Brevet FR3009119A1 — publié le 20150130

PROCEDE POUR LA REALISATION D'UN INSTRUMENT DE PERCUSSION IDIOPHONE DESCRIPTION Domaine technique La présente invention concerne un procédé pour la réalisation d'un instrument de percussion idiophone, du type constitué par une membrane d'acier emboutie associée à une caisse de résonance et divisée par façonnage en plusieurs aires, correspondant à des notes de musique, mises en vibration par des baguettes ou avec les mains. Etat de la technique Dans l'art antérieur, est connu le « steel-drum », c'est-à-dire un « tambour d'acier ». Il s'agit d'un instrument de percussion idiophone mélodique. Sa structure principale est issue d'un tonneau métallique type « baril de pétrole », dont la partie plane inférieure a été étirée, emboutie et écrouie en direction de l'intérieur du fût, afin d'obtenir une forme convexe. Cette partie convexe est divisée par façonnage en plusieurs aires de résonance, dont la mise en vibration est obtenue par percussion, avec des 25 baguettes. Plus récemment, une nouvelle famille d'instruments est apparue, directement inspirée du fonctionnement du « steel-drum », mais à la différence de celui-ci, il est conçu et adapté pour être joué directement 30 avec les mains. Un instrument de ce genre a été décrit dans la demande internationale n° PCT/EP2009/057466 du 16 juin 2009. Cet instrument a un principe de fonctionnement similaire au « steel- drum », c'est-à-dire la mise en vibration d'une membrane d'acier. Toutefois, il s'en distingue notamment par la forme. Il est généralement constitué d'un assemblage de deux membranes, en tôle d'acier emboutie et écrouie, de forme concave, assemblées entre elles. L'une porte la surface où sont façonnées les différentes aires de résonance, et la seconde porte une ouverture dans le fond. Elle est assemblée à la première afin de constituer une caisse de résonance. La caractéristique essentielle selon la demande de brevet précitée consiste en un traitement par nitruration des tôles servant à la constitution de l'instrument après que ces dernières aient été embouties. Le traitement par nitruration permet principalement d'endurcir considérablement les tôles déjà embouties. Ce durcissement de la tôle permet de prévenir les désagréments de dés-accordage, ainsi que d'améliorer les qualités acoustiques de la dite tôle, du fait d'un module de fréquence plus élevé. Mais ce procédé présente l'inconvénient d'être onéreux. En effet, pour parvenir, par traitement de nitruration, à durcir dans toute la masse les tôles préalablement embouties, d'une épaisseur variable de 0,7 mm à 1,25 mm, le traitement de nitruration nécessite d'être appliqué pendant une très longue durée, environ 100 heures pour une tôle d'environ 1 mm d'épaisseur. Les traitements de nitruration sont généralement utilisés dans le cadre de traitements de surface excédant très rarement 1/10 de millimètre, pour cause d'un facteur de pénétration très lent du traitement par nitruration. Pour réaliser des traitements plus en profondeur, la nitruration devient rapidement un procédé très énergivore, du fait des temps d'exposition au traitement extrêmement longs. Description de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un procédé pour la réalisation d'un instrument de percussion idiophone, du type constitué par une membrane d'acier emboutie associée à une caisse de résonance et divisée par façonnage en plusieurs aires, correspondant à des notes de musique, mises en vibration par des baguettes ou avec les mains, caractérisé par les étapes successives suivantes : - formation par emboutissage d'une tôle d'acier correspondant à la membrane ; - cémentation de ladite tôle ; - traitement thermique de la tôle cémentée ; - façonnage spécifique des aires de résonance. L'objet du présent brevet réside donc dans un traitement de cémentation des tôles préalablement mises en forme, notamment par repoussage ou emboutissage, cela afin de réaliser un traitement thermique ensuite. La trempe est un traitement thermique appliqué à l'acier qui permet d'en améliorer les qualités mécaniques, et notamment d'énormément le durcir. L'inconvénient est que, pour qu'un acier puisse recevoir un traitement dit par trempe, il est nécessaire que le taux de carbone de l'acier soit suffisamment important, à hauteur de 0,2 %. Aussi, l'augmentation de la teneur en carbone dans l'acier diminue sa ductilité ainsi que l'allongement. Ainsi, pour pouvoir être suffisamment emboutie facilement, les tôles d'acier ne doivent pas contenir beaucoup de carbone. Ces aciers, sont dits aciers doux et ont des taux de carbone généralement inférieurs à 0,1%. Cette quantité de carbone n'est pas suffisante pour permettre un traitement par trempe. Pour remédier à cette contradiction, l'invention prévoit d'utiliser des tôles embouties en acier doux, qui sont ensuite cémentées afin de les enrichir en carbone à hauteur de 0,8 %. Les tôles ont alors acquis, par cémentation, un pourcentage de carbone suffisant et elles deviennent en mesure de recevoir un traitement thermique, par trempe et revenu, qui va considérablement durcir la tôle et donc aboutir à deux principaux résultats que sont : une meilleure tenue afin de prévenir les désagréments de dés- accordage de l'instrument, ainsi que des qualités acoustiques nettement supérieures. Le traitement par cémentation est bien plus efficace en terme de temps d'exposition de traitement et donc bien plus rentable en terme de coût. Considérant une tôle de 1mm d'épaisseur, nous avons vu qu'elle nécessitait environ 100 heures de traitement afin d'être pleinement 25 nitrurée, contre seulement 1h de traitement pour être pleinement cémentée. A titre illustratif, pour une cémentation par agents solides, les épaisseurs de la cémentation, exprimées en millimètres, seront en fonction 30 des températures et des temps, de : Temps 1H 2H 10H 30H 60H T en °C 850°C 0,4 mm 0,8 mm 1,2 mm 1,5 mm 2,5 mm T en C° 900°C 0,6 mm 1,2 mm 1,5 mm 2,5 mm 4,5 mm Ceci, quelle que soit l'épaisseur de la pièce à cémenter. Il faut préciser que, lors du traitement, la tôle cémente des deux côtés en même temps. Pour une tôle dl mm d'épaisseur, il faut considérer un temps de cémentation correspondant à 0,5 mm. Le traitement thermique qui suit la cémentation est une contrainte supplémentaire par rapport au procédé connu par nitruration. Néanmoins, celui-ci est généralement compris et intégré directement dans la chaîne de traitement de cémentation et n'a donc quasi aucune incidence sur le temps de traitement général = cémentation + traitement thermique, des tôles. Aussi, le traitement thermique, sans porter atteinte au temps de traitement et à son coût, a démontré, au cours des essais effectués, que les différentes manières de le moduler en termes de types de trempes et de types de revenus peuvent apporter des avantages concernant l'acoustique. Si le traitement thermique est, par sa nature, modulable, par modification des paramètres de trempe et de revenu, cela est entendu d'une manière volontaire, et cela n'enlève en rien le caractère parfaitement reproductible de ce traitement thermique. Concernant l'aspect acoustique, la cémentation rend possible un traitement thermique des tôles par trempe et revenu, ou encore par normalisation. La manière d'exécuter le traitement thermique, en général, permet, selon les variantes d'exécution, d'obtenir des champs à la fois de timbres et de couleurs de sons, esthétiquement surprenants, nouveaux et différents (multiples). Cela s'explique par la nature de l'agencement des différentes structures cristallines de l'acier, obtenues par les effets d'un traitement thermique (traitement thermique considéré rendu exclusivement possible à ce jour par la cémentation préalable des tôles embouties), en terme de présence de ces structures, et de proportion : en cémentite, en perlite, en troostite, en bainite et enfin en martensite. La présence et la proportion de ces composants est imputable à une manière d'exécuter ledit traitement thermique, ce qui est contrôlable. Toutes les combinaisons possibles n'ont, dès lors, pas toutes été mises en oeuvre. On peut imaginer déterminer celle qui offrirait les meilleurs résultats. Cependant, concernant l'aspect seulement sonore, il faut remarquer que l'appréciation esthétique d'un son porte en soit un aspect très subjectif. Il n'existe donc peut-être pas, concernant l'aspect acoustique, un type d'agencement cristallin de l'acier qui puisse s'imposer comme le meilleur, à même de produire le plus beau son. Il existerait, au contraire, une multitude d'agencements cristallins différents, en proportion différente, qui produirait des sons singuliers et distincts, à même ou non de toucher la sensibilité de chacun. Cependant, on peut dors-et-déjà affirmer qu'une tôle ayant en partie une structure cristalline de type martensite, obtenue par cémentation de ladite tôle préalablement emboutie, puis ayant subi un traitement thermique consistant en une trempe et un revenu, permet de satisfaire à la prévention des désagréments de dés-accordage ainsi qu'à la production d'une acoustique de qualité bien supérieure à une tôle n'ayant pas 3 0 bénéficié de ce traitement. En effet, le carbone est l'élément qui a la plus grande influence sur les propriétés de l'acier. L'augmentation de la teneur en carbone accroît la dureté, la charge à la rupture et la limite élastique. L'influence la plus importante du carbone sur les propriétés mécaniques de l'acier est surtout due au fait que, par la trempe, on obtient des constituants très durs, comme par exemple la martensite. D'autres constituants, comme la troostite ou encore la bainite, peuvent être obtenus par modulation du traitement thermique en terme de type de trempe et de type de revenu exécuté. Ces constituants permettent également l'accroissement du module de fréquence. La cémentation est effectuée par des agents solides, gazeux, y compris la carbonitruration, ou par des agents liquides, en bain. La carbonitruration est une cémentation gazeuse pour laquelle on ajoute un apport d'azote. Ce dernier facilite la pénétration du carbone et permet d'abaisser légèrement la température de cémentation ; l'azote apporté facilite aussi le traitement thermique en terme de trempabilité. Le procédé selon l'invention reste donc bien basé sur la cémentation. REVENDICATIONS1. Procédé pour la réalisation d'un instrument de percussion idiophone, du type constitué par une membrane d'acier emboutie associée à une caisse de résonance et divisée par façonnage en plusieurs aires, correspondant à des notes de musique, mises en vibration par des baguettes ou avec les mains, caractérisé par les étapes successives suivantes : formation par emboutissage d'une tôle d'acier correspondant à la membrane ; cémentation de ladite tôle ; traitement thermique de la tôle cémentée ; façonnage spécifique des aires de résonance. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement thermique effectué successivement à la cémentation de la tôle formant la membrane est obtenu par une opération de trempe, suivie d'une opération de revenu. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cémentation est effectuée par des agents solides, gazeux, y compris la carbonitruration, ou par des agents liquides, en bain. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement thermique est obtenu par normalisation. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le traitement thermique par trempe et revenu, ou par normalisation, suite à une opération de cémentation, est apte à produire différentesstructures cristallines de l'acier, en terme de présence et de proportion de cémentite, de perlite, de troostite, de bainite et de martensite.