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RÉSUMÉ
La découpe du verre plat est l'un des métiers de base du verrier. Elle apparaît aujourd'hui davantage une étape critique à cause des augmentations de cadence et de qualité requises dans l'industrie. Cet article présente le procédé standard de découpe à la molette, puis des procédés de découpe plus spécifiques, laser et jet d'eau, ou dédiés à des verres spéciaux. Enfin des compléments théoriques sur la mécanique de la fracture sont présentés.
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Olivier GAUME : Ingénieur en recherche à Saint-Gobain Recherche
INTRODUCTION
La découpe du verre plat constitue l’une des connaissances de base du métier du verrier. Normalement, la découpe est la première étape des procédés de transformation du verre « float » [1] [37]. Bien qu’elle n’ait longtemps pas été considérée comme une étape critique, une découpe propre, de précision et rapide est devenue une condition indispensable soit à cause de l’augmentation des cadences de production, soit à cause de la qualité demandée dans les applications telles que l’automobile ou l’électronique. Il convient de noter que, dans beaucoup d’applications, un façonnage à la meule (biseau ou arrondi) du bord de découpe est souvent requis. C’est le cas lorsque le bord du verre est apparent : ameublement, automobile, ou autres applications de verre trempé par exemple.
Tout d’abord, on s’intéresse aux principes et paramètres de la découpe standard à la molette. D’autres méthodes de découpe sont ensuite rapidement présentées (découpe laser, découpe jet d’eau), ainsi que quelques remarques sur la découpe des verres spéciaux (borosilicate).
Enfin, quelques compléments théoriques utiles pour le principe de la découpe sont également donnés.
La rupture du verre, ainsi que la définition de paramètres tels que le facteur d’intensité des contraintes, sont détaillés dans l’article [AF 3 601], réf. [29].
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Autres méthodes de découpe
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1. Découpe à la molette
1.1 Principe
De façon générale, couper du verre signifie guider la propagation d’une fracture dans le verre. Cela est communément réalisé en créant une fissure initiale (fissure médiane) à l’aide d’une molette, et ensuite en appliquant une contrainte bien orientée. La première étape est appelée traçage (scribing ou scoring en anglais), la deuxième rompage (breakage).
Le traçage peut être réalisé mécaniquement en déplaçant un indenteur pointu sur la surface du verre. La molette utilisée est une roue comportant une arête aiguë et possédant une dureté supérieure à celle du verre. Une charge normale P est appliquée sur la molette lors de son déplacement. La molette a trois caractéristiques principales : le matériau dont elle est faite, son diamètre D, son angle α (figure 1). Ces paramètres sont à adapter en fonction du type de verre à découper (composition, épaisseur…). Le matériau utilisé est généralement à base de carbure de tungstène, quelquefois en diamant. Le diamètre de la molette D varie généralement entre 4 et 6 mm, et l’angle α entre 95 et 160˚.
À cause de la géométrie pointue de la molette, la pression exercée sur celle-ci crée un champ de contraintes intenses et localisées dans le verre (figure 2). Après le passage de la molette, le verre est endommagé en surface et présente des contraintes résiduelles de traction [1] [37]. Des fissures perpendiculaires et parallèles à la surface sont générées (figures 3 et 5 et § 5).
La fissure médiane créée lors du traçage est la fissure dont la propagation à travers l’épaisseur du verre va conduire à la...
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Découpe à la molette
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ABEN (H.), GUILLEMET (C.) - Photoelasticity of glass - . p. 255, 1993, Ed. Spring-Verlag, Berlin Heidelberg.
-
(2) - ALLCOCK (G.) - Experimental observations and analysis of CO2 laser-induced micro cracking of glass - . J. Appl. Phys. 78 (12), 15 December 1995, p. 7295-7303.
-
(3) - BACHE (M.R.) - Deformation structures in silica and soda-lime-silica glasses beneath pyramidal indenters - . Glass Technol. vol. 31, no 3, June 1990.
-
(4) - BAKER (H.J.), al - Precision laser processing of optical microstructures with slab wave guide CO2 lasers - . Proceedings of SPIE, vol. 3888 (2000), p. 625-634.
-
(5) - BANERJEE (R.) - Deformation of soda-lime glass under repeated indentation - . Trans. Ind. Inst. Met., vol. 49, no 4, p. 611-616, 1996.
-
(6) - BOIKO (A.), V POKRASS (B.I.), al - Mechanics of cutting a glass...
ANNEXES
Cette liste n’est pas exhaustive. Le lecteur trouvera les caractéristiques des méthodes de découpe sur les sites internet correspondants, ou dans les brevets publiés par les différentes sociétés citées.
Applied Photonics http://www.appliedphotonics.com
Adler SA http://www.adler-sa.fr
Bohle AG http://www.bohle.de
Bottero S.p.A. http://www.bottero.com
Bystronic Maschinen http://www.bystronic.ch
CRITT Jet d’eau & Usinage http://www.cr-lorraine.fr, [email protected]
Glass Supplies Inc. http://www.glasssupplies.com
Jenoptik Automatisierungstechnik GmbH https://www.jenoptik.com/gtc
Laser Zentrum Hannover http://www.lzh.de
Lixon http://www.lixon.be
Mitsuboshi Diamond International [email protected] http://www.mdi-j.com
PTG Industries http://www.ptgindustries.com
Schott, Advanced Processing a Division of Schott Spezvalglas GmbH http://www.schott.com
Villa Precision International http://www.villa.com
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