Brevet FR2971175A1 — publié le 20120810

La présente invention concerne un foret destiné à percer la pierre, le béton, le granit, le marbre, la céramique, la faïence, le verre (domaine de la pierre), les métaux et aussi le bois à l'aide d'une perceuse ordinaire, même sans fil, voire avec une visseuse, et sans utiliser la percussion. Les forets généralement utilisés sont munis à leur extrémité d'une pastille rapportée en matériau dur, en général en carbure de tungstène, dont la forme est représentée sur la figure 1. Les efforts de rotation sont transmis à cette pastille par le corps du foret. Les arêtes actives dans leur rotation décrivent une surface qui ne couvre pas la totalité de la section du trou à percer. Il reste une section circulaire centrale, parcourue seulement par l'arête très obtuse du sommet de la pastille, arête qui ne génère pratiquement aucune abrasion. Cette forme de la pastille présente deux inconvénients majeurs : - Le centrage du trou sur une surface lisse (carrelage par exemple) est aléatoire, ^ l'efficacité du forage est loin d'être optimale car le foret vient buter sur le fond du trou qui compte tenu de la structure encore intacte des matériaux environnants présente une résistance mécanique importante. Ceci explique d'ailleurs pourquoi il est beaucoup plus facile d'agrandir un trou quand un avant-trou, même de diamètre nettement inférieur, a été pratiqué. Mais le problème reste entier pour réaliser cet avant-trou. Pour réussir à percer les matériaux durs du type pierre ou béton, les professionnels utilisent généralement des perceuses bruyantes, à percussion, de forte puissance. Ce mode de perçage fragilise le 20 matériau percé, il arrive même d'obtenir des trous coniques. Le problème du centrage a pu être résolu en ajoutant une pointe au sommet de la pastille dans l'axe du foret. Mais ceci n'apporte aucune amélioration pour l'efficacité du forage. Dans le domaine du perçage des métaux, le problème d'efficacité a été résolu par la réalisation d'une gorge centrale réalisée comme le montre la figure 2. Ceci a été défini dans le brevet US 4 373 839 25 publication du 15 février 1983. Comme indiqué dans le brevet US 4 984 944 du 15 janvier 1991, l'application du même principe au domaine de la pierre est pertinente, mais il reste le problème de centrage sur les matériaux vitrifiés tels que les céramiques le verre ou les faïences ou sur les matériaux polis tels que le marbre ou le granit, sauf si on utilise une perceuse à colonne, si non au démarrage le foret en rotation saute d'une 30 pointe à l'autre (la réalisation de la gorge fait apparaître une pointe sur chaque arête). On notera toutefois que l'efficacité des forets avec gorge centrale diminue assez rapidement du fait de l'usure prématurée des arêtes, là ou elles travaillent le plus, c'est à dire sur leur bord externe. Il se produit un polissage dans la zone des arêtes avec la poudre fine résultant du forage lui-même. C'est ce qu'on appelle le talonnement périphérique. 35 L'objet de l'invention est de définir une nouvelle forme de foret, muni ou non d'une pastille en matériau dur, pour s'affranchir des problèmes précédents et permettre de percer une vaste gamme de matériaux avec le même foret en utilisant une simple visseuse. L'invention repose sur deux éléments essentiels : ^ la présence d'une pointe de centrage décentrée, - la présence de dents abrasives qui travaillent en quinconce. La pointe de centrage (1) est réalisée conformément à la figure 3. Le forage utilise deux modes de rotation du foret. Dans un premier temps, dans la phase d'amorçage du trou, le foret tourne autour d'un axe passant par la pointe du foret. Au cours de sa progression il se recentre progressivement, du fait de la forme générale de son extrémité, pour venir tourner autour de son axe principal. Durant le reste du forage, il tourne guidé alors par les bords latéraux. En conséquence, pendant la plus grande partie du forage, la pointe elle-même décrit des cercles autour de l'axe principal et participe au forage, alors que si elle était centrée sur l'axe, au point de vitesse nulle, elle buterait au fond d'un trou mécaniquement très solide. Un très petit décentrage est suffisant, l'important est qu'il existe. La forme de cette pointe est étudiée pour que sa fonction abrasive soit la plus efficace possible ; elle présente une petite arête à dépouille positive, comme les arêtes des forets classiques 15 prévus pour travailler sans percussion. Les dents abrasives (2) disposées en quinconce, voir figure 3, sont prévues pour améliorer l'efficacité du forage. Dans un foret classique la zone de travail est limitée aux seules arêtes et leur rôle est d'enlever à chaque tour une fine couche de matière et à la transformer en une poudre fine. Ceci provoque un 20 échauffement et une usure prématurée des arêtes d'où le talonnement. Ce qui nous intéresse dans un forage, c'est d'arracher le maximum de matière, même dans un état grossier, avec le minimum d'énergie. Les matériaux à percer ont une structure granuleuse et irrégulière. Dans ces conditions il vaut mieux travailler avec des dents en quinconce, car plusieurs avantages se combinent : ^ La pression exercée parallèlement a l'axe du foret se reporte sur les dents au lieu d'être répartie sur toute la largeur du foret, d'où une pression locale plus élevée et une pénétration plus grande. - Le passage d'une rangée de dents laisse des sillons dont les sommets sont attaqués par la rangée suivante, et la pénétration dans les sommets des sillons est plus facile que dans une surface lisse du fait de la moindre tenue structurelle latérale. La matière grossière arrachée sera ensuite écrasée, mais dans des zones qui ne provoquent pas d'usure des dents, à savoir entre les dents ou entre le bord vertical du trou et le foret. Outre la possibilité de percer les matériaux les plus durs et/ou les plus fragiles sans percussion avec une simple visseuse, les dispositions ci-dessus apportent les avantages suivants : 35 une consommation d'énergie réduite, ^ la réduction voire l'absence d'échauffement, 25 30 l'augmentation importante de la durée de vie du foret, une vitesse de perçage plus que doublée, une grande simplicité de mise en oeuvre, un affutage possible avec un procédé aussi simple que sur un foret classique. Les figures présentées sont les suivantes : Figure 1 : Pastille rapportée sur un foret classique avec représentation de la surface de talonnage central à son extrémité, - Figure 2 : Pastille de foret avec gorge centrale (brevet US 4 984 944 du 15 janvier 1991), ^ Figure 3 : Pastille de foret de la description et conforme au mode de réalisation industriel préconisé. Le foret objet du présent document peut-être réalisé selon un processus très voisin de celui du foret couramment commercialisé. Les forets généralement commercialisés, destinés à percer le béton et la pierre sont 15 habituellement constitués d'un corps avec des cannelures d'évacuation en hélice, et d'une pastille en matériau dur, carbure de tungstène par exemple, rapportée par brasage à son extrémité. La pastille elle-même est réalisée par un processus de moulage simple et automatisé des matériaux constituants en poudre, suivi d'un frittage à haute température. Le moulage lui même est réalisé à l'intérieur d'une matrice entre deux poinçons. 20 La lumière de la matrice est parallélépipédique la section des poinçons est rectangulaire. La poudre est comprimée dans la matrice entre les deux poinçons. La forme à donner au côté de la pastille qui servira d'extrémité au foret, est donnée par l'extrémité de l'un des poinçons, extrémité qui présente en négatif la forme requise. En conséquence le processus de production reste identique, seule la forme de l'extrémité du 25 poinçon est nouvelle. Cette forme est facilement réalisable par usinage à commande numérique. Le foret selon l'invention peut devenir un outil universel de perçage des matériaux de construction compte tenu de sa durée de vie et de la facilité de mise en oeuvre. Il sera largement utilisé notamment dans le domaine du bâtiment, de la marbrerie et du bricolage. REVENDICATIONS: 1- Foret destiné à percer les matériaux de construction en général caractérisé par la présence en son extrémité d'une pointe de centrage décentrée. 2- Foret selon revendication 1 caractérisé par. le fait que la pointe présente une arête abrasive active même dans la phase de rotation autour d'un axe passant par la pointe. 3- Foret selon les revendications 1 ou 2 caractérisé par la présence d'aspérités dents ou pointes sur l'ensemble de la largeur de l'extrémité du foret. 4- Foret selon les revendications 3 caractérisé par le fait que ces aspérités sont disposées de manière à travailler en quinconce dans la rotation autour de l'axe du foret.