Brevet FR3031886A1 — publié le 20160729

Domaine technique. La présente invention s'inscrit dans les domaines de l'horlogerie, et de la joaillerie, et concerne particulièrement un procédé d'enchâssage d'une pierre dans une pièce en matériau céramique, ainsi qu'une pièce en matériau céramique dans laquelle est enchâssée une pierre. On entend, dans la présente description, par matériau céramique, tous matériaux appartenant au groupe de matériaux des céramiques, tels que les verres, les émaux, etc., naturels ou de synthèse, mis en forme par des procédés de mise en forme des céramiques. Par ailleurs, on entend par pierre, toutes pierres précieuses ou semi-précieuses, naturelle ou de synthèse, utilisées en horlogerie, bijouterie, joaillerie, telles que le diamant, le rubis, le saphir, l'ambre, le zircon, etc. État de la technique antérieure. Dans les domaines de l'horlogerie, de la bijouterie, de la joaillerie, en vue d'assembler fixement deux pièces l'une à l'autre, c'est à dire, sans mouvement relatif d'une pièce par rapport à l'autre, il est connu de l'état de la technique l'usage de colles. Ces colles, appliquées entre les deux pièces, doivent être spécifiques en fonction de la nature des matériaux des pièces à fixer l'une à l'autre. Le choix d'une colle est, par conséquent, complexe. Par ailleurs, ces colles doivent résister aux agressions de l'environnement extérieur, tel que l'eau, le soleil, les températures faibles ou élevés, afin que leurs propriétés de collage restent constantes. Par ailleurs, l'usage de la colle comme moyen de fixation trouve ses limites dans la tenue de ses caractéristiques dans le temps. Un autre inconvénient de l'utilisation de colle dans l'assemblage de deux pièces dans les domaines du luxe, tels que la bijouterie et la joaillerie est d'ordre esthétique et qualitatif. Pour l'assemblage de deux pièces, dans les domaines de la bijouterie et de la joaillerie, il est par ailleurs connu plusieurs techniques de sertissage d'une pierre dans une pièce support. Parmi ces techniques, on connaît le sertissage à griffes, dans laquelle une pierre est fixée à une pièce support par le biais de griffes. Ce type de sertissage permet une diffusion importante de la lumière à travers la pierre, mais chaque griffe étant de faible épaisseur, cet assemblage 3031886 2 est fragile. Il existe donc un risque important de perdre la pierre en cas de choc, accrochage de la pierre ou usure des griffes. On connait également le sertissage clos, dans lequel la pierre est entourée d'une couronne de matière qui l'emprisonne dans un logement sur la pièce support. 5 Pour l'ensemble des techniques de sertissage d'une pierre sur une pièce support, le matériau constituant la pièce support doit présenter un caractère ductile afin d'être aisément malléable, et ainsi, facile à travailler. Ces techniques d'assemblages nécessitent donc d'utiliser une pièce support en matériau métallique, et ne sont pas transposables aux autres types de matériaux. 10 La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients ci-dessus mentionnés, en proposant un procédé qui permet d'assembler fixement une pierre dans une pièce en matériau céramique. Un des objectifs de l'invention est que ce procédé assure que la cohésion entre la pierre et la pièce ne soit pas sensible aux agressions de l'environnement extérieur telles que 15 l'exposition à l'eau et au soleil, et soit durable dans le temps. A l'origine de l'invention, il a été constaté par les présents inventeurs que certains matériaux mis en oeuvre dans les domaines de l'horlogerie, bijouterie, joaillerie, en particulier, les pierres et les matériaux céramiques, présentent des coefficients de dilatation thermique différents. Ils ont avantageusement tiré parti 20 de cette observation pour développer un procédé exploitant cette différence de coefficient de dilatation, lequel procédé permet d'assembler fixement une pierre sur une pièce support en céramique sans ajout d'un troisième corps, tel que de la colle ou tel qu'une interface adhésive. Ainsi, selon un premier aspect, l'invention propose un procédé 25 d'enchâssage d'une pierre, de profil extérieur donné, dans une pièce support en matériau céramique. Ce procédé comprend les étapes successives de : - perçage, dans la pièce support, d'une cavité destinée à recevoir ladite pierre, la cavité présentant un profil au moins partiellement complémentaire du profil extérieur de la pierre, 30 - chauffage de la pièce support à une température suffisante pour provoquer l'élargissement de la cavité, - mise en position de la pierre dans la cavité de la pièce support, une face inférieure de la pierre étant enfoncée dans ladite cavité. 3031886 3 - refroidissement de la pièce support. Ainsi, le chauffage de la pièce support provoque une dilatation de la pièce support telle que la cavité s'élargisse suffisamment pour contenir la pierre. Lors du refroidissement, préférentiellement à température ambiante, la pièce support 5 se contracte de sorte que la cavité rétrécisse suffisamment, en se contractant, pour emprisonner fixement la pierre. De ce fait, l'enchâssage est obtenu sans l'usage de troisième corps. Par ailleurs, la cohésion de la pièce support et de la pièce est durable dans le temps et n'est pas sensible aux agressions de l'environnement extérieur telles que l'exposition à l'eau et au soleil. 10 Selon des caractéristiques particulières de l'invention, la température de chauffage de la pièce support est comprise entre 350 et 900 degrés Celsius. Préférentiellement, cette température est de l'ordre de 600 à 750 degrés Celsius. Selon une caractéristique particulière de l'invention, le procédé comprend une étape de refroidissement de la pierre avant sa mise en position dans la 15 cavité, à une température suffisamment basse pour provoquer la contraction de ladite pierre. Selon une autre caractéristique de l'invention, antérieurement à l'étape de perçage, on mesure la dimension du diamètre d'une ceinture que comporte la pierre. 20 Cette étape permet d'adapter, lors de l'étape de perçage, les dimensions de la cavité de la pièce support, en fonction du type de pierre à enchâsser et des dimensions de cette pierre. Cette caractéristique, en exploitant le coefficient de dilatation de la pierre, permet la contraction de ladite pierre, participant ainsi à la simplification de sa 25 mise en place au sein de la cavité de la pièce. Préférentiellement, cette étape est concomitante avec l'étape de chauffage de la pièce. Selon des caractéristiques particulières, le perçage est réalisé de sorte que la cavité de la pièce support soit d'une forme géométrique de révolution comprenant un épaulement vertical prolongé à l'une de ses extrémités par un 30 lamage, l'épaulement étant destiné à recevoir une ceinture que comporte la pierre, et le lamage étant destiné à recevoir la face inférieure de la pierre. 3031886 4 Selon des caractéristiques particulières, le perçage est réalisé de sorte que la dimension du diamètre de l'épaulement soit inférieure à la dimension du diamètre de la ceinture. Ainsi, l'assemblage de la pierre et de la pièce support, une fois refroidie, 5 est réalisé avec jeu négatif. Selon une caractéristique alternative de l'invention, le perçage est réalisé de sorte que la cavité comprenne une gorge radiale réalisant la jonction entre l'épaulement et le lamage, ladite gorge comprenant une paroi de fond destinée à être en regard de la ceinture de la pierre. 10 Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, le perçage est réalisé de sorte que la pièce support comprenne un moyen d'éclairage d'au moins une partie de la face inférieure de la pierre. Un autre objet de la présente invention porte sur une pièce support en matériau céramique dans laquelle est enchâssée une pierre, ladite pierre étant 15 maintenue fixement dans une cavité de la pièce, uniquement par une action de serrage de la pièce support. Selon une autre caractéristique de l'invention, la cavité de la pièce support est d'une forme géométrique de révolution comprenant un épaulement vertical prolongé à l'une de ses extrémités par un lamage, l'épaulement étant destiné à 20 recevoir une ceinture que comporte la pierre, et le lamage étant destiné à recevoir la face inférieure de la pierre. Bref exposé des figures. D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention 25 apparaîtront à la lecture de la description d'au moins une forme préférée de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés en lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une pierre enchâssée dans une pièce support selon le procédé objet de l'invention, 30 - la figure 2 est une vue schématique d'une variante de réalisation d'une pierre enchâssée dans une pièce support selon le procédé objet de l'invention, - la figure 3 est une vue de détail d'une autre variante d'une pierre enchâssée dans une pièce support selon le procédé objet de l'invention. 3031886 5 Description d'un mode de réalisation de l'invention Les figures 1 et 2 représentent respectivement une forme de réalisation de l'enchâssage d'une pierre 10 dans une pièce support 20 en céramique selon 5 un procédé d'enchâssage objet de l'invention. Comme illustré en figures 1 et 2, la pierre 10 utilisée pour le procédé d'enchâssage présente préférentiellement une forme sensiblement conique et est taillée de manière à comporter une partie inférieure 11 de la forme d'un cône et une partie supérieure 12 de la forme d'un tronc de cône, dont la face de 10 l'extrémité libre est appelée face supérieure 121 de la pierre 10 dans la suite de la rédaction. Par ailleurs, dans la présente rédaction, la génératrice du cône est appelée face inférieure 111. Les bases respectives du cône et du tronc de cône sont en vis-à-vis l'une de l'autre. Une interface cylindrique est présente entre les parties supérieure 12 et inférieure 11. Cette interface est nommée ceinture 13 15 dans les domaines de la bijouterie et de la joaillerie, ainsi que dans l'ensemble de la présente rédaction. La pièce support 20 joue un rôle de support de la pierre 10, et possède un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui de ladite pierre 10 à une température donnée. C'est-à-dire que les modifications dimensionnelles, telles 20 que l'augmentation ou la diminution des dimensions, dues respectivement à la dilatation et à la contraction, à cette température donnée, sont plus importantes pour la pièce support 20 que pour la pierre 10. La première étape du procédé d'enchâssage de la pierre 10 est une étape de perçage, dans la pièce support 20, d'une cavité 21 destinée à recevoir ladite 25 pierre 10. La cavité 21 présente un profil au moins partiellement complémentaire d'un profil extérieur de la pierre 10. Ensuite, la pièce support 20 est chauffée à une température suffisante pour provoquer sa dilatation. A cette température, le coefficient de dilatation de la pièce 20 est supérieur au coefficient de dilatation de la pierre 10. 30 La température de chauffage de la pièce support 20 est comprise entre 350 et 900 degrés Celsius selon le type de matériau céramique utilisé. Préférentiellement, cette température est de l'ordre de 600 à 750 degrés Celsius. 3031886 6 Lorsque la pièce support 20 est dilatée, la pierre 10 est mise en position dans la cavité 21 de ladite pièce 20. Comme illustré en figures 1 et 2, la face inférieure 111 de la pierre 10 est enfoncée dans la cavité 21, et la face supérieure 121 débouche au-dessus de ladite cavité 21. La pierre 10 est mise en 5 position dans la pièce support 20 par une face supérieure 201 de la pièce support 20. Le procédé comporte ensuite une étape de refroidissement de la pièce support 20. Ce refroidissement de la pièce 20, préférentiellement à température ambiante, soit environ 20 degrés Celsius, provoque la contraction de la cavité 10 21, et donc son rétrécissement, ce qui entraîne le serrage de la pierre 10 et par conséquent, l'enchâssage de ladite pierre 10. Le refroidissement est préférentiellement progressif et lent afin de limiter les contraintes internes au sein de la pièce support 20 susceptibles de provoquer des fissures au sein de ladite pièce. 15 Ainsi, le procédé objet de l'invention permet d'assembler la pierre 10 et la pièce support 20 en ajustement serré, par déformation locale de ladite pièce 20, et ainsi de produire, entre la pierre 10 et la pièce 20, une liaison mécanique de type encastrement. Il en résulte un assemblage fixe sans ajout de troisième corps, tel que de la colle ou autres matériaux adhésifs. 20 En vue d'épouser au moins partiellement le profil extérieur de la pierre 10, la cavité 21 est préférentiellement d'une forme géométrique de révolution. Dans la forme préférée de réalisation, la cavité 21 comprend un épaulement vertical 22 prolongé à l'une de ses extrémités par un lamage 23. Comme représenté en figures 1 et 2, l'épaulement 22 est destiné à recevoir la ceinture 13 de la pierre 25 10, et le lamage 23 est destiné à recevoir la face inférieure 111 de la pierre 10. On comprend donc que l'épaulement 22 a sensiblement la forme d'un cylindre. Dans une forme de réalisation représentée en figure 1, l'épaulement 22 comprend une hauteur, c'est à dire la longueur de la génératrice du cylindre, dont la valeur est telle que la face supérieure 121 de la pierre 10 et la face 30 supérieure 201 de la pièce 20 sont contenues dans un même plan. Dans une autre forme de réalisation représentée en figure, la valeur de la hauteur de l'épaulement est telle que la face supérieure 121 de la pierre 10 est à 3031886 7 l'extérieur de la cavité, et est contenue dans un plan contigu à un plan contenant la face supérieure 201 de la pièce 20. Préférentiellement, le perçage de cette cavité 21 est réalisé avec une grande précision, par toutes techniques connues de l'homme du métier, 5 permettant d'obtenir une pièce finie possédant un état de surface répondant aux critères de qualité exigés pour la réalisation du procédé objet de l'invention et permettant de respecter des tolérances dimensionnelles étroites de la pièce. Dans une variante de réalisation représentée en figure 3, le perçage est réalisé de sorte que la cavité 21 comprenne une gorge radiale 24 réalisant la 10 jonction entre l'épaulement 22 et le lamage 23, ladite gorge 24 comprenant une paroi de fond 25 destinée à être en regard de la ceinture 13 de la pierre 10. Dans un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, antérieurement à l'étape de perçage, on mesure la dimension du diamètre de la ceinture 13 de la pierre 10. La réalisation d'un contrôle dimensionnel de la pierre 10 permet de 15 vérifier si ses dimensions respectent l'intervalle de tolérance dimensionnelle indispensable pour la réalisation du procédé. Le perçage est réalisé de sorte qu'à l'état de repos, c'est à dire, avant dilatation ou contraction, la dimension du diamètre de l'épaulement 22 soit inférieure à la dimension du diamètre de la ceinture 13. 20 En d'autres termes, le procédé met en oeuvre une pierre 10 et une pièce support 20, la pièce support 20, destinée à contenir la pierre 10, comprend une cavité 21 prévue pour recevoir la pierre 10. En vue de permettre une action de serrage de la pierre 10, le diamètre de la ceinture 13 est plus important que le diamètre de l'épaulement 22. Le procédé consiste à chauffer la pièce support 20 25 afin de dilater la cavité 21, augmentant ainsi la dimension de son diamètre, et à introduire la pierre 10 dans la cavité 21 lors de la dilatation. Lors de son refroidissement, la cavité 21 retrouve ses dimensions nominales, aux dimensions des déformations locales près, et il y a assemblage avec serrage entre la pièce 20 et la pierre 10. 30 Avantageusement, dans une variante de réalisation, le procédé objet de l'invention comprend une étape de refroidissement de la pierre 10 avant sa mise en position dans la cavité 21. Ainsi, la combinaison de la contraction de la pierre 10 et de la dilatation de la pièce support 20 permet de générer un jeu 3031886 8 d'assemblage positif, c'est à dire que la dimension du diamètre de la cavité 21 est supérieure au diamètre de la ceinture 13. Ce jeu est suffisamment important pour que l'opération de mise en position de la pierre 10 dans la cavité 21 soit simple et rapide. 5 Selon une autre caractéristique de l'invention, la pièce support 20 comprend un moyen d'éclairage de la face inférieure 111 de la pierre 10. Ce moyen d'éclairage a pour effet de mettre en valeur la pierre 10 enchâssée, en la rétroéclairant. Dans une forme de réalisation représentée en figure 1, le perçage est 10 réalisé de sorte que la cavité 21 soit prolongée par un alésage borgne 26, limitant la portée du lamage 23. Dans cette forme de réalisation, la cavité 21 de la pièce support 20 est borgne et possède une paroi de fond 27. Avantageusement, dans cette forme de réalisation, la paroi de fond 27 est recouverte d'un matériau réfléchissant la lumière, tel que du rhodium, de sorte 15 que les rayons lumineux puissent traverser la pierre 10, et ainsi, la rétroéclairer. Dans une autre forme de réalisation illustrée par la figure 2, le perçage est réalisé de sorte que la cavité 21 soit prolongée par un alésage traversant 28, limitant la portée du lamage 23. La cavité 21 débouche ainsi de part et d'autre de la pièce support 20. Les rayons lumineux sont donc aptes à traverser la pierre 20 10. La présente invention a également pour objet une pièce support 20 en matériau céramique dans laquelle est enchâssée une pierre 10, tel que représentée en figures 1 et 2, ladite pierre 10 étant maintenue fixement dans une cavité 21 de la pièce support 20, uniquement par une action de serrage de ladite 25 cavité 21. La cavité 21 de la pièce support est d'une forme géométrique de révolution comprenant un épaulement 22 vertical, prolongé à l'une de ses extrémités par un lamage 23. L'épaulement est destiné à recevoir une ceinture 13 que comporte la pierre 10, et le lamage est destiné à recevoir la face 30 inférieure 111 de la pierre. Dans d'autres formes de réalisation de l'invention, la pierre 10 peut être de forme carrée, hexagonale, ou de toute autre forme. Cependant, pour limiter les contraintes internes au niveau de la pièce support 20 lors du refroidissement, 3031886 9 il est préféré que la cavité 21 soit d'une forme géométrique de révolution. En effet, les matériaux céramiques sont des matériaux fragiles et cassants, et donc sensibles aux contraintes internes élevées et aux chocs. Afin d'éviter l'apparition de fissures au sein de la pièce support 20, l'usage de pierres dont la ceinture est 5 de forme circulaire est donc préféré. Par ailleurs, du fait des propriétés des matériaux céramiques, la plage de jeux d'assemblage est particulièrement étroite, et les dimensions de la pierre 10 et de la pièce support 20 sont adaptées de sorte à limiter les contraintes internes. 10 A titre d'exemple non limitatif, le matériau céramique utilisé est de la zircone, un composite alumine/zircone, ou un verre. Il va de soi que la présente invention peut recevoir tous aménagements et variantes du domaine des équivalents techniques sans pour autant sortir du cadre du présent brevet tel que défini par les revendications ci-après. 15 REVENDICATIONS1. Procédé d'enchâssage d'une pierre (10), de profil extérieur donné, dans une pièce support (20) en matériau céramique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives de : - perçage, dans la pièce support, d'une cavité (21) destinée à recevoir ladite pierre, la cavité présentant un profil au moins partiellement complémentaire du profil extérieur de la pierre, - chauffage de la pièce support à une température suffisante pour provoquer l'élargissement de la cavité, - mise en position de la pierre dans la cavité de la pièce support, une face inférieure (111) de la pierre étant enfoncée dans ladite cavité, - refroidissement de la pièce support. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la température de chauffage de la pièce support (20) est comprise entre 350 et 900 degrés Celsius. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant une étape de refroidissement de la pierre (10) avant sa mise en position dans la cavité (21), à une température suffisamment basse pour provoquer la contraction de ladite pierre. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel, la pierre (10) comportant une ceinture (13), antérieurement à l'étape de perçage, on mesure la dimension du diamètre de ladite ceinture. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le perçage est réalisé de sorte que la cavité (21) de la pièce support (20) soit d'une forme géométrique de révolution comprenant un épaulement (22) vertical prolongé à l'une de ses extrémités par un lamage (23), l'épaulement étant destiné à recevoir une ceinture (13) que comporte la pierre (10), et le lamage étant destiné à recevoir la face inférieure (111) de la pierre. 6. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel le perçage est réalisé de sorte que la dimension du diamètre de l'épaulement (22) soit inférieure à la dimension du diamètre de la ceinture (13). 7. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le perçage est réalisé de sorte que la cavité (21) comprenne une gorge radiale (24) réalisant la jonction 3031886 11 entre l'épaulement (22) et le lamage (23), ladite gorge comprenant une paroi de fond (25) destinée à être en regard de la ceinture (13) de la pierre (10). 8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le perçage est réalisé de sorte que la pièce support (20) comprenne un moyen d'éclairage d'au moins une 5 partie de la face inférieure (111) de la pierre (10). 9. Pièce support (20) en matériau céramique dans laquelle est enchâssée une pierre (10), ladite pierre étant maintenue fixement dans une cavité (21) de la pièce, uniquement par une action de serrage de la pièce support. 10. Pièce support (20) selon la revendication précédente, dans lequel la 10 cavité (21) de la pièce support est d'une forme géométrique de révolution comprenant un épaulement (22) vertical prolongé à l'une de ses extrémités par un lamage (23), l'épaulement étant destiné à recevoir une ceinture (13) que comporte la pierre (10), et le lamage étant destiné à recevoir la face inférieure (111) de la pierre.