FR2674463A1

FR2674463A1 - Method for modifying the characteristics of the surface of a metal, articles and vessels (containers) obtained, especially culinary ones

Info

Publication number: FR2674463A1
Application number: FR9103695A
Authority: FR
Inventors: Flammang Denis
Original assignee: SEB SA
Current assignee: SEB SA
Priority date: 1991-03-27
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 1992-10-02
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: FR2674463B1

Abstract

The method consists in applying, to the surface of a metal sheet (1), a grid (2) of another metal. This grid (2) is fixed to the surface (1) by closed-die forging in order to embed it, at least partially, in this surface. Use, in particular, for increasing the hardness of the surface of a soft metal.

Description

La présente invention concerne un procédé pour modifier les caractéristiques de la surface d'un métal. The present invention relates to a method for modifying the characteristics of the surface of a metal.

L'invention vise également les articles réalisés à partir d'une feuille de métal dont les caractéristiques ont été modifiées conformément à l'invention. The invention also relates to articles made from a metal sheet whose characteristics have been modified in accordance with the invention.

Dans l'une des applications de l'invention, ces articles sont des récipients culinaires. In one of the applications of the invention, these articles are culinary containers.

L'aluminium est un métal qui présente de nombreux avantages. Il est léger, facilement emboutissable et matriçable, et conduit bien la chaleur. Aluminum is a metal that has many advantages. It is light, easily stampable and moldable, and conducts heat well.

De plus, il est relativement économique. Du fait de ces qualités, il est universellement utilisé dans l'industrie, notamment pour réaliser des récipients culinaires.In addition, it is relatively economical. Because of these qualities, it is universally used in industry, in particular for making culinary containers.

Il présente cependant des défauts. Tout d'abord, il est relativement mou, de sorte que sa surface se raye facilement. Dans les applications ménagères, l'aluminium est souvent revêtu d'une couche anti-adhésive telle que du polytétrafluoréthylène ou d'une couche d'émail. Toutefois, la durée de vie de ces revêtements est limitée du fait que l'aluminium soit un support trop mou. However, it has flaws. First of all, it is relatively soft, so that its surface is easily scratched. In household applications, aluminum is often coated with a non-stick layer such as polytetrafluoroethylene or an enamel layer. However, the life of these coatings is limited because aluminum is too soft a support.

Par ailleurs, les articles en aluminium et en particulier les récipients de cuisson ont tendance à se déformer facilement sous l'effet de la chaleur engendrée par exemple par une plaque électrique de cuisson ou un brûleur à gaz. In addition, aluminum articles and in particular cooking vessels tend to deform easily under the effect of heat generated for example by an electric cooking plate or a gas burner.

Pour remédier à cette difficulté, on peut soit augmenter l'épaisseur du métal, soit appliquer sur la paroi en aluminium, par exemple par frappe à chaud, une feuille en acier inoxydable. Toutefois, dans ce cas, on augmente sensiblement le coût de fabrication et on réduit la conductibilité thermique, ce qui allonge les temps de cuisson. To remedy this difficulty, it is possible either to increase the thickness of the metal, or to apply to the aluminum wall, for example by hot stamping, a sheet of stainless steel. However, in this case, the manufacturing cost is substantially increased and the thermal conductivity is reduced, which lengthens the cooking times.

Par ailleurs, les ustensiles en aluminium ne peuvent pas être chauffés par induction, car ce mode de chauffage nécessite l'utilisation de récipients en métal magnétique tel que l'acier inoxydable ferritique. Furthermore, aluminum utensils cannot be heated by induction, since this heating method requires the use of magnetic metal containers such as ferritic stainless steel.

Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients de l'état de la technique ci-dessus, en proposant un procédé qui permette de modifier d'une manière économique, les caractéristiques de la surface d'un métal pour améliorer ses propriétés ou pour rendre ce métal apte à son utilisation dans des applications spécifiques. The object of the present invention is to remedy the drawbacks of the above state of the art, by proposing a method which makes it possible to economically modify the characteristics of the surface of a metal to improve its properties or to make this metal suitable for use in specific applications.

Suivant l'invention, ce procédé est caractérisé en ce qu'on applique sur la surface dudit métal une grille d'un autre métal, et on fixe cette grille sur ladite surface par matriçage pour l'encastrer au moins partiellement dans cette dernière. According to the invention, this method is characterized in that a grid of another metal is applied to the surface of said metal, and this grid is fixed to said surface by stamping in order to embed it at least partially in the latter.

Par matriçage, on entend une opération qui consiste à frapper par exemple avec un marteau-pilon ou presser fortement par exemple au moyen d'une surface ou d'un rouleau sur la grille pour l'encastrer au moins partiellement dans la surface du métal. Forging is understood to mean an operation which consists in hitting for example with a hammer or pestle or pressing hard for example by means of a surface or a roller on the grid to embed it at least partially in the surface of the metal.

Par grille, on n'entend pas uniquement une trame métallique composée de fils se croisant mutuellement, mais également une feuille perforée présentant des trous circulaires, carrés ou d'autres formes. By grid is meant not only a metal frame composed of mutually crossing wires, but also a perforated sheet having circular, square holes or other shapes.

On obtient ainsi une surface composite présentant des propriétés résultant de celles des deux métaux, c'est-à-dire du métal de base et de celui formant la grille. Autrement dit, les propriétés du métal de base ont été modifiées par la grille qui est intimement liée à ce métal de base. A composite surface is thus obtained having properties resulting from those of the two metals, that is to say of the base metal and of that forming the grid. In other words, the properties of the base metal have been modified by the grid which is intimately linked to this base metal.

Par exemple, si la grille est en métal plus dur que celui du métal de base, la présence de la grille aura pour effet de durcir la surface du métal de base. For example, if the grid is made of metal harder than that of the base metal, the presence of the grid will have the effect of hardening the surface of the base metal.

Par ailleurs, l'utilisation d'une grille en métal dur en association avec un métal de base mou, est bien adaptée au procédé selon l'invention, car lors du matriçage, la grille dure qui présente une surface de contact faible pénètre profondément dans le métal de base mou, ce qui assure une excellente liaison entre cette grille et le métal de base. Furthermore, the use of a hard metal grid in combination with a soft base metal is well suited to the method according to the invention, because during stamping, the hard grid which has a small contact surface penetrates deeply into the soft base metal, which ensures an excellent bond between this grid and the base metal.

D'autre part, si le métal de base a tendance à se déformer sous l'effet de la chaleur, la présence de la grille (si celle-ci est en métal se dilatant moins à la chaleur) rendra ce métal nettement moins déformable. On the other hand, if the base metal tends to deform under the effect of heat, the presence of the grid (if it is made of metal which expands less with heat) will make this metal significantly less deformable.

Dans une autre application, si le métal de base n'est pas magnétique (cas de l'aluminium par exemple), la présence d'une grille en métal magnétique ancrée à la surface du métal, rendra celui-ci apte au chauffage par induction. In another application, if the base metal is not magnetic (case of aluminum for example), the presence of a magnetic metal grid anchored to the surface of the metal, will make it suitable for induction heating .

Dans tous les cas, l'apport d'un second métal sous forme de grille, sur un métal de base donné, ne grève pas le coût et permet de maintenir intactes les propriétés du métal de base
L'invention permet ainsi de renforcer les fonds en aluminium des récipients culinaires, d'augmenter la durée de vie de leur revêtement anti-adhésif et de les rendre apte au chauffage par induction, si la grille rapportée est en métal magnétique, tel que l'acier inoxydable ferritique.In all cases, the addition of a second metal in the form of a grid, on a given base metal, does not increase the cost and makes it possible to maintain the properties of the base metal intact.
The invention thus makes it possible to reinforce the aluminum bottoms of the cooking vessels, to increase the service life of their non-stick coating and to make them suitable for induction heating, if the added grid is made of magnetic metal, such as the ferritic stainless steel.

D'autres particularités et avantages de 1 invention apparaitront encore dans la description ciaprès. Other features and advantages of the invention will appear in the description below.

Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs
- la figure 1 est une vue en perspective d'un disque métallique sur lequel est appliquée une grille d'un métal différent de celui du disque,
- la figure 2 est une vue en coupe schématisant le procédé de matriçage de la grille sur le disque,
- la figure 3 est une vue à plus grande échelle du détail A de la figure 2,
- la figure 4 est une vue analogue à la figure 3, montrant la grille encastrée dans le métal du disque, après matriçage,
- la figure 5 est une vue partielle en plan, à échelle agrandie, montrant la grille fixée sur la surface du métal,
- la figure 6 est une vue en coupe suivant le plan VI-VI de la figure 5,
- la figure 7 est une vue en coupe d'un récipient culinaire portant une grille sur la face extérieure de son fond,
- la figure 8 est une vue à plus grande échelle du détail B de la figure 7,
- la figure 9 est une vue en coupe d'un récipient culinaire portant une grille sur la face intérieure de son fond,
- la figure 10 est une vue à plus grande échelle du détail C de la figure 9.In the accompanying drawings, given by way of nonlimiting examples
FIG. 1 is a perspective view of a metal disc on which a grid of a metal different from that of the disc is applied,
FIG. 2 is a sectional view schematically showing the matrixing process of the grid on the disc,
FIG. 3 is an enlarged view of detail A in FIG. 2,
FIG. 4 is a view similar to FIG. 3, showing the grid embedded in the metal of the disc, after stamping,
FIG. 5 is a partial plan view, on an enlarged scale, showing the grid fixed to the surface of the metal,
FIG. 6 is a sectional view along the plane VI-VI of FIG. 5,
FIG. 7 is a sectional view of a culinary container carrying a grid on the outside face of its bottom,
FIG. 8 is an enlarged view of detail B in FIG. 7,
FIG. 9 is a sectional view of a culinary container carrying a grid on the inner face of its bottom,
FIG. 10 is a view on a larger scale of detail C of FIG. 9.

Le procédé pour modifier les caractéristiques de la surface d'un métal, consiste à appliquer (voir figures 1 et 2) sur la surface 1 dudit métal, sous forme de disque, une grille 2 d'un autre métal, et à fixer cette grille 2 sur ladite surface 1 par matriçage pour l'encastrer au moins partiellement dans cette dernière. The method for modifying the characteristics of the surface of a metal, consists in applying (see Figures 1 and 2) on the surface 1 of said metal, in the form of a disc, a grid 2 of another metal, and in fixing this grid 2 on said surface 1 by stamping to embed it at least partially in the latter.

La grille 2 est de préférence en un métal plus dur que celui de ladite surface 1. The grid 2 is preferably made of a harder metal than that of said surface 1.

La figure 3 montre, à grande échelle, la phase initiale d'application de la grille 2 sur le disque 1. FIG. 3 shows, on a large scale, the initial phase of application of the grid 2 on the disk 1.

Sous l'effet de la force appliquée par le marteau 3 (voir figure 2) sur la grille 2, celle-ci s'enfonce dans le métal du disque 1, comme indiqué sur la figure 4. Under the effect of the force applied by the hammer 3 (see Figure 2) on the grid 2, it sinks into the metal of the disc 1, as shown in Figure 4.

La profondeur d'enfoncement dépend de la force d'application de la grille 2 sur le disque 1, des duretés relatives des métaux de la grille 2 et du disque 1 et du diamètre du fil avec lequel la grille 2 a été réalisée. The depth of penetration depends on the force of application of the grid 2 on the disk 1, the relative hardnesses of the metals of the grid 2 and of the disk 1 and on the diameter of the wire with which the grid 2 was produced.

Dans le cas de la figure 4, la grille 2 est enfoncée dans le métal du disque 1, sur une profondeur correspondant sensiblement à la moitié du diamètre du fil de la grille 2. In the case of FIG. 4, the grid 2 is pressed into the metal of the disc 1, to a depth corresponding substantially to half the diameter of the wire of the grid 2.

En mettant en oeuvre une force de matriçage plus importante, il est possible d'encastrer la grille 2 entièrement dans le disque 1, comme indiqué sur la figure 6. By using a greater stamping force, it is possible to embed the grid 2 entirely in the disc 1, as shown in FIG. 6.

Le métal préféré du disque de métal relativement mou 1 est de l'aluminium. The preferred metal of the relatively soft metal disc 1 is aluminum.

Le métal peut toutefois également être du cuivre, de l'étain, du plomb, ou un alliage d'un ou plusieurs de ces métaux, ou tout autre métal ou alésage. The metal may however also be copper, tin, lead, or an alloy of one or more of these metals, or any other metal or bore.

La grille 2 peut être en métal ou acier ferreux ayant des propriétés magnétiques. The grid 2 can be made of metal or ferrous steel having magnetic properties.

Dans ce cas, non seulement la grille 2 encastrée dans la surface du disque 1 renforce et durcit celle-ci, mais en outre, rend celle-ci apte au chauffage par induction. In this case, not only the grid 2 embedded in the surface of the disc 1 strengthens and hardens it, but also makes it suitable for induction heating.

Cette grille 2 peut ainsi être en acier inoxydable. This grid 2 can thus be made of stainless steel.

Dans le cas d'un disque 1 en aluminium et d'une grille 2 en acier inoxydable composée de fil de diamètre compris entre quelques dixièmes de mm et un mm, la force mise en oeuvre lors du matriçage doit être égale à au moins 10 tonnes par cm2. De préférence, cette force est égale à 20 tonnes par cm2 environ. In the case of a disc 1 made of aluminum and a grid 2 made of stainless steel composed of wire with a diameter between a few tenths of a mm and a mm, the force used during the forging must be equal to at least 10 tonnes per cm2. Preferably, this force is approximately 20 tonnes per cm2.

La grille 2 peut présenter toute sorte de mailles, carrées, rectangulaires, hexagonales ou autres. The grid 2 can have any kind of mesh, square, rectangular, hexagonal or other.

La grille 2 au lieu d'être réalisée par des fils, peut être constituée par une feuille de métal découpée ou en métal déployé. The grid 2 instead of being produced by wires, can consist of a cut metal sheet or of expanded metal.

La figure 7 représente un récipient culinaire 5, tel que poêle, casserole, moule à gâteau réalisé à partir d'une feuille d'aluminium d'épaisseur comprise entre 1 et 3 mm. FIG. 7 represents a culinary container 5, such as a frying pan, a saucepan, a cake pan made from an aluminum sheet of thickness between 1 and 3 mm.

Sur la face extérieure du fond 6 du récipient 5 a été encastrée par matriçage une grille 2 en acier inoxydable ferritique qui est entièrement enfoncée dans le métal, comme indiqué sur la figure 8. On the outer face of the bottom 6 of the container 5, a grid 2 made of ferritic stainless steel has been embedded by stamping which is fully embedded in the metal, as shown in FIG. 8.

La grille 2 encastrée dans le fond du récipient 5, confère à celui-ci les avantages techniques suivants
a) durcissement du fond du récipient, qui permet à celui-ci de mieux résister à l'usure,
b) amélioration de la résistance du fond aux déformations engendrées par les variations de température ; de ce fait le fond reste plan et le transfert thermique avec une plaque de cuisson reste optimal,
c) le récipient peut être chauffé par induction, grâce à la présence de l'acier inoxydable magnétique,
d) du fait que l'aluminium est un excellent conducteur de la chaleur, la chaleur emmagasinée par l'acier inoxydable de la grille, diffuse bien et uniformément à travers du fond 6 en aluminium,
e) du fait que la grille en acier inoxydable est discontinue, il est possible de régler à une valeur réduite la diffusion de la chaleur à travers du fond du récipient et par conséquent d'éviter un échauffement brutal et excessif des aliments,
f) la présence de la grille n'affecte que faiblement le coût de fabrication et ne gêne en rien l'emboutissage des récipients en aluminium.The grid 2 embedded in the bottom of the container 5, gives the latter the following technical advantages
a) hardening of the bottom of the container, which allows it to better resist wear,
b) improving the resistance of the bottom to deformations caused by temperature variations; therefore the bottom remains flat and the heat transfer with a hob remains optimal,
c) the container can be heated by induction, thanks to the presence of magnetic stainless steel,
d) the fact that aluminum is an excellent conductor of heat, the heat stored by the stainless steel of the grid, diffuses well and uniformly through the bottom 6 of aluminum,
e) the fact that the stainless steel grid is discontinuous, it is possible to adjust the diffusion of heat through the bottom of the container to a reduced value and therefore to prevent sudden and excessive heating of the food,
f) the presence of the grid only slightly affects the manufacturing cost and does not in any way interfere with the drawing of the aluminum containers.

Par conséquent, le récipient de cuisson cidessus présente tous les avantages dus à l'utilisation de l'aluminium, tout en ayant les avantages apportés par la grille en acier inoxydable. Therefore, the above cooking container has all the advantages of using aluminum, while having the advantages of the stainless steel grid.

Si la possibilité de chauffage par induction n'est pas recherchée, la grille peut être en acier ordinaire, ou tout autre métal plus dur que l'aluminium. If the possibility of induction heating is not sought, the grid can be of ordinary steel, or any other metal harder than aluminum.

A la figure 9, on a représenté un autre récipient culinaire 10 en aluminium, dont le fond 11 présente sur sa face intérieure une grille 2 par exemple en acier inoxydable ou autre acier relativement dur. In FIG. 9, another aluminum cooking container 10 is shown, the bottom 11 of which has on its inner face a grid 2, for example made of stainless steel or other relatively hard steel.

On voit sur la figure 10, que cette grille 2 n'est que partiellement encastrée dans le métal du fond 2, de sorte qu'elle fait saillie de la surface intérieure de ce fond 2. It can be seen in FIG. 10 that this grid 2 is only partially embedded in the metal of the bottom 2, so that it projects from the interior surface of this bottom 2.

Dans cet exemple, un revêtement anti-adhésif 12, par exemple en polytétrafluoréthylène, recouvre la surface intérieure du fond 11, ainsi que la grille 2. Du fait que cette dernière fait saillie par rapport à la surface, le revêtement 12 forme au droit des fils de la grille un relief. In this example, a non-stick coating 12, for example made of polytetrafluoroethylene, covers the interior surface of the bottom 11, as well as the grid 2. Because the latter protrudes relative to the surface, the coating 12 forms in line with the son of the grid a relief.

Les avantages techniques apportés par cette réalisation sont les suivants
La présence de la grille 2 en saillie sur la surface du fond 11 du récipient engendre un durcissement de cette surface qui permet au revêtement anti-adhésif de mieux résister à l'action des outils coupants.The technical advantages brought by this realization are the following ones
The presence of the grid 2 projecting from the surface of the bottom 11 of the container generates a hardening of this surface which allows the non-stick coating to better resist the action of cutting tools.

En effet, l'outil coupant n'atteint par la surface molle en aluminium, car la grille en acier inoxydable fait saillie sur celle-ci. Par conséquent, l'outil coupant n'affecte que les parties en saillie de la grille, de sorte que seule la partie du revêtement qui recouvre la grille peut subir quelques dégradations. Ces dégradations resteront cependant pratiquement invisibles puisqu'elles seront localisées en des zones très réduites. Indeed, the cutting tool does not reach the soft aluminum surface, because the stainless steel grid protrudes therefrom. Consequently, the cutting tool affects only the protruding parts of the grid, so that only the part of the covering which covers the grid can undergo some degradation. These degradations will however remain practically invisible since they will be located in very small areas.

Par ailleurs, le fait que grâce à la grille 2, le revêtement anti-adhésif forme sur la surface intérieure du récipient en relief régulier, permet de limiter la surface de contact des aliments avec la surface du récipient, ce qui limite encore davantage l'accrochage de ces aliments sur cette surface. Furthermore, the fact that thanks to the grid 2, the non-stick coating forms on the interior surface of the container in regular relief, makes it possible to limit the contact surface of the food with the surface of the container, which further limits the hanging of these foods on this surface.

Pour que les avantages ci-dessus soient pleinement réalisés, il y a avantage à ce que la distance comprise entre deux fils voisins de la grille ne dépasse pas quelques mm. In order for the above advantages to be fully realized, there is an advantage that the distance between two neighboring wires of the grid does not exceed a few mm.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation que l'on vient de décrire et on peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifications, sans sortir du cadre de l'invention. Of course, the invention is not limited to the embodiments which have just been described and many modifications can be made to them, without departing from the scope of the invention.

Ainsi l'invention s'applique à d'autres domaines que la fabrication des ustensiles culinaires. Thus the invention applies to fields other than the manufacture of cooking utensils.

Elle peut en effet s'appliquer à tout domaine technique où l'on veut modifier les propriétés de la surface d'un métal quelconque par encastrement sur celui-ci d'une grille en un autre métal.It can indeed be applied to any technical field in which it is desired to modify the properties of the surface of any metal by embedding on it a grid made of another metal.

Cette grille peut être constituée par des fils soudés ou tissés de façon à former des mailles de forme quelconque. Par ailleurs, les fils de la grille au lieu d'être de section circulaire peuvent être de section carrée ou autre. This grid can be constituted by wires welded or woven so as to form meshes of any shape. Furthermore, the grid wires, instead of being of circular section, may be of square section or the like.

De même, dans les réalisations représentées, la grille composée de fils de section circulaire peut être remplacée par une feuille par exemple en aluminium perforée de trous circulaires par exemple de diamètre égal à 0,75 mm espacés d'environ 1,5 mm. Likewise, in the embodiments shown, the grid made up of wires of circular section can be replaced by a sheet, for example of aluminum, perforated with circular holes, for example of diameter equal to 0.75 mm, spaced about 1.5 mm apart.

Claims

1. Method for modifying the characteristics of the surface of a metal (1), characterized in that a grid (2) of another metal is applied to the surface of said metal (1), and this grid is fixed ( 2) on said surface by stamping to embed it at least partially in the latter.

2. Method according to claim 1, characterized in that the grid (2) is made of a harder metal than that of said metal surface (1).

3. Method according to claim 2, characterized in that the metal (1) relatively soft of said surface, is aluminum, copper, tin, lead, or alloy of one or more of these metals.

4. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the grid (2) is made of metal or ferrous alloy having magnetic properties.

5. Method according to claim 4, characterized in that the grid (2) is made of stainless steel.

6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the stamping is carried out by striking.

7. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the stamping is carried out by rolling.

8 Method according to one of claims 6 or 7, characterized in that it uses a force for applying the grid (2) on the surface of the metal (1) at least equal to 10 tonnes per cm2.

9. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that it uses a force sufficient to push the grid (2) into the surface of the metal (1) with a depth equal to at least the half the thickness of this grid (2).

10. Method according to claim 9, characterized in that it uses a force sufficient to drive the grid (2) substantially completely into the metal of the surface (1).

11. Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the grid (2) is made from a metal wire.

12. Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the grid is made from a cut sheet.

13. Article made from a relatively soft metal sheet having on one of its faces a grid (2) of a metal harder than that of the sheet, fixed to said sheet by the method according to one of claims 2 to 12.

14. Article according to claim 13, consisting of a culinary container (5, 10).

15. Culinary container according to claim 14, characterized in that the grid (2) is applied and fixed on the outer surface of the bottom (6) of the container (5).

16. Culinary container (5) according to claim 15, produced by stamping an aluminum foil and capable of being heated by induction, characterized in that the grid (2) is made of ferritic stainless steel.

17. Culinary container according to claim 14, characterized in that the grid (2) is applied and fixed on the inner surface of the bottom (11) of the container (10).

18. Culinary container according to claim 17, characterized in that the grid (2) is only partially embedded in the metal of the bottom (11) of the container (10).

19. Culinary container according to claim 18, characterized in that the grid (2) projecting slightly on the surface of the bottom (11) of the container (10) and said surface are covered by a non-stick coating (12).

20. Culinary container according to one of claims 15 to 19, characterized in that the grid is a metal sheet having holes.