Les Couverts

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La fabrication des couverts de table De Leener Joffrey de Troyer Vincent

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La fabrication des couverts de tables (fourchette et cuillère)ECAM, dans le cadre du cours de méthodes de transformation [FM09]La fabrication des couverts de tableDe Leener Joffrey de Troyer VincentBruxelles, le 20 décembre 2010

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ECAMdans le cadre du cours de méthodes de transformation [FM09]

La fabrication des couverts de table

De Leener Joffreyde Troyer Vincent

Bruxelles, le 20 décembre 2010

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La fabrication des couverts

Table des matières

1 Introduction 31.1 L'entreprise Eternum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2 Un peu d'histoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2.1 La cuillère . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2.2 La fourchette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.3 Introduction aux aciers inoxydables . . . . . . . . . . . . . . . 41.3.1 L'acier inoxydable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.3.2 L'oxydation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2 Visite de l'entreprise 52.1 Matières Premières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.2 Découpe du �an . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.3 Laminage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.4 Détourage du �an et préparation à l'estampage . . . . . . . . 8

2.4.1 Par calcul de volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.4.2 Simulation par matériaux modèles . . . . . . . . . . . 112.4.3 Simulation numérique par calcul informatique . . . . . 112.4.4 Chez Eternum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.5 Estampage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.5.1 Dé�nitions et description du procédé à chaud . . . . . 122.5.2 Le cordon de bavure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.5.3 Angles de dépouille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152.5.4 Outils d'estampage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.5.5 Techniques spéciales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172.5.6 Chez Eternum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.5.7 Avantages et inconvénients . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.6 Ebavurage et Polissage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.6.1 Ebavurage - Ebarbage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.6.2 Polissage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.7 Finition et lavage des couverts . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3 Conclusion 24

4 Bibliographie 25

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1 Introduction

1.1 L'entreprise Eternum

Eternum est une entreprise belge créée en 1924 et spécialisée dans la créa-tion, la production et la vente de couverts et d'articles de table en inoxainsi que quelques modèles en argent. Ses produits sont destinés tant auconsommateur lambda qu'à l'Horeca (hôtels, restaurants et collectivités). Ilsfabriquent plus de 50 modèles de couverts et plus de 150 articles de table.

Les usines se situent majoritairement en Chine et depuis peu auBangladesh où la main d'÷uvre est moins chère (100$ /mois contre 350en Chine !). Le siège central se situe en Belgique à Gembloux où il existeencore une petite usine de fabrication destinée aux articles de luxe que nousavons pu visiter. Il y a 30 ans, cette usine comprenait plus d'une centained'ouvriers. Aujourd'huit nous avons pu en compter un maximum de 6. Lesmachines ne sont pas récentes mais en comparaison des points de productionchinois où l'on utilise encore des presses à friction et où rien n'est automa-tisé, l'usine de Gembloux utilise des presses hydrauliques avec des systèmesde placement et de reprise des pièces passées sous la matrice d'estampage.

1.2 Un peu d'histoire

1.2.1 La cuillère

Dès la préhistoire, la sédentarisation de l'homme et notamment la cul-ture céréalière lui ont permis de diversi�er son alimentation. À cette mêmeépoque, l'invention des soupes a développé le besoin d'instruments pour dis-tribuer cette nouriture liquide et la porter à la bouche. Fabriquée en bois ouen terre-cuite dans un premier temps, il faudra attendre le XIIIe siècle pourvoir apparaître les cuillères en métal. Les pièces les plus anciennes étaientdécoupées dans des plaques de cuivre et martelées.

Il existe aujourd'huit un bon nombre de cuillères di�érentes dont la formevarie en fonction de son utilisation. La longueur du manche dépend de lahauteur du récipient et la largeur de la bouche de la cuillère dépend, pour sapart, de la largeur du récipient et du contenu à déplacer. Exemple : la cuillèreà soupe, à café, à pot (synonyme de louche), à thé ou encore à absinthe.

1.2.2 La fourchette

Le mot fourchette apparait pour la première fois dans l'inventaire de lareine de Hongrie en 1328. Il s'agissait d'une curiosité orientale, à deux dents,dont le centre de di�usion en Europe était Venise. On n'utilisait ces ustensiles

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que pour piquer les viandes dans le plat commun et parfois pour la dégusta-tion de fruits con�ts. Il semblerait que ces fourchettes aient été considéréestelles des bijoux que les souverains se faisaient o�rir.

Il faudra attendre la �n du XVIIe s. pour que la fourchette à quatre dents,telle que nous l'utilisons à l'heure actuelle, commence à faire partie des us-ages. A l'époque, elle restait encore essentiellement un objet de luxe et lesignorants, qui en méconnaissaient l'usage, s'en servaient comme cure-dent.

1.3 Introduction aux aciers inoxydables

1.3.1 L'acier inoxydable

L'acier inoxydable étant un vaste sujet, vous ne trouverez ici qu'une brèveintroduction contenant le strict nécessaire à notre sujet.

La matière première utilisée dans la production des couverts est l'acierinoxydable. Il se consitue d'acier (alliages de fer et de carbone) auxquelson ajoute essentiellement du chrome qui, au-delà de 11 à 13 %, produit larésistance souhaitée à l'oxydation. Parmi les aciers inoxydables on distingue

Les aciers austénitiques qui contiennent entre 16 et 22 % de chrome etde 6 à 22 % de nickel. Ils sont non-magnétiques. Grâce au nickel, cesaciers sont les seuls qui puissent donner toute garantie de résistance àla corrosion. On les utilise notamment pour la belle orfèvrerie en acierinoxydable .

Les aciers martensitiques qui contiennent de 10 à 18 % de chrome avecéventuellement un faible pourcentage de nickel et peuvent être trempés(durcis). Ces aciers sont utilisés pour la fabrication des couteaux. Ontrempe la lame a�n de garantir un tranchant e�cace et durable. Ilssont malheureusement moins résistants à la corrosion.

Les aciers ferritiques qui contiennent de 13 à 30 % de chrome, sans nickelet ne peuvent être trempés. On peut les travailler à froid. Résistentmieux à la corrosion que les aciers martensitiques. Ce sont les aciersles plus souvent utilisés pour la fabrication des articles ménagers bonsmarchés (17-18 % de chrome).

1.3.2 L'oxydation

Comme nous le savons, les aciers inoxydables sont principalement con-stitués de fer. Ils sont rendus inoxydables grâce à un mécanisme d'auto-protection qui se manifeste en présence de l'oxygène. Les aciers inoxydablespeuvent former à leur surface une couche d'oxyde de chrome, mince, con-tinue, et étanche qui est un obstacle à la pénétration de l'oxydation. Une

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teneur su�sante en chrome est une condition nécessaire à ce phénomène quel'on appelle �passivation�.

La résistance à la corrosion peut donc être maximale si une très �ne pel-licule passive peut se former librement à la surface du couvert. A�n de lesgarder en bon état, il faut éviter de les mettre en contact avec des élémentssusceptibles d'empêcher la passivation, comme les restes de nouriture sur lecouvert ou le contact avec des chlorures (sels), du fer (couvercle de pot demayonnaise), de l'argent et de l'aluminium (le dépôt d'aluminium sur l'acierdonne un e�et mat).

2 Visite de l'entreprise

2.1 Matières Premières

Chez Eternum, la fabrication des couverts commence par de tôles minces,qu'ils découperont, ou de coils (bobines) dont la largeur est celle de l'entréede la presse à poinçonner et l'épaisseur voulue pour les couverts. Dans le casde coils, l'acier inoxydable étant enroulé il faudra le dérouler et le redresser.En e�et lors de l'enroulement, l'acier subit une déformation. Il s'agit alors dele remettre dans un état parfaitement plat a�n de ne pas provoquer de prob-lèmes dans la suite du processus de fabrication. L'épaisseur d'acier utiliséepeut aller jusqu'à 6 mm, au delà, la technique utilisée est celle du forgeage.

2.2 Découpe du �an

Le �an est une pièce de forme grossière qui servira à produire plusieursréférences de plusieurs modèles di�érents. Pour le produire, une matrice dedécoupe est positionnée dans une presse hydraulique (100 à 150 T). Plusieursmatrices sont nécessaires, elles sont fonction de la taille et de la forme ducouvert. La technique utilisée est celle du poinçonnage. (voir �gure 1)

Cette technique est une opération de découpe à la presse, dans une tôleplane mince, de section quelconque ayant des formes imposées par des com-binaisons poinçon-matrice. Le mécanisme de rupture est comparable à celuidu cisaillage.

La matrice présente une entrée à section constante de hauteur h (souventde 4 à 5 mm), suivie d'une dépouille réduisant le risque de coincer le �anet facilitant sa descente, réduisant ainsi l'e�ort du poinçon. La force dudécoupage peut s'exprimer par la relation : F = L∗e∗Rt (L étant le périmètreà découper, e l'épaisseur de la tôle et Rt la résistance à la traction). (voir�gure 2)

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Figure 1 � Le poinçonnage

exemple : si� L = 400mm� e = 5mm� Rt ' 650 N

mm2

F = 1300000N = 130000kg = 130T à répartir sur toute la surface dupoinçon.

Figure 2 � Vue en coupe du poinçonnage 1- La matrice ; 2- Le poinçon ; 3-Les dévêtisseur ; 4- Le �an ; 5- La pièce découpée.

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Nous pouvons également remarquer l'utilisation d'un dispositif de serrage(point 3 sur la �gure 2) empêchant la tôle de se déformer au passage dupoinçon, appelé dévétisseur.

En plus de l'opération proprement dite de poinçonnage, il faut assurer uncertain nombre de conditions et de travaux tels que :

� le guidage de la tôle ou de la bande de métal� la facilité de montage et de démontage des outils ainsi que leur a�ûtage� la récupération du �an� la sécurité des opérateurs

Avantages et inconvénients : Cette technique est peu coûteuse et per-met des cadences élevées mais est limitée à des formes relativement simples.En outre, l'évacuation des chutes est di�cile à automatiser.

2.3 Laminage

En théorie, le laminage à froid (Cold rolling) consiste à réduire à froidet en continu l'épaisseur de la tôle laminée à chaud. Il permet d'obtenirdes épaisseurs plus faibles que le laminage à chaud. Outre la possibilité deréalisation d'épaisseurs plus faibles, le laminage à froid présente d'autresavantages comme l'excellent aspect de surface, l'amélioration de tolérancesdimensionnelles et l'obtention d'une surface désoxydée.

Le cycle des opérations de laminage à froid s'applique aux bobines laminéesà chaud et comporte quatre étapes principales :

Le décapage qui prépare la bande à l'opération suivante en enlevantl'oxyde formé à sa surface au cours du laminage à chaud et du re-froidissement ultérieur.

Le laminage dont le rôle est de réduire l'épaisseur de la bande à la valeurdésirée.

Le recuit destiné à régénérer la structure cristalline du métal.

Le skin-pass qui permet d'e�acer le palier de limite élastique qui subsisteaprès recuit (sauf sur les aciers décarburés), d'imprimer la rugositérecherchée et d'améliorer la planéité.

Lors du laminage à froid une bonne lubri�cation est nécessaire, qui ajouteune étape de dégraissage. Le laminage à froid change quelque peu les car-actéristiques mécaniques du métal. En e�et, l'écrouissage local (déformationplastique) augmente la zone de déformation élastique. La limite d'élastic-ité est repoussée, mais la résistance à la rupture est constante (il s'agitd'une propriété interne du matériau). Toutefois, dans le cas des couverts,

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ces phénomènes ont peu ou pas d'incidence sur les produits. Ceux-ci n'étantpas soumis à de grosses contraintes mécaniques lors de leur utilisation.

En pratique, pour la fabrication des couverts, toutes ces étapes ne sontpas nécessaires. Ils n'e�ectuent pas, au préalable, de laminage à chaud.Ils utilisent le laminage dans l'unique but d'élargir et d'amincir la partiesupérieure du �an car celle-ci est insu�sante pour y découper le cuilleron ducouvert. Contrairement à la théorie, les �ans n'étant pas laminés à chaud,l'étape de décapage, de recuit et de skin-pass ne sont donc pas nécessaires.Le tout est d'ailleurs e�ectué manuellement à la pièce.

Ils e�ectuent une déformation plastique en passant la partie supérieuredu couvert entre deux cylindres tournant en sens opposés écrasant la partiesupérieure du �an. Cette partie deviendra le cuilleron de la cuillère. Il està noter que deux laminoirs sont nécessaires pour obtenir la largeur requiseau détourage du �an. Certaines fourchettes subissent parfois une passe delaminage mais uniquement à des �ns d'esthétisme.

2.4 Détourage du �an et préparation à l'estampage

Malgré l'appellation �détourage�, la technique utilisée ici est celle dupoinçonnage. Ils vont positionner le �an élargit dans un gabarit permet-tant de le maintenir en place pendant que la partie supérieure de la presseva descendre, guidée par deux montants, et pousser la pièce à travers l'outil-lage. La pièce ainsi produite est maintenant appelée �lopin� et son contourest le contour dé�nitif du modèle.

Figure 3 � Matrice de découpe des dents en deux passes

Dans la ligne de production, chez Eternum, c'est à ce moment qu'inter-vient l'étape de découpe des dents des fouchettes. L'opération utilise aussi

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la technique de poinçonnage et une matrice adaptée. La découpe est e�ec-tuée en deux étapes. La dent centrale dans la partie gauche de la �gure 3d'abord, ensuite les dents extérieures dans la partie de droite. Ceci a�n deréduire l'e�ort demandé à l'acier et d'obtenir ainsi des dents bien alignées.

À ce stade de la fabrication, il est important que le lopin ait bien la mêmequantité de matière que la pièce désirée, ou plus dans dans le cas du procédéà chaud. Pour ce faire, di�érentes techniques peuvent être utilisées :

2.4.1 Par calcul de volume

Technique de base du procédé à chaud, il s'agit ici de calculer la quantitéde matière du lopin a�n qu'après estampage, on obtienne une pièce sansdéfaut et un minimum de bavures. Pour ce faire, nous allons sectionner lapièce dans sa longueur (�gure 4) , calculer la surface de chacune d'elles pourensuite les majorer en fonction de leurs proportions vis-à-vis des sectionsminimales et maximales a�n de prendre en compte la quantité de matièrequi s'écoulera dans le cordon de bavure. (�gure 5)

Section maximale : majoration de 3 à 4 % (b)

Section moyenne : majoration de 6 à 7 % (a)

Faible section : majoration de 13 à 14 % (c)

Zone de raccordement entre deux sections : majoration de 18 % (d)

Une fois cette majoration e�ectuée il faut encore calculer pour chaquesection son équivalence ronde ou carré. Connaissant les formules de surface :

Srond =pid2

4 et Scarr = c2

et voulant obtenir un volume identique pour un pro�lé di�érent :Srond = Scarr = S2

on obtient les dimensions du diamètre ou du côté du pro�lé que noussouhaitons utiliser :

d =√

4S2π et c =

√S2

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Figure 4 � Evaluation du volume du lopin en sectionnant la pièce dans salongueur

Figure 5 � Di�érentes sections de la pièce nécessitant des majorations dif-férentes

À présent si la variation des sections n'est pas trop grande, le lopin brutpourra être directement estampé. Dans le cas contraire, il sera nécessaired'e�ectuer un roulage du lopin ou de passer par une étape d'ébauche a�n

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d'éviter des défauts tel que pliures, criques ou une mauvaise répartition des�bres dans la pièce estampée. (�gure 6)

Figure 6 � Di�érents défauts pouvant survenir lors de l'estampage

2.4.2 Simulation par matériaux modèles

Près du bureau d'étude de l'entreprise d'estampage, est installé un atelierde simulations des procédés de mise en forme, utilisant des pâtes à modeler.L'équipement utile est élémentaire : un réfrigérateur ménager pour la con-servation de la pâte, un petit laminoir du même type que ceux utilisés pourla fabrication de pâtes alimentaires, une cisaille à �l et une presse manuellede quelques tonnes. L'outillage est réalisé en résine et permettra de tester sila fabrication ne provoquera pas de défauts dans les pièces.

Il est important de remarquer que cette technique permet de s'assurerrapidement que la fabrication sera sans défauts mais qu'elle ne permet pasde déterminer les e�orts à mettre en jeu. Il faut aussi faire attention à lamanipulation de la plasticine. En e�et, la température joue un rôle trèsimportant sur le comportement rhéologique du kaolin, composant de base dela plasticine.

Pour rappel : la rhéologie est l'étude de l'écoulement ou de ladéformation des corps sous l'e�et des contraintes qui leur sontappliquées.

2.4.3 Simulation numérique par calcul informatique

Grâce aux recherches faites par plusieures universités, la plupart des in-dustriels de l'estampage dispose aujourd'hui de logiciels leur permettant

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d'obtenir de bons résultats dans des délais raisonnables. Parmi ces logicielscitons :

Copest (Conception optimisée pour l'estampage) : logiciel perme-ttant de dessiner automatiquement le tracé optimalisé d'une pièce estam-pable à partir de la dé�nition géométrique de la pièce de départ. Il permetde prendre en compte les données de forgeage, celles du matériau, des capac-ités technologiques de l'utilisateur et de travailler à partir de plans issus delogiciels CAO classiques (Strim, Cathia, SolidWorks, ...).

Forgerond : celui-ci permet de modéliser les lois d'écoulement du matériauet de mettre en évidence l'apparition (ou non) d'éventuels défauts. Il permetaussi de mesurer l'in�uence de la position du cordon de bavure sur l'écoule-ment et sur l'e�ort de mise en forme.

Préform : celui-ci permettra de concevoir la forme d'ébauche nécessaire si�Forgerond� révèle la nécessité d'en avoir une.

Forge 2 et Forge 3 : logiciels basés sur le calcul de déformations paréléments �nis et qui permettent de prendre en compte l'in�uence du volumede toute la pièce représentée par sa 3ème dimension.

2.4.4 Chez Eternum

Dans cette entreprise, le contour dé�nitif de la pièce est �xée par l'é-tape de détourage du �an. La dernière variable sur laquelle on peut encorejouer pour dé�nir le volume du lopin engagé est l'épaisseur de la tôle dedépart. Dans le cas où l'épaisseur de la tôle ne serait pas disponible chez lefournisseur, un passage du manche dans le laminoir est encore possible.

2.5 Estampage

2.5.1 Dé�nitions et description du procédé à chaud

L'estampage est le terme utilisé pour dé�nir l'action de forgeage de l'acieren trois coups (ébauche, �nition et ébavurage), le terme matriçage est ap-pliqué, quant à lui, aux métaux non ferreux.

L'estampage consiste à chau�er à haute température (environ 1250 °C)un morceau de demi-produit d'une géométrie calculée comme expliquéprécédemment et appelé �lopin�. Celui-ci sera placé entre des outillagesappelée �matrices�, dans lesquelles est usinée en creux une �gravure� quireprésente exactement la forme de l'avant-produit brut à obtenir. Une

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machine-outil d'estampage agissant par choc ou par pression va contrain-dre le lopin à se déformer pour épouser les formes de la gravure. La plupartdu temps, dans la matrice, autour de la gravure, il existe aussi un cordon debavure permettant à l'excédent de matière du lopin de s'y écouler et d'ainsimaîtriser la géométrie de la pièce �nie. Ce cordon sera ôté, le plus souvent àchaud, sur une machine-outil annexe appelée �presse d'ébavurage� ou �pressede détourage�.

Figure 7 � Evolution de la contrainte d'écoulement (1), de la ductilité (2)et de l'oxydation d'un acier en fonction de la température (3)

A�n d'assurer un écoulement du lopin dans la matrice, il faut e�ectuerune déformation plastique. Ainsi, la contrainte généralisée dans la pièce doitêtre égale à la contrainte d'écoulement du métal. Il est entendu que l'e�ortexercé doit être inférieur à la limite élastique de l'outillage. L'e�ort appliqué,les déformations élastiques et la dilatation due à l'échau�ement durant letravail de la pièce mais aussi de la matrice, sont à prendre en compte pourobtenir des pièces brutes aux cottes souhaitées à l'intérieur des tolérancesdimensionnelles.

Les aciers inoxydables, pour leur part, ne contiennent que des traces decarbone, ce qui les rend beaucoup plus malléables que les aciers traditionnels.Il ne sera donc pas nécessaire de chau�er le lopin avant de le placer dans lamatrice. De plus, toujours grâce à cette bonne malléabilité, à un bon calculdu volume du lopin et quelques essais - erreurs, le cordon de bavure ne serapas nécessaire.

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2.5.2 Le cordon de bavure

Comme vu précédemment le cordon de bavure à plusieurs rôles :� Assurer le remplissage convenable de la gravure ;� Permettre l'évacuation de l'excédent de métal du lopin par rapport àla pièce estampée �nie.

� Permettre un certain retrait du métal chaud lorsqu'il refroidit.� Augmenter la surface de contact matrice-pièce facilitant le refroidisse-ment de cette dernière.

Figure 8 � Comparaison de di�érentes techniques de mise en forme

Le prix de l'acier étant la composante principale du prix �nal d'une pièce,il est intéressant de minimiser le plus possible les excédents de matière.

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Sous réserve d'un outillage monté sur ressort, lorsque l'on peut accepterune tolérance dimentionnelle de plusieurs millimètres, on peut réaliser despièces sans bavure, éventuellement dans une matrice fermée, à condition deprévoir un exutoire.

Figure 9 � Di�érents logements de bavure

La plupart du temps, a�n de simpli�er la réalisation des matrices, le cordonde bavure n'est usiné que dans l'une des deux matrices. Un usinage dans lesdeux parties permettra un écoulement symétrique et plus important. Unlogement de bavure ouvert lui évitera d'être comblé et de provoquer desreplis ou des criques à l'entrée du cordon de bavure, ou dans une moindremesure, de modi�er le �brage de la pièce.

2.5.3 Angles de dépouille

A�n de pouvoir extraire la pièce estampée de la gravure, il est nécessaireque celle-ci possède des angles de dépouille non nuls sur les faces parallèlesau sens de l'estampage. Du fait du retrait, le métal tend à se fretter surles noyaux (excroissances dans la matrice permettant de réaliser des �trous�dans la pièce). Il faut donc prévoir des angles plus grands pour les dépouillesintérieures que pour les dépouilles extérieures. Pour les mêmes raisons, ilfaut éviter les variations brusques de sections et les raccorder par des congésimportants.

Il est aussi intéressant de remarquer que lorsque le rayon du congé tend verszéro la force de forgeage à appliquer tend vers l'in�ni. Des graphiques per-mettent de déterminer la valeur optimale à mettre pour chacun des rayons.(�gure 10)

Les couverts étant la plupart du temps de forme cylindrique, les anglesde dépouille dans les matrices sont largement su�sants. De plus, le plan dejoint (plan séparant les matrices inférieures et supérieures) suit parfaitement

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Figure 10 � In�uence de la valeur du rayon sur la force nécessaire à la miseen forme

la courbe du couvert et sépare en deux la quantité de matière mise en formedans chaque matrice.

2.5.4 Outils d'estampage

Les matrices : elles présentent la particularité d'être soumises à des sollic-itations thermiques et mécaniques très élevées. Cet outillage commence à sedégrader dès le début de son utilisation. Les matrices ont donc une durée devie relativement courte, de l'ordre de quelques milliers de pièces estampées.Dans le cas des couverts, travaillant à froid et sur un matériau malléable,l'usure de l'outillage est moins prononcée. L'acier utilisé pour leur fabricationest un acier pour outil travaillant à chaud de dénomination : W. Nr. : 1.2343,AFNOR : Z 38 CDV 5 . Cet acier est allié au Chrome et au Molybdène, ilest soit trempé à l'air, soit à l'huile chaude à 80°C ou encore sous vide.

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Figure 11 � Exemple de matrices

Gravure de roulage : elle permet de préformer la pièce sur sa largeur. Lelopin est passé une première fois sous la presse dans la matrice de roulage,est tourné d'un angle de 90°pour être �nalement estampé dans la gravure de�nition. (�gure 12 )

Opérations successives : a�n d'obtenir une cadence de production plusélevée sur les machines-outils de choc, les di�érentes gravures : étirage, cam-brage, ébauche et �nition sont usinées dans un même bloc de grande dimen-tion. Une grande surface de frappe permettra d'absorber sans dommage latotalité de l'énergie fournie par l'engin. Cette surface est au minimum de350cm2 par 10 KJ. Sur les machines-outils de pression, les gravures sontgénéralement usinées dans des blocs plus petits qui sont soit insérés dans unensemble appelé �porte-insert�, soit �xés séparément dans un porte-matrices.Cette technologie permet de changer les gravures usées indépendamment lesunes des autres.

2.5.5 Techniques spéciales

Le refoulement : Dans ce cas-ci, on utilise une machine-outil à axe hor-izontal comprenant deux matrices, l'une �xe et l'autre mobile. L'une

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Figure 12 � Di�érentes gravures insérées dans un porte-insert

Figure 13 � Laminoir ébaucheur à retour

des deux serre le lopin en laissant dépasser d'un côté la partie à es-tamper qui sera chau�ée au préalable. Les règles du refoulement sontbasées sur les principes suivants :

1. Il faut engager la totalité du volume à mettre en forme dès lapremière opération.

2. À cause du risque de �ambement, on ne peut refouler en uneseule passe qu'une barre dont la longueur est inférieur à trois fois

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le diamètre initial. Dans le cas contraire, il faudra envisager unou plusieurs refoulements partiels sans fractioner le volume totalà déformer ceci en utilisant des poinçons coniques. Economique-ment, au-delà de 5 passes, le procédé n'est plus rentable.

Figure 14 � Début et �n d'un refoulement partiel

Technique de mi-chaud : Cette technique est un compromis destiné às'a�ranchir des problèmes de calamine et de décarburation, rencontréslorsque l'acier est chau�é à haute température, ainsi que des prob-lèmes de résistance mécanique que constitue la contrainte d'écoule-ment du métal mis en forme à froid. La température de mise en formeà mi-chaud ou à tiède est de l'ordre de 650 °C à 700 °C. Les pro-duits forgés ont un très bel aspect de surface, peu ou pas de calamine.La contrainte d'écoulement à mi-chaud est supérieure à celle à chaud,ce qui sollicite fortement l'outillage. En conséquence, cette techniquene s'applique qu'aux pièces axisymétriques. Les tolérances dimension-nelles sont voisines, bien qu'un peu plus larges que celles obtenues àfroid, ceci permet, dans certains cas de pignonerie par exemple, de pou-voir obtenir des dentures qui ne nécessiteront pas de reprise d'usinageultérieurement.

L'estampage orbital : Ce procédé s'inspire d'une technique largementutilisée dans l'opération de rivetage. Tandis que la matrice inférieure

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reçoit une poussée verticale, dirigée vers le haut par un vérin, la ma-trice supérieure est animée d'un mouvement orbital dont l'inclinaisonest de quelques degrés. La matrice supérieure roule sur la pièce à met-tre en forme en s'opposant à la force verticale exercée par le vérin surla matrice inférieure. L'e�ort ne s'applique donc que sur un �secteurtournant� de la pièce. Cette dernière, au lieu d'être mise en forme surtoute sa surface, ne l'est que progressivement. Il en résulte une diminu-tion très importante de la force et de l'énergie à mettre en ÷uvre. Parcontre, le procédé ne s'applique qu'aux pièces de révolution et la ca-dence de fabrication est de 2 à 3 fois plus lente que celle d'un procédétraditionnel.

Figure 15 � Opération d'estampage orbital

2.5.6 Chez Eternum

L'estampage des couverts est réalisée en une ou deux passes, à froid. Iln'y a pas de passe d'ébauche ni de roulage. S'il doit y avoir deux passes,c'est pour séparer l'estampage du manche de l'estampage de la bouche ducouvert, dans des soucis de rapidité de production.

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Les matrices ne contiennent pas de cordron de bavure, la barbe résultanteest éliminée lors de l'étape d'ébavurage. Le lopin a déjà le contour dé�nitif dela pièce et son épaisseur est une moyenne de l'épaisseur �nale, si bien que lescontraintes d'écoulement dans la pièce, lors de l'estampage sont minimiséeset les défauts (piqures) n'apparaissent qu'en �n de vie des matrices. Unlubri�ant est cependant utilisé a�n d'empêcher la pièce de se fretter à lamatrice lors de l'estampage.

Figure 16 � Matrice du cuillère à sauce

2.5.7 Avantages et inconvénients

� Rapidité d'exécution de la pièce : gràce à une chaîne cinématique d'en-trée des lopins et de sortie des pièces, il est possible d'obtenir un ca-dence pouvant aller jusqu'a 8000 pièces à l'heure.

� De par l'écoulement du métal, les pièces formées obtiennent un bon�brage ce qui leur permettra par la suite une meilleure résistance mé-canique. (�gure 17)

� Vis à vis de l'environnement, tout le métal qui rentre dans l'usine ensort soit sous forme de pièces, soit sous forme de déchets qui sontrécupérés et revendu à des professionels du recyclage. L'acier inoxyd-able est recyclable à 100 % et complète à 60 % la production mondialed'un nouvel acier inoxydable. De plus, le lubri�ant utilisé lors de l'es-tampage est, lui aussi, récupéré et revendus aux industriels des travauxpublics car il contient une part de calamine utile dans la constructiondes routes.

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Figure 17 � Exemple de boulons fabriqués selon trois méthodes di�érentes

� Dans le procédé à chaud, en raison des pertes de matière et à la courtedurée de vie des matrices, le prix de revient d'une pièce est relative-ment élevé. Pour la fabrication des couverts, l'estampage représente unprix de revient plus faible. En e�et, le contour du lopin étant dé�ni àl'avance il n'y a pas de pertes de matière et l'écoulement du métal dansla gravure est moins important. Les matrices gagnent donc en duréede vie.

� Toujours dans le procédé à chaud, la manipulation d'un métal à hautetempérature représente un risque pour l'opérateur contrairement à lamanipulation à froid.

� Reste le problème du bruit. On ne peut frapper deux masses mé-talliques l'une contre l'autre sans occasionner une nuisance sonore.Les opérateurs utilisent des protections individuelles mais le coût pourisoler phoniquement un bâtiment industriel est plutot élevé et les en-treprises d'estampage préfèrent généralement s'éloigner des villes.

2.6 Ebavurage et Polissage

Suite au procédé utilisé précédemment, des barbes peuvent apparaître.Pour les éliminer, un ébavurage est nécessaire. Le polissage, quant à lui,permettra de donner au couvert un meilleur état de surface ainsi q'un plusbel aspect.

2.6.1 Ebavurage - Ebarbage

En général les techniques utilisées pour l'ébavurage sont l'abrasion (frot-tement entre deux objets jusqu'à usure), à la lime ou à la disqueuse. On peutaussi simplement casser la bavure. Ces méthodes peuvent être manuelles ouautomatisées. Outre l'ébavurage mécanique, il existe aussi l'ébavurage chim-ique, thermique ou même électrique.

L'émerisage : technique mécanique, ici l'usinage de la surface métalliques'e�ectue à l'aide de bandes abrasives. La bande abrasive est entraînée parla roue de contact et tendue par le galet tendeur. En fonction de la surface

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souhaitée plusieurs bandes abrasives présentant des grains di�érents sontnécessaires. Les bandes d'un grain de 46-60 permettent d'obtenir un enlève-ment de matière important. Les bandes de grains entre 80 et 240 permettentd'obtenir un enlèvement de matière moyen. Ces grains laissent une surfacerugueuse. Avec les bandes d'un grain de 280-400, il est possible d'obtenir dessurfaces plus esthétiques.

Cette technique est utilisée pour polir et ébavurer le contour des couverts.Elle consiste à placer les couverts sur un disque qui tourne à intervallesréguliers pour présenter les couverts à chaque bande abrasive. Un capteurpermet de détecter la présence du couvert. Le polissage des côtés est terminémanuellement par un polisseur.

La tribo�nition : ébavurage chimique et mécanique. Dans ce procédé,les pièces à traiter et les abrasifs sont mis en vibration dans une cuve avecajout d'eau et d'additifs chimiques pour l'obtention de la �nition demandée.L'enlèvement de matière, le niveau de polissage et l'état de surface dépendentde la composition et de la taille des additifs introduits.

2.6.2 Polissage

Après l'émerisage vient le polissage du reste de la surface. Les matièresservant au polissage se composent généralement de �ls d'acier, de �bres na-turelles (p.ex. le sisal) ou de coton. Le choix d'une pâte à polir appropriée etd'éléments de polissage adéquats permet de réaliser di�érentes tâches. Parmicelles-ci, on compte l'élimination des couches d'oxydes sur des rubans d'aciertrempés, l'amélioration de la rugosité et la génération de surfaces brillantes.

L'étape du polissage est e�ectuée manuellement dans le cas de louches ouautres couverts spéciaux. Dans un premier temps, le polisseur utilise unemeule sur laquelle est montée une roue de polissage dure composée de sisal(�bre extraite d'une plante mexicaine). Le polisseur applique sur cette roueune pâte à polir. Il procède au premier polissage. Il change ensuite les rouesde polissages de moins en moins dures pour terminer sur une roue en coton.

Dans le cas de plus grandes séries, ce procédé peut être automatisé. Lescouverts sont placés alors successivement dans 7 machines, chacune program-mée pour e�ectuer un mouvement bien précis.

2.7 Finition et lavage des couverts

Après le polissage, les couverts sont placés dans une machine à dégraissera�n de les nettoyer. On utilise pour ce faire un solvant, comme par exemple

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le milasol 32 ou le perchlorétylène. D'autres �nitions peuvent encore être ap-portées au couvert comme le sablage du manche qui permet un ton plus mat,on parle d'acier brossé. La technique consiste à projeter sous haute pressiondu sable sur le manche du couvert ce qui crée une rugosité. On peut égale-ment marquer les couverts à l'aide d'un système de gravure électrochimiquequi permet notamment d'inscrire le nom de la marque. Les couverts sont�nalement contrôlés, emballés et prêts à l'expédition.

3 Conclusion

Tout au long de la réalisation de ce document nous avons voulu suivre laprocédure de fabrication des couverts d'Eternum en se rapportant, à chaqunedes étapes, à la théorie. Nous avons aussi voulu y apporter un maximum dedétails pratiques, comme des chi�res ou des schémas, a�n de garder le lecteurle plus proche possible de la réalité.

Les recherches sur la technique d'estampage ainsi que sur les techniquess'y rapportant nous ont permis de constater combien il est di�cile d'obtenirdes informations précises et pointues dans le domaine de la transformationdes métaux. Ceci étant lié à la protection contre l'espionnage industriel età la grande part de savoir-faire des ouvriers spécialisés qui n'est pas ou trèspeu consignée. La meilleure solution consiste encore à poser les questionsdirectement au responsable de production. En e�et, lui seul dans l'entrepriseest à même de décrire en détails tout les mécanismes et techniques de lachaîne de production. Mais il faut tenir compte du fait que les noms destechniques utilisées ne sont pas toujours en accord avec la théorie. C'estnotamment le cas pour le détourage du �an qui était en fait du poinçonnage.

Il est important de garder à l'esprit que notre ré�èction est basée unique-ment sur la visite du site de poduction d'Eternum. Il probable qu'il existed'autre façons de fabriquer des couverts et que les techniques utilisées iciservent aussi dans d'autre domaines.

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4 Bibliographie

Histoire de la table �Les arts de la table des origines à nos jours �, Pier-res Ennes, Gérard Mabille, Philippe Thiébaut, référence 395.5 ENNE,bibliothèque des sciences humaines, ULB niveau 4.

Technologies volume1 Alain Delchambre, sylabus ULB MECHA-H-201.

Méthode de transformation Tome1 Ch. Demeuldre, syllabus ECAMFM09, édition 2005.

Techniques de l'ingénieur �Laminage à froid des produits plats�,Référence M7950, Jean-Claude Calmon, Jean Cenac, 10 oct 1994

Techniques de l'ingénieur �Mise en forme de l'acier par estampage�,Référence M3200, Marcel Gaucheron, 10 déc 1998.

Étoiles abrasifs originales KEMPER® www.kemperkontakt.de

Ouest polissage ® www.ouest-polissage.com

Manuel du coutelier � ou traité théorique et pratique de l'art de fairetout les ouvrages de coutellerie�, M.H. landrin 1835, google books :http ://books.google.fr

LOESER®technique d'émerisage bandschleif_tech_web_fr.pdf

Site web d'eternum http ://www.eternum.com/

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