Brevet FR2919168A1 — publié le 20090130

Article culinaire en fonte d'aluminium compatible avec un chauffage par induction et procédé de fabrication. La présente invention concerne un article culinaire dont le fond présente, en face extérieure inférieure, un fond rapporté recouvrant au moins partiellement le fond de l'article. L'article culinaire est typiquement constitué de fonte d'aluminium et le fond rapporté est un fond multicouche qui rend l'article compatible avec un chauffage par induction. La manière de fabriquer l'article avec son fond rapporté est également concernée. Par fonte d'aluminium (ou alliage d'aluminium de fonderie), on entend, au sens de la présente invention, un alliage dont le constituant principal est l'aluminium et qui est destiné à être transformé par des techniques de fonderie. A partir de US 6,073,545, on connaît un article culinaire qui comporte un récipient ayant une paroi circulaire latérale et une paroi de fond, ainsi qu'un fond rapporté disposé sous la paroi de fond. Ce fond rapporté peut comporter deux plaques qui se répartissent comme suit . -une plaque intermédiaire comprenant un matériau métallique et des composants céramiques, cette plaque intermédiaire étant assemblée à la paroi de fond de l'article par brasage tendre, et éventuellement - une plaque externe en un matériau ferritique ou austénitique, qui est assemblée également par brasage tendre à la plaque intermédiaire du fond rapporté. L'article culinaire de US 6,073,545 est rendu compatible avec un chauffage par induction soit par l'utilisation de fer dans la plaque intermédiaire, soit par la plaque externe soudée à la plaque intermédiaire, à condition toutefois que la plaque externe soit en un matériau ferritique. La plaque intermédiaire est une structure composite métal-céramique obtenue par un procédé de forgeage liquide ( squeeze casting ) comprenant la solidification sous très haute pression du matériau métallique à l'état liquide, après imprégnation d'une préforme en céramique disposée dans un moule. Le procédé de fabrication de US 6,073,545 présente donc des difficultés de mise en oeuvre liées à la nature de la plaque intermédiaire. On connaît de WO 2004/078010 un ustensile de cuisson en aluminium ou en alliage d'aluminium, compatible avec un chauffage par induction, et dont la face extérieure du fond est munie d'une plaque métallique intermédiaire, sur laquelle une plaque ferromagnétique, notamment en acier ferritique, est brasée à l'aide d'une brasure ayant une température de fusion relativement élevée de l'ordre de 540 à 560 C, tel que le cuivre, le laiton, le bronze ou l'étain. La plaque métallique intermédiaire est déposée sur la face extérieure du fond par pulvérisation par gaz froid, ce qui est une technologie complexe, difficile à mettre en oeuvre. En plus des brasures mentionnées ci-dessus, on utilise traditionnellement dans le domaine des articles culinaires des brasures en alliage d'aluminium, notamment à 12% de silicium. Une telle brasure a un intervalle de fusion compris entre 570 et 595 C. Or, dans le cas d'articles culinaires comprenant une calotte en fonte d'aluminium, une telle brasure serait de la même nature que la calotte et aurait donc une température de fusion sensiblement proche de celle de la calotte, de sorte que la calotte serait endommagée lors d'un brasage avec une telle brasure. En outre, pour braser un acier inoxydable sur un 5 support métallique, il faut typiquement atteindre des températures très élevées, d'au moins 600 C. Un but de la présente invention vise à pallier tout ou partie de ces inconvénients. Un autre but est de rendre un article culinaire en 10 fonte d'aluminium compatible avec un chauffage par induction. Pour tendre vers cela, la présente invention propose un article culinaire compatible avec un chauffage par comprenant : - une calotte métallique présentant une paroi de l'article, et - un fond rapporté compatible avec un chauffage par induction, qui est disposé sous ladite calotte métallique, localement à l'endroit de sa paroi de fond, 20 ledit fond rapporté comportant : - une première couche recouvrant au moins partiellement ladite paroi de fond, et - une deuxième couche en un matériau compatible avec un chauffage par induction, recouvrant ladite 25 première couche, caractérisé en ce que ladite calotte est en fonte d'aluminium, et en ce que ladite première couche est en un matériau apte à être soudé sur de la fonte d'aluminium à une 30 température égale ou inférieure à 500 C, la première couche étant liée à la paroi de fond par une brasure à bas point de fusion. induction 15 fond pour Avantageusement, la première couche (31) est en un matériau présentant une conductivité thermique égale ou supérieure à 100 W.m 1.K-1, et de préférence égale ou supérieure à 150 W.m 1.K-1. Si la première couche est réalisée avec un tel matériau, cela permet un chauffage par induction plus homogène de l'article culinaire. Comme matériau apte à être brasé sur de la fonte d'aluminium, on conseille le cuivre et certains alliages d'aluminium. Parmi ces alliages d'aluminium susceptibles d'être utilisés dans l'article culinaire selon l'invention, on conseille : - des aluminiums purs à 99% d'aluminium de la série 1XXX : alliages 1050, 1100, 1200 et 1350 ; -des alliages d'aluminium et de manganèse de la série 3XXX : alliages 3003, 3004, 3105 et 3005, - des alliages d'aluminium et de magnésium de la série 5XXX : alliages 5005, 5050 et 5052 ; - des alliages d'aluminium, silicium et magnésium 20 de la série 6XXX : alliages 6053, 6060, 6063, 6101 et 6951, les séries 1XXX, 3XXX, 5XXX et 6XXX mentionnées ci-dessus provenant de la classification des alliages d'aluminium établie par l'Aluminium Association Inc . 25 Comme brasure (ou matériau d'apport de soudage) à bas point de fusion, on conseille un alliage Zn-Al, par exemple un alliage à 98% de zinc et 2% d'aluminium. Si la deuxième couche du fond rapporté est fixée à la première couche par brasage, il s'agit d'un brasage 30 dur utilisant une brasure à point de fusion élevé. Comme brasure (ou matériau d'apport de soudage) à point de fusion élevé, on peut choisir une fonte d'aluminium à 12% de silicium (par exemple l'alliage AS12). Toutefois, le fond rapporté pourra aussi être constitué par des couches colaminées, l'une de ces couches étant une couche en un matériau susceptible d'être brasé sur de la fonte d'aluminium et l'autre couche étant une couche d'un matériau compatible avec un chauffage par induction. A titre de matériau compatible avec un chauffage 10 par induction, on conseille les matériaux ferromagnétiques, et en particulier les aciers inoxydables ferritiques. La première couche du fond rapporté peut être d'épaisseur, de forme et de taille quelconque, car cette 15 couche a essentiellement pour fonction de permettre la fixation de la deuxième couche du fond rapporté sur la paroi de fond de l'article. De manière avantageuse, l'épaisseur de la première couche du fond rapporté est comprise entre 1 et 3 mm. En 20 fait, l'épaisseur de la première couche dépend de la nature du matériau qui la constitue, et plus exactement de sa conductivité thermique. Ainsi, dans le cas d'une première couche en cuivre, dont la conductivité thermique est de l'ordre de 25 400 W.m-1. K--1, l'épaisseur de cette couche sera de préférence de l'ordre de 1 mm, une telle épaisseur étant suffisante pour permettre un chauffage par induction homogène de l'article, tout en étant suffisamment faible pour limiter la durée de chauffage. 30 Dans le cas d'une première couche en aluminium ou en alliage d'aluminium ayant une conductivité thermique comprise entre 100 et 235 W.m 1. K-1 (pour l'aluminium pur), l'épaisseur de cette couche sera de préférence comprise entre 2 et 3 mm, c'est-à-dire une épaisseur plus élevée que dans le cas d'une première couche en cuivre, pour compenser une conductivité thermique plus faible que celle du cuivre. En ce qui concerne la deuxième couche du fond rapporté, qui est la couche destinée à être en contact avec la plaque à induction, celle-ci présentera avantageusement une épaisseur comprise entre 0,4 et 1 mm. Toutefois, il s'est révélé qu'une épaisseur de deuxième couche de l'ordre de 0,6 mm permet un réchauffement par induction suffisant. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un article culinaire selon 15 l'invention. Plus particulièrement, il s'agit d'un procédé de fabrication d'un fond renforcé d'article culinaire, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : fournir une forme en fonte d'aluminium ; fournir une première plaque en un matériau apte à être brasé sur de la fonte d'aluminium à une température égale ou inférieure à 500 C ; - fournir une deuxième plaque en un matériau compatible avec un chauffage par induction ; - assembler la première plaque avec la deuxième plaque pour former un bloc ; assembler ledit bloc par brasage tendre dudit matériau apte à être brasé sur de la fonte d'aluminium avec la paroi de fond de la calotte, à l'aide d'une 30 brasure à bas point de fusion. Par brasage tendre, on entend un brasage à l'aide d'un métal ou d'un alliage métallique d'apport (ou 20 25 brasure) à bas point de fusion, égal ou inférieur à 500 C. Sans exclure d'autres modes de réalisation possibles, il est ici prévu que la forme soit une 5 calotte, intégrant un fond. D'autres avantages et particularités résulteront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux figures annexées. - la figure 1 représente une vue schématique en 10 coupe d'un article culinaire conforme à certains aspects de l'invention selon un premier mode de réalisation, - la figure 2 montre des étapes de mise en oeuvre du procédé de fabrication d'un fond renforcé selon l'invention pour l'article culinaire de la figure 1, 15 - la figure 3 représente une vue schématique en coupe d'un article culinaire conforme à certains aspects de l'invention selon un deuxième mode de réalisation, - la figure 4 montre des étapes de mise en œuvre du procédé de fabrication d'un fond renforcé selon 20 l'invention pour l'article culinaire de la figure 3. Sur les figures 1 et 3, on a représenté, à titre d'exemple d'article culinaire une casserole 1 qui comprend : - une calotte 2 en fonte d'aluminium, 25 -un fond rapporté 3 compatible avec un chauffage par induction, et - une poignée de préhension 4. La calotte 2 définit une paroi de fond 21 et une paroi latérale 22 s'élevant à partir de ladite paroi de 30 fond 21. Les figures 2 et 4 représentent des étapes de mise en oeuvre du procédé de fabrication d'un fond renforcé pour les articles représentés sur les figures 1 et 3 respectivement. D'après ces figures, le fond 21 présente : - une face intérieure 212 destinée à la cuisson 5 des aliments, et - une face extérieure 211, qui est destinée à être disposée du côté d'une source de chaleur, par exemple une plaque à induction. Ce fond rapporté 3 comporte : 10 - une première couche 31 en un matériau brasable sur de la fonte d'aluminium à une température inférieure à 500 C, notamment un alliage d'aluminium tel que le 1050 ou le 1200, et - une deuxième couche 32 en acier inoxydable 15 ferritique. D'après les figures 1 et 3, la première couche 31 du fond rapporté 3 est soudée à la paroi de fond 21 de la calotte 2 par un brasage tendre à l'aide d'une brasure 5 à bas point de fusion. 20 Les figures 2 et 4 montrent que le fond rapporté 3 est un bloc, qui est obtenu en assemblant une première plaque 31 en un matériau brasable sur de la fonte d'aluminium à une température inférieure à 500 C, avec une deuxième plaque 32 en acier inoxydable ferritique. 25 Sur le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, le bloc 3 est obtenu en soudant la première plaque 31 à la deuxième plaque 32 par un brasage dur à l'aide d'une brasure 6 à haut point de fusion. Par brasage dur (ou traditionnel), on entend un 30 brasage à l'aide d'un métal ou d'un alliage métallique d'apport (ou brasure) à point de fusion élevé, supérieur à 500 C. Sur le mode de réalisation représenté sur les figures 3 et 4, le bloc 3 est obtenu par colaminage des première 31 et deuxième plaques 32. REVENDICATIONS 1. Article culinaire (1) compatible avec un chauffage par induction comprenant : une calotte (2) métallique présentant une paroi de fond (21) pour l'article (1), et un fond rapporté (3) compatible avec un chauffage par induction, qui est disposé sous ladite calotte métallique (2), localement à l'endroit de sa paroi de fond (21), ledit fond rapporté (3) comportant : une première couche (31) recouvrant au moins partiellement ladite paroi de fond (21), et - une deuxième couche (32) en un matériau compatible avec un chauffage par induction, recouvrant 15 ladite première couche (31), caractérisé en ce que ladite calotte (2) est en fonte d'aluminium, et en ce que ladite première couche (31) est en un matériau apte à être soudé sur de la fonte d'aluminium à 20 une température égale ou inférieure à 500 C, ladite première couche (31) étant liée à la paroi de fond (21) par une brasure (5) à bas point de fusion. 2. Article culinaire (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première couche (31) est en un 25 matériau présentant une conductivité thermique égale ou supérieure à 100 W.m-1.K-1. 3. Article culinaire (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première couche (31) est en un matériau choisi parmi le cuivre et les alliages 30 d'aluminium. 4. Article culinaire (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau constitutif de la première couche (31) du fond rapporté (3) est un alliage d'aluminium choisi dans le groupe constitué par: - les alliages à 99% d'aluminium : 1050, 1100, 1200, 1350 ; - les alliages AlMn : 3003, 3004, 3105, 3005 ; - les alliages Al-Mg : 5005, 5050, 5052 ; et -les alliages Al-Si-Mg : 6053, 6060, 6063, 6101, 6951. 5. Article culinaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la brasure à bas point de fusion est un alliage Zinc-Aluminium. 6. Article culinaire (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième couche (32) du fond rapporté (3) est en un matériau ferromagnétique. 7. Article culinaire (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau ferromagnétique est en 20 acier inoxydable ferritique. 8. Article culinaire (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième couche (32) du fond rapporté (3) est soudée à la première couche (31) dudit fond (3) à l'aide d'une 25 brasure (6) à point de fusion élevé. 9. Article culinaire (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les première (31) et deuxième (32) couches du fond rapporté (3) sont colaminées. 30 10. Procédé de fabrication d'un fond renforcé (3) d'article culinaire (1), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :- fournir une forme (2) en fonte d'aluminium ; - fournir une première plaque (31) en un matériau apte à être brasé sur de la fonte d'aluminium à une température égale ou inférieure à 500 C ; - fournir une deuxième plaque (32) en un matériau compatible avec un chauffage par induction ; - assembler la première plaque (31) avec la deuxième plaque (32) pour former un bloc (3) (3) ; - assembler ledit bloc (3) par brasage tendre dudit matériau apte à être brasé sur de la fonte d'aluminium avec la paroi de fond (21) de la calotte (2), à l'aide d'une brasure (5) à bas point de fusion. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la forme (2) est une calotte. 12. Procédé selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que la brasure à bas point de fusion est un alliage Zn-Al. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que la deuxième plaque (32) est assemblée à la première plaque (31) par colaminage. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que la deuxième plaque (32) est assemblée à la première plaque (31) par brasage dur à l'aide d'une brasure à point de fusion élevé.