 7 disposés sous les poinçons, de préférence tenus par une force magnétique ou par une liaison mécanique, de telle sorte que les poinçons 4 soient déplacés de la course de formage souhaitée par les poussoirs 7. En utilisant des longueurs de poussoirs différentes, il est possible d'obtenir avec plusieurs poinçons 4 différentes hauteurs de déformation avec un même plateau d'appui 6,. A travers la fente entre le poinçon 4 et l'ouverture 3 concernée dans la table 1, ainsi que par des trous supplémentaires et/ou à travers le matériau poreux des poinçons 4 et/ou de la table 1, la force de dépression agit dans toute la zone de déformation et on obtient un taux de déformation et une précision de formage élevés de la pièce en verre. Selon la face de la pièce en verre en appui sur la table ou selon la face qui sera la face utile en service, on obtient une cavité ou une surélévation. Après solidification de la pièce en verre 5, par refroidissement par échange de chaleur avec l'environnement, consécutivement à la coupure de l'énergie de chauffage, ou par évacuation de la chaleur par un moyen de refroidissement supplémentaire, par exemple par soufflage d' air à l' aide de soufflantes, les poinçons sont éloignés par abaissement du plateau d'appui 6 et la pièce en verre est décollée du moule par des doigts de démoulage 8, de l'air sous pression pouvant également étre utilisé pour le démoulage. Les autres parties non décrites du dispositif sont des composants conventionnels des installations de façonnage du verre, par exemple des bancs de machine mobile, les fours de chauffage associés, etc. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le formage partiel de verre plat ou de pièces similaires en vitrocéramique, comportant les étapes suivantes: disposition du verre plat ou de la pièce similaire en vitrocéramique à plat sur une table plane, pourvue d'ouvertures de formage dans la zone de formage, production d'une dépression dans la chambre au-dessous de la table, qui assure l'immobilisation du verre plat ou de la pièce similaire en vitrocéramique sur la table, l0 chanffage partiel du verre plat ou de la pièce similaire en vitrocéramique dans la zone de formage, jusqu'au ramollissement du verre ou de la vitrocéramique, application contre le verre plat ou la pièce en vitrocéramique, par le dessous, avec une course prédéterminée, à travers les ouvertures de lS formage, de poinçons de formage, accompagnée simultanément d'une dépression dans la chambre au- dessous de la table, refroidissement de la déformation réalisée à l' aide du poinçon et de la dépression, retrait des poinçons de la zone déformée solidifice et démoulage du verre plat ou de la pièce en vitrocéramique partiellement façonnée. 2. Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce qu'on procède au chauffage partiel au moyen de sources de rayonnement IR ou de brûleurs à gaz. 3. Procédé selon la revendication l ou 2, caractérisé en ce qu'on chauffe localement le verre plat ou la pièce similaire en vitrocéramique, jusqu'à l'obtention d'une viscosité du matériau vitreux ou vitrocéramique inférieure à l06dPa*s. 4. Procédé selon une quelcouque des revendications l à 3, caractérisé en ce que le chanffage partiel a lieu dans un intervalle de temps inférieur à 30 s. 5. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le refroidissement de la portion déformoe est renforcé par soufflage d'air. 6. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, pour le démoulage, on actionne des doigts de démoulage et/ou on applique de l'air sous pression. 7. Dispositif pour la mise en _uvre du procédé selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte: une table (1) plane, continue, pour recevoir à plat le verre plat ou des pièces (5) similaires en vitrocéramique à former partiellement, qui est disposée au-dessus d'une chambre (2) étanche à l'air et présente au moins localement une ouverture de formage (3), un poinçon (4) qui est monté avec un jeu périphérique prédéterminé dans l'ouverture de formage (3) concernée, de manière telle que, dans la position de départ, la face supérieure du poinçon monté sur une embase et la face supérieure de la table (1) soient situées dans un même plan et que ledit poinçon puisse être amené à la hauteur souhaitée, un dispositif de génération de vide pour générer une dépression dans la chambre (2) étanche à l'air, des dispositifs de chauffage pour chauffer au moins partiellement la pièce en verre ou en vitrocéramique, dans la région de l'ouverture de formage (3), préalablement à l'opération de formage et des dispositifs (8) de démoulage de la pièce en verre ou en vitrocéramique. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la table (1) et le poinçon (4) sont réalisés en un métal résistant aux températures élevoes ou en un matériau céramique. 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que, dans la chambre (2) étanche à l'air est disposé un plateau d'appui (6), mobile dans la direction verticale, qui porte des poussoirs (7) placés sous les poinçons (4), dont la longueur détermine la hauteur de la déformation produite. 10. Disposhif salon une quelconque des revendicalions 7 9, curactdrisd en ce que 1a table (1) et/ou lo poingon (4) comports des trous suppldmentailes el/ou es1 rdalisd en an matdriau poreux. 11. Disposhif salon une quelconque des revondicabons 7 10, caracibrisd en ce que les disposifs de dmoulage son1 constitubs par