Brevet FR2007704A1 — publié le 19700109

ta présente invention concerne un procédé et une machine destines au traitement d'objets façonnes à partir d'une feuille composite formée d'une ttle métallique recouverte d'une "peau" en matière thermoplastique, flexible adhérant fortement à la tale. Quand on façonne de tels objets, notamment par matriçage ou emboutissage profond, il arrive que la peau se décolle de la tale en certains endroits. Par exemple, on fabrique des dos d'appareils photographiques par matriçage de telles feuilles composites, et on constate un décollement de la peau dans les coins du dos ainsi fabriqué, qui présente, en gros, l'aspect d'une botte sans couvercle. L'invention a pour but un moyen de remédier aux défauts de ce genre en ressoudant la peau thermoplastique à la tale métallique dans les zones de décollement. Le matriçage profond de feuilles composites formées d'une tale métallique et d'une peau thermoplastique est décrit au brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 028 667. Ce brevet indique qu'un décollement peut se produire pendant cette opération et propose d'y remédier en chauffant l'objet façonne' entre 930C et 1800 C, de manière à produire une ressoudure. Or, on constate que le decolle- ment se produit localement dans les coins de l'objet et qu'un simple chauffage ne permet pas de ressouder la peau à la tale de manière satisfaisante. L'invention a essentiellement pour objet un procédé de fabrication d'un objet par façonnage d'une feuille composite formée d'une tale métallique recouverte d'une peau thermoplastique adhérant à cette tôle, ce façonnage produisant des zones de décollement de la peau, puis traitement thermique produisant la ressoudure de la peau sur la t81e dans les zones ainsi décollées, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on chauffe la ttle métallique uniquement au voisinage des zones de décollement et que, simultanément, on applique une pression sur la peau pour l'appliquer sur la ttle métallique ainsi chauffée. L'invention a également pour objet une machine destinée à une telle ressoudure. Cette' machine comprend (1) un noyau, que peut emboiter l'objet à ressouder, pourvu de moyens de chauffage dans les zones correspondant aux décollements et (2) une matrice, munie d'une double paroi élastique intérieure. On enserre l'objet entre le noyau et la matrice ; on applique le chauffage et on envoie une pression contre la double paroi élastique qui vient presser contre la peau décollée et la ressoude sur la tale chauffée localement. L'invention sera exposée dans le cas de la fabrication de boites par matricage profond, telles que des dos d'appareils photographiques . Ceci n'est qu'un exemple nullement limitatif, étant bien entendu que l'invention est applicable au ressoudage des zones de décollement de feuilles composites formées d'une tale, généralement métallique, sur laquelle est soudée une peau thermoplastique, soit directement par thermocollage, soit par l'intermédiaire d'un adhé sif, cette peau se trouvant localement décollée par suite d'opérations de fa çonnage. Suivant un mode de mise en oeuvre de l'invention, on fabrique par matriçage profond un objet ayant au moins un coin, à partir d'une telle feuille composite. Les zones de décollement sont généralement les coins de ltobjet ; on les chauffe localement sans chauffer le reste de l'objet ; pendant ce chauffage, on applique mécaniquement une pression sur la peau plastique dans la zone de décollement, de manière à la faire porter sur le métal et à la ressouder solidement sur lui ; pendant cette opération de chauffage et de pressage combinés, on peut faire passer un fluide transporteur de chaleur pour produire un échange indirect de chaleur avec la peau, soit pour refroidir celle-ci pour éviter une surchauffe destructrice, si la peau est sensible à la chaleur, si cette peau est, par exemple, en acétochlorure de polyvinyle, soit, au contraire, pour la réchauffer et la rendre plus flexible, si cette peau est en matière rigide, particulièrement résistante à la chaleur, telle que du polytétrafluoroéthylène. On peut appliquer manuellement ce procédé en plaçant l'objet matricé sur un noyau muni de moyens de chauffage convenablement disposés, puis en appliquant une coquille concave sur ltobjet tout en introduisant un fluide sous pression dans la coquille pour que cette pression s'exerce sur les zones à ressouder, puis en séparant l'objet, le noyau et la coquille. Il est néanmoins plus avantageux d'appliquer ce procédé dans une channe de fabrication où une série d'objets à traiter sont déplacés automatiquement depuis le poste de matriçage profond jusqu'à un poste de finition en passant par un poste spécial de ressoudure. Comme chaque objet arrive à ce poste de ressoudure en présentant la meme orientation, il suffit que l'objet soit pincé entre la coquille et le noyau pour le traitement de ressoudure, puis que le noyau et la coquille s'écartent l'un de l'autre pourlibérer l'objet ressoudé. On peut, d'ailleurs, utiliser une chatne de fabrication où plusieurs objets sont traités simultanément, en disposant plusieurs noyaux et plusieurs coquilles. Au dessin annexé : - les Fig. 1, 2 et 3 sont des vues en perspective de la coquille, de l'objet matricé à ressouder et du noyau, disposés verticalement pour appliquer le procédé suivant l'invention, ces trois vues devant être considérées simultané ment il la Fig. 4 est une vue verticale, partiellement coupée, d'un appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention - la Fig. 5 est une vue en perspective, retournée, montrant la construction de la coquille et du plateau associé, en regardant par le bas de la Fig. 4 - la Fig. 5 est une vue en perspective de la chambre gonflable de la co quille représentée à la Fig. 3 - la Fig. 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la Fig. 5 - la Fig. 8 est une vue en perspective d'une pièce en matériau élastomère, résistant à la chaleur, qui fait partie de l'ensemble de la coquille ; - la Fig. 9 est une vue schématique, de profil, d'une installation de traitement d'une série d'objets matricés reliés en formant une bande continue ; et - la Fig. 10 est un schéma de l'ensemble de commande automatique de la machine de traitement comprise-dans une telle installation. Un noyau 11 (Fig. 3) formé d'une matière diélectrique résistant à la chaleur, telle qu'un polyamide moulé, présente trois évidemments 13, 15, 17 à la place de trois arêtes ; dans ces évidemments sont disposées trois bobines 19, 21, 23 de chauffage par induction, pouvant être refroidies par circulation d'eau et fixées verticalement sur une plaque 25 de support, fabriquée en matière non métallique, contenant de l'amiante et résistant ainsi à la chaleur, munie de connexions 26, 29 assurant l'alimentation en électricité et en eau de refroidissement.Chaque bobine est partiellement entourée extérieurement d'un élément isolant formant un fragment de cylindre (désigné par la référence 31, 33 ou 35) fabriqué dans un tube de polytétrafluoroéthylène fendu longitudinalement fixé dans un trou percé dans la plaque 25, ce qui écarte convenablement le noyau de l'objet à traiter. L'objet 39 formé par matriçage profond d'une feuille composite, comprenant une tôle métallique et une peau de matière thermoplastique adhérant à cette tôle sauf dans les coins, où un décollement a été produit par le matriçage, a la forme d'une boite sans couvercle dont la périphérie 43 est solidaire d'un rebord 41. Cet objet peut s'emboîter sur le noyau il de manière que trois de ses coins puissent être chauffés par les bobines d'induction. Dans le cas particulier considéré, le quatrième coin de l'objet 39 doit être éliminé au cours des opérations ultérieures, aboutissant à l'objet façonné définitif, si bien qu'il n'est pas nécessaire de traiter ce quatrième coin. Si l'objet terminé devait conserver ses quatre coins, il faudrait disposer une bobine d'induction supplémentaire. La coquille 47 vient recouvrir sans exercer d'effort l'objet 39, les coins internes de la coquille rejoignant les coins de l'objet 39. Quand l'objet est emprisonné entre la coquille et le noyau, on envoie un courant électrique par les connexions 26, 29, ainsi qu'un fluide sous pression dans la coquille, ce fluide entrant par le raccord 49 et sortant par le raccord 51. Ce fluide sert à gonfler la partie interne de la coquille, fabriquée en matériau élastique pour épouser les coins de l'objet 39 et presser la peau contre la tôle métallique pendant que celle-ci est chaude. Généralement, le fluide utilisé, habituellement de l'eau, circule conti nuellement de la tubulure 49 d'entrée à la tubulure 51 de sortie, la pression étant produite par fermeture partielle ou totale d'une vanne (non représentée) disposée sur la tubulure 51 de sortie. Quand on ne ferme cette vanne que partiellement, le courant d'eau qui subsiste produit un échange de chaleur indirect avec la peau thermoplastique ; comme il a été dit, cet échange de chaleur peut être un chauffage ou un refroidissement suivant le plastique utilisé. Le détail de la construction de la coquille 47 sera exposé dans la suite. L'appareillage rudimentaire décrit ci-dessus, manoeuvré directement, convient pour une fabrication peu importante. L'opérateur assemble les différentes parties, ferme l'interrupteur électrique, établit la pression, puis, une fois la ressoudure faite, ouvre l'interrupteur électrique et supprime la pression avant de séparer la coquille du noyau pour retirer la pièce traitée. Dans une fabrication plus importante, il est bon de rendre ces opérations automatiques, ce qui permet une plus grande cadence de fabrication, au moyen d'une machine automatique telle que représentée à la Fig. 4.Cette machine comprend une plaque 55 horizontale, solidaire du bâti de la machine et portant une pluralité de tiges 59 qui supportent une table 57 sur laquelle est disposée la plaque 25 de la Fig. 3.Un piston gl, à commande hydraulique non représentée, permet de faire monter ou descendre une traverse 63 horizontale, disposée sous la pièce 55, en entratnant deux séries de broches 65, 67 traversant librement la plaque 55. Les sommets des broches 65 se trouvent sous une plaque 69 de matière non tallique, contenant de l'amiante et résistant ainsi à la chaleur, quand l'appareil est dans la position (représentée à la Fig. 4) de traitement thermique avec pression. Les broches 67 traversent aussi la plaque 69 et leurs extrémités supérieures sont fixées à une traverse 71 transversale supérieure, qui est:; ainsi solidaire de la traverse 63. Des ressorts 72, entourant les broches 67 au-dessus de la plaque 55, sont comprimés par l'abaissement de la plaque 69 et font monter cette plaque quand la traverse 71 remonte. La coquille 47 est fixée à la traverse 71 supérieure si bien que la montée du piston 51 écarte la coquille de l'objet 39 traité. Pendant une partie du mouvement ascendant de la traverse 63, les sommets des broches 65 portent sur la plaque 69 et la font monter pour décoller l'objet 39 du noyau 11. Quand le mouvement de la coquille 47 a été suffisant pour dégager le sommet du noyau 11, on introduit un gaz sous pression, par exemple de l'air comprimé, par le tuyau 73 dans l'intéreur de la coquille pour éjecter l'objet traité.En meme temps, la bande 75 tire l'objet 39 et contribue à le séparer de la coquille 47.Quand cet objet a quitté la machine, un autre objet est mis en place sur le noyau 11; le piston 61 est abaissé pour appliquer la coquille 47 sur le noyau en emprisonnant ce nouvel objet, puis la plaque S9 s'abaisse. Si l'objet 39 est un élément d'une bande continue formée d'une succession d'objets identiques, qu'on séparere ultérieurement, on courbe simplement la bande 75 de liaison pour permettre le mouvement convenable des objets traités. Une butée 70 limite la course ascendante de la plaque 69 quand celle-ci a dégagé la partie supérieure du noyau 11, ce qui laisse la passage libre à la bande formée d'objets 39, à travers la machine, comme il sera exposé plus loin en se référant à la Fig. 9. La butée 70 fait saillie sur la piste 115, comme décrit plus loin. Les Fig . 5 à 8 montrent en détail la construction de la coquille 47. Celleci comprend une botte 79 extérieure, en matériau non métallique, chargé d'amiante et résistant à la chaleur ; cette botte est fixée à la traverse 71 supérieure de la machine décrite ci-dessus. A l'intérieur de cette botte se trouve une chambre 81 rectangulaire, pouvant être gonflée ou comprimée sous l'action de la pression. Cette chambre est en polyuréthanne ou en autre matériau élastique et délimite une cavité 83 interne (visible à la Fig. 4), s'étendant sur tout le périmètre de l'enceinte 81, depuis l'entrée 49 jusqu'à la sortie 51. Cette cavité est considérablement élargie aux coins 85, 87, 89, comme représenté en 91 à la Fig. 7.Dans ces coins, les surfaces inférieure et supérieure présentent des nervures 95, 93 (Fig. 7), de manière à former des plis, analogues à des plis de soufflet d'accordéon, ce qui permet à la face interne de la chambre 81 de se déformer et de venir porter sur les coins de l'objet 39, quand on augmente la pression dans la cavité 83. Si l'objet 39 présente des décollements ailleurs que dans les coins, par exemple sur les faces latérales, on élargit la cavité 83 aux endroits convenables si bien que la pression s'exerce sur toutes les zones de décollement. Pour éviter une détérioration de la chambre 81 au contact de l'objet 39 chaud et pour restaurer le grain de la peau de l'objet 39, altéré au matriçage, on dispose un intermédiaire 97, en forme de cuvette renversée, fabriqué en caoutchouc silicone ou autre élastomère résistant à la chaleur et ayant le grain superficiel convenable, entre la chambre 81 et l'objet 39, si bien que la pression est transmise aux coins de l'objet 39 à travers cette cuvette. Le fond 99 de la cuvette 97 présente une ouverture 101 centrale et une pluralité de saignées 103, partant de cet orifice 101 vers les coins. Quand on applique la pression gazeuse par le conduit 73 à l'intérieur de la coquille 47, le gaz pénètre dans l'orifice 101 et est réparti par les saignées 103 et porte sur la face supérieure de L'objet 39, ce qui éjecte cet objet hors de la coquille. La fig. 9 montre comment les objets 39 reliés ensemble en formant une bande 75 traversant la machine décrite ci-dessus entre le poste de matriçage et les postes de finition. te mouvement intermittent de la bande faisant passer à chaque avancement un seul objet ou plusieurs objets à la fois est obtenu au moyen d'un bras 107 muni d'un encliquetage pivotant en 109 sur le bâti de la machine. Ce bras est manoeuvré par un piston 110, se déplaçant dans un cylindre 111, disposé à la partie inférieure de ce bras. Le bras 107 est muni, à sa partie supérieure, d'une tête pivotante équipée d'un cliquet 114 disposé de manière à pousser un objet 39 le long d'une piste 115, puis à libérer cet objet et à revenir ensuite à sa position initiale.Quand un objet a été traité, le bras 107 fait avancer la bande d'un pas (distance entre les points homologues de deux objets 39 successifs), si l'installation, est conçue pour traiter un seul objet à la fois ; Si elle est prévue pour traiter simultanément plusieurs objets , on fait avancer la bande d'une plus grande longueur. ta Fig. 10 montre le dispositif de commande de la machine. Pour amorcer l'opération quand un premier objet 39, faisant partie d'une suite d'objets en bande, est en position de traitement thermique ltopérateur ferme manuellement un commutateur 121 normalement ouvert, ce qui excite un relai 123 qui actionne une électrovalve 125 pour envoyer de l'air comprimé dans le cylindrelll et dédéplacer le bras 107 pour l'écarter de la position représentée à la Fig. 9 jusqu'à ce qu'un cliquet 127 (Fig. 9) ferme un interrupteur 129 juste au moment où le bras 107 termine sa course. La position du cliquet 127 est ajustable autour du pivot 109, pour une bonne synchronisation entre le mouvement du bras et la manoeuvre de l'interrupteur 129. La fermeture de l'interrupteur 129 excite un relais 137, ce qui agit sur une électrovanne 139 et envoie de l'air sous pression dans le cylindre 141 contenant le piston 61 et déplace celui-ci et la traverse 63 vers le bas,(premier mécanisme) ce qui fait descendre la coquille 47 et place l'objet 39 sur le noyau 11, la coquille pressant fortement contre le rebord 41. Pendant le déplecement de la plaque 63, un doigt 143 ouvre un interrupteur 145, ce qui désexcite le relais 123 et referme la valve 125, si bien que le bras 107 retourne à sa position initiale en ouvrant à nouveau l'interrupteur 129. Un second doigt 147 ferme les deux interrupteurs 149 et 151, qui sont mécaniquement synchronisés (second et troisième mécanismes). La fermeture de l'interrupteur 149 excite un relais 153 qui referme partiellement une valve 155 et réduit le débit de liquide sortant de la chambre 81, ce qui fait croître la pression en amont de cette valve et presse cette chambre 81 contre la cuvette 97, qui presse elle-même l'objet 39. En même temps, un relais 57 à action différée est excité. La fermeture de l'interrupteur 151 excite un relais 159 à action différée qui ferme instantanément l'interrupteur 161 et met en fonctionnement le dispositif de chauffage par induction à haute fréquence, qui comprend les bobines 19, 21 et 23, ce qui chauffe le métal de l'objet 39 du côté interne, tandis que la chambre 81 gonflée applique fortement la peau plastique sur ce métal. Après un délai fixé, le relais temporisé 159 ouvre à nouveau l'interrupteur 161. Après un laps de temps suffisant pour que la soudure plastique soit solide, le relais 157 agit sur l'électrovalve 139 (quatrième mécanisme) qui dirige l'air dans le cylindre 141 et fait ainsi monter le piston 51 jusqu'à sa position antérieure. Quand la traverse S3 commence sa course ascendante, le doigt 147 ouvre à nouveau les interrupteurs 149 et 151, si bien que le relais 153 réduit la pression dans la chambre 81. En même temps, le doigt 147 ouvre mécaniquement une valve 165 (cinquième mécanisme) disposée sur la conduite 73 d'air comprimé, ce qui expulse l'objet 39 hors de l'élément 97. Au sommet de sa course, le doigt 143 ferme à nouveau l'interrupteur 145 (sixième mécanisme), ce qui actionne le bras 107 et amorce un nouveau cycle avec l'objet 39 placé à la suite sur la bande. Les tout premiers objets d'une bande doivent être mis en place à la main et déplacés dans le poste de travail jusqu'à ce que le premier d'entre eux soit pris par la tête 113. L'avance est ensuite automatique. Le procédé et la machine qu'on vient de décrire ressoudent la peau plastique sur la tôle métallique d'un objet fabriqué par matriçage profond, tel qu'un couvercle d'appareil photographique, par réactivation de l'adhésif. On a trouvé, d'autre part, qu'on élimine ainsi pratiquement le phénomène de "mémoire plastique", c'est-à-dire la tendance d'un objet en matière plastique à reprendre une forme antérieure stable, tandis que le simple traitement thermique n'a pas cette action. Pour un objet composite formé d'une tôle métallique et d'une peau plastique, l'état antérieur est l'état plan, que la peau plastique cherche à retrouver.La mémoire plastique est particulièrement gênante pour les feuilles composites ayant subi un emboutissage ou un matriçage profond ; divers facteurs peuvent, d'ailleurs, modifier la mémoire plastique ; on citera, notamment, les changements de température, l'abrasion, la perforation, le vieillissement sans précautions particulières, ces divers facteurs pouvant agir simultanément. Un autre' avantage important du procédé suivant l'invention est que le grain de la peau, altéré lors du matriçage, est reconstitué : en effet, l'élément 97 presseur est fabriqué de manière à ce que la surface portant sur l'objet traité ait le grain voulu et imprime un grain identique au grain initial sur la peau. La circulation du liquide de refroidissement (qui produit la pression) aide à cette reconstitution. L'invention est utilisable au traitement des objets fabriqués par matriçage profond de feuilles composites formées d'une tôle de métal déformable, tel que l'acier, le laiton, le cuivre, l'aluminium, etc... ; la peau thermoplastique peut être en diverses matières polymères, par exemple en chlorure de polyvinyle, en acétochlorure de polyvinyle, en caoutchouc, en polystyrène, en copolymère de chlorures de vinyle et de vinylidène, etc... Si cette peau devient assez adhésive à chaud, elle peut être fixée sur la tôle par simple thermocollage sinon, on utilise un adhésif intermédiaire, comme décrit au brevet des Etats Unis d'Amérique 3 028 667. REVEND I CÂ TI O NS - 1. - Procédé de fabrication d'un objet par façonnage d'une feuille composite formée d'une tôle métallique recouverte d'une peau thermoplastique adhé rant i cette tôles ce façonnage produisant des zones de décollement de la peau, puis traitement thermique produisant la ressoudure de la peau sur la tôle dans les zones ainsi décollées, ce procédé étant caractérisé an ce qu'on chauffe la tôle métallique uniquement au voisinage des zones de décolloient et qu simultanément, on applique une pression sur la peau pour l'appliquer r sur la tôle métallique ainsi chauffée. 2. - Procédé conforme i la revendication 1, caractérisé en ce qu'on soumet la peau à mi échange indirect de chaleur avec un liquide pendant qu'elle est appliquée sur la tôle métalique chauffée, cet échange de chaleur pou vant être soit un apport, soit un ealèvement de chaleur. 3. - Procédé conforme 5 l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que on chauffe localement la tôle métallique par induction à hauts fréquenoe. 4. - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, ca ractérisé en ce qu'on traite un objet présentant au meins un coin et qu' on applique la chaleur et la pression ser la telle et sur la peau dans la zone Le ce coin. - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, carao térisé en ce qu'on traite un objet façonné par matrigage profond, la peau formant la face externe de l'objet façonné, si bien qu'on chauffe l'objet par l'intérieur et qu'on applique la pression d@ de l'extérieur 6. - Procédé conforme à la revendication 5, caractérisé en ce qu'on traite suc- cassivament des objets reliés les us aux autres en forant une bande de grand longueur sans séparer ces divers objets. 7. - Machine utilisable à la mise en oeuvre d'un procédé conforme i l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisés en ce qu'elle comprend un noyau muni d'au moins un moyen de chauffage localisé et une coquille munie de moyen de pression cette machine étant agencée pour que l'objet puisse entre amprisonné entre ce noyau et cette coquille. 8. - Machine conforme i la revendication 7, caractérisée en ce que le dit mo- yen de pression consiste en une chambre en matière élastique, disposée autour de l'objet traité et pouvant atre reliée à une source de fluide sous pression. 9. - Machine conforme à l'une des revendications 7 ou 8, caractérisée on ce que le noyau est un bloc de matière résistant à la chaleur et électrique- ient isolante présentant au moins un évidement dans un coin et que les soyons de chauffage sont au moins une bobine de chauffage par induction haute fréquence, chacun de ces bobines étant logée dans un des évidements. 10. - Machine conforme i l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée on ce qu'ele comprend un mécanisme ciprisonnant l'objet à traiter entre la coquille et le noyau, puis le libérant après traitement. 11. - Machine conforme à la revendication 10, caractérisée en ce ;L'elle co- prend un mécanisme séparant l'objet traité du noyau quand le noyau et la coquille s'écartent l'un de l'autre et, éventuellement, en outre, un mécanisme éjectant l'objet traité de sa coquille. 12. - Machine conforme à la revendication 11, caractérisée en ce que le méca misme d'éjection introduit un fluide sous pression entre la coquille et l'objet traité. 13. - Machine conforme i l'une quelconque des revendications 10, il et 12, caractérisée on ce qu'elle comprend un autre mécanisme faisant défiler une série d'objets à traiter, reliés les uns aux autres en formant une bude de grande longueur, au poste de travail formé de la coquille et d'a ioule. 14. - Machine conforme à l'une quelconque des revendications 11 à 13, carac térisée en ce qu'elle comprend un dispositif de commande automatique à programme. 15. - Machine conforme à l'une des revendications 7 on 8, caractérisée en ce que la chambre en matière élastique est parcourue par un fluide sous pression, une valve placée au aval de cette chambre dans le courant de circulation du fluide parmettant de réglar le débit et, par conséquent, la pression dans la chambre, ai bien que le fluide créant la pression sert de véhi- oule de chaleur.