Brevet FR2011539A1 — publié le 19700306

i 2011539 La présente invention se rapporte à Tin dispositif dé formage de pièces à l'aide d'ondes de pression produites par décharge à étincelles sous l'eau d'une "batterie de condensateurs sur un éclateur, un dispositif d'amorçage étant tendu entre les électrodes de 5 l'éclateur. lors du formage à grande vitesse suivant le procédé "Hydrospark", on produit 1'onde dé pression nécessaire.pour le formage des pièces par une décharge à étincelles sous l'eau, la décharge a lieu entre les électrodes immergées dans l'eau, après 10 "branchement de la "batterie de condensateurs chargée sous haute tension, à condition que le champ électrique qui est fonction de l'écart ement des électrodes et de la tension des condensateurs suffisent à l'ionisation par choc de l'eau ou du fluide de transmission utilisé. Du fait que dans les installations connues, la tension de 15 charge ne dépasse pas 25 à 30 kV, l'écartement des électrodes permettant une décharge libre est limité à quelques centimètres» Cette restriction subsiste également dans le cas où l'on ajoute au liquide servant de fluide de transmission, des particules de préférence métalliques, sous forme d'une dispersion ou suspension fine 20 (brevet de la République Fédérale d'Allemagne n° 1.252.449). Cette disposition ne permet pas d'augmenter à volonté l'écartement des électrodes pour la décharge libre. En outre, du fait que les particules sont réparties uniformément dans le liquide, il est nécessaire, en vue d'éviter des décharges sur la pièce, de choisir l'é-25 cartement des électrodes inférieur à la plus courte distance entre la pièce et les électrodes. Dans le cas où le problème de formage exige entré les électrodes un écartement qui ne permet plus de décharge libre ou dans le cas où il n'est pas possible de choisir une distance suffisante 30 entre les électrodes et la pièce à former, l'amorçage doit être déclenché autrement que par décharge libre. Le moyen le plus connu pour résoudre ce problème consiste à utiliser de minces fils qui sont tendus entre les électrodes et qui sont vaporisés brusquement, à la manière d'une explosion, au début de la décharge des conden-35 sateurs. L'utilisation de fils d'amorçage présente l'inconvénient que diverses difficultés s'opposent à l'introduction automatique des fils d'amorçage dans l'éclateur, par exemple la soudure des zones de contact aux électrodes. En outre, il était admis jusqu'ici que l'utilisation de fils 40 d'amorçage entraîne en principe une diminution du rendement (brevet 69 18244 2 2011539 dé la République i'édé^ale d8 Allemagne -a0 1.213.514) ét-*qu*il est nécessaire de procéder chaque fois à unè optimisation- en:fonction des données de l'installation,: c'est—à—dire a un choix:d'un diamètre optimal pour le fil. -5 Pour cette raison, plusieurs propositions ont déjà été faites pour déclencher l'amorçage d'une manière différente. On a ainsi proposé, sans donner toutefois d'indications quant au rendement, d'injecter un jet de métal, au travers d'une électrode, dans un fluide gazeux (Z„f. Instr. 74 (1966), pages 260 à 263) ou d'insuf-10fl.er un "canal"d'air dans l'eau, avant l'amorçage, en passant par l'une des électrodes (brevet de la République Fédérale d'Allemagne n° 1.223.333). De façon semblable, on a également déjà proposé d'insuffler de l'hélium et de l'argon dans un canal d'étincelles blindé, en vue de l'amorçage (brevet des Etats-Unis d'Amérique 15 n° 3*200.626). Finalement, on a proposé d'ioniser l'espacé entre les électrodes à l'aide de différentes formes de rayonnements très énergétiques (brevet de la République Fédérale d'Allemagne n® 1.213.514). Il est vrai que chacun de ces procédés connus propose un 20 remplacement du fil d'amorçage, mais au prix de l'utilisation d'un appareillage supplémentaire tel que des fours de fusion ou des sources de rayonnements très énergétiques. la présente invention se rapporte à un dispositif de formage de pièces par décharge à étincelles sous l'eau d'une batterie 25 de condensateurs, dispositif remédiant aux difficultés et aux inconvénients énumérés ci-dessus. Selon l'invention, on obtient ce résultat par le fait que le dispositif d'amorçage est tua fil composé d'un support non conducteur et d'un revêtement conducteur. 30 Le dispositif conforme à l'invention fonctionne avec un ren dement optimal. Son avantage essentiel réside dans le fait que le dispositif d'amorçage conformé à l'invention peut être introduit beaucoup plus facilement dans l'éculateur que les fils usuels jusqu'ici. En outrej la demanderesse a fait la constatation surpre-35 nante que des décharges à l'aide du dispositif d'amorçage conforme à l'invention n'entraîne qu'une faible usure dés électrodes. En - plus, le support non conducteur reste pratiquement intact après la décharge et se trouve uniquement libéré dé son revêtement conducteur. Cela est surprenant du fait que lés manières utilisées 40 comme support d'enflamment déjà au contact de la flamme d'une al- BAD ORIGINAL 69 18244 3 2011539 lumette, que les températures dans les canaux d'étincelles et en cas d'explosions de fils sont évaluées à quelques 1000°E et que les supports sont exposés à des pressions servant au formage de métaux. Le fait que les supports et les électrodes restent intacts offre un 5 autre avantage, à savoir que le dispositif d'amorçage peut être introduit automatiquement dans l'éclateur» Il est ainsi possible, par exemple de fixer le dispositif d'amorçage conforme à l'invention à un piston qui est accéléré par la pression produite par la décharge en vue du formage* ce qui fait qu'un nouveau tronçon à 10 revêtement conducteur du dispositif d'amorçage se trouve engagé dans l'éclateur et tendu entre les électrodes en vue de la décharge suivante» Le fil prévu comme dispositif d'amorçage peut se composer, par exemple d'un support de fibres textiles, entouré d'un revête-15 ment en poudre conductrice. Comme support, on peut utiliser en particulier des fils de coton, de "Perlon" de chanvre, de soie à coudre. Comme revêtement, on utilise en particulier de l'argent, du graphite, de la poudre de nickel, de cuivre et de tungstène, préparées dans du vernis cellulosique, avec addition d'un solvant. 20 Par le choix de la proportion du solvant et de 1'épaisseur de la couche de revêtement, il est possible de faire varier la résistance du dispositif d'amorçage. Ainsi, par exemple pour un écar-tèment des électrodes de 180 mm, on a déterminé les mêmes formages optimaux dans une plage de résistances allant de l_fl. à 10 kA . 25 Cela démontre que le revêtement n'est pas un paramètre critique et peut ainsi être réalisé par immersion, c'est-à-dire par un procédé peu onéreux. Le revêtement peut également être déposé par exemple par évaporation, par des procédés électrolytiques ou analogues. Pour la description plus détaillée de l'invention, on va 30 donner ci-après les résultats d'essais effectués par la demanderesse et décrire plusieurs exemples de réalisation représentés sur le dessin annexé, sur lequel : la fig. 1 représente schématiquement un exemple de réalisation du dispositif conforme à l'invention, servant à résoudre des 35 problèmes de formage cylindrique } les fig. 2 et 3 représentent schématiquement d'autres exemples de réalisation du dispositif conforme à l'invention, servant à résoudre des problèmes de formage plan. a) Formage avU-nA-ri 40 Le tableau ci-après donne les trajets de formage obtenus, 69 18244 4 2011539 pour différentes combinaisons de supports non conducteurs et de revêtements conducteurs, sur un tube en acier recuit d'un diamètre de 60 mm et d'une épaisseur de paroi de 1 mm, avec un écartement des électrodes de 180 mm, une tension de charge de 20 kV et une 5 capacité de la batterie de condensateurs de 16,8 uF. ^"■^jïupport Revêtement -- Fil coton 2.0 - 3.0 0 Fil "Perlon" 0.5 - 1.0 0 Fil chanvre 1.0 - 2.0 Q iî'il à soie a coudre 0.3-0.5 fi 10 R/JX ** 2s/mm *** R/-TL 2s/mm rAn. 2s/mm R/fL 2s/mm Argent 210 2,5 2,2 3,6 0,8 2,7 130 f3,9 ( 3,3-K3,0 15 90 3,4 3,2 3,7 200 115 2.10- 3,5 3,0 Graphite 2,8.10' 2,6 20 Poudre de cuivre * (grain 0,04mm) 26 2,6 50 230 3,1 3,3 Poudre de nickel * (grain 0,04mm) 100 3,0 >50.10** 2,35 25 Poudre de tungstène * (grain 0,06mm) 135 >50.1C 2,4 >3 1,8 103 3,0 50.103 /2,3 î 2,6 v2,75 * préparée dans du vernis cellulosique et un solvant ** R désigne la résistance du dispositif d'amorçage pour une longueur de 180 mm 30 *** 2s désigne la double amplitude du formage. La fig. 1 représente un exemple de réalisation du dispositif conforme à l'invention qui a permis pour la première fois d'effectuer le formage d'une pièce cylindrique de forme allongée, suivant le procédé "Hydrospark", par décharges multiples, après le montage 35 une fois pour toutes de la pièce dans le dispositif de formage. Ge résultat est possible grâce au dispositif d'amorçage conforme à l'invention» La référence 1 désigne la pièce à former, à savoir un tube rempli d'eau, fermé vers le haut et vers le bas par des pièees 40 isolantes 2. Les deux électrodes 3 s'engagent par un trou central 69 18244 5 2011539 des pièces isolantes dans le volume rempli d'eau et elles sont vissées dans les pièces de raccordement 4 de l'installation "Hydros-park". Le dispositif d'amorçage 5 arrive d'une bobine 6, à travers le trou de 1'électrode se trouvant au potentiel de la terre. En 5 cas d'isolation suffisante, on peut cependant utiliser également à cet effet l'électrode qui, après branchement de la batterie de condensateurs 7, par exemple en passant par un éclateur à trois électrodes 8, se trouve au potentiel haute tension. Après une décharge, le support non conducteur du dispositif 10 d'amorçage 5 est avancé, à travers l'électrode opposée, d'une longueur telle que la partie du dispositif 5, se trouvant entre les électrodes porte de nouveau un revêtement et relie ainsi électriquement entre elles les deux électrodes. A condition qu'après la première décharge, le dispositif de formage soit resté étanche, 15 on peut procéder ensuite à la seconde décharge. Cette condition est cependant satisfaite du fait que la seconde décharge et les décharges suivantes ne sont intéressantes que dans le cas oîi la décharge Précédente n'a apporté qu'un faible formage. Les éléments nécessaires pour assurer l'étanchéité ne sont représentés symboliquement 20 sur la fig. 1 sous la forme de joints d'étanchéité 9. b) Exemples pour des problèmes de formai pi art. Du fait que l'onde de pression partant d'un, dispositif d'amorçage, de forme allongée, conforme à l'invention, est cylindrique, tout comme lors de la décharge au moyen de fils allongés, l'onde de 25 pression toute entière peut être utilisée pour un problème de formage cylindrique. Une onde de pression plane telle qu'elle serait désirable, par exemple pour le formage (estampage, emboutissage, repoussage) de pièces initialement planes (par exemple de tôles) ne peut par contre être produite d'une manière aussi simple qu'une 30 onde de pression cylindrique. Pour produire des ondes de pression qui soient au moins sensiblement planes, on peut procéder de deux manières-différentes. D'une part, on n'utilise pour le formage qu'une partie d'une onde de pression réduite à une distance suffisante de la pièce à 35 former. Un tel agencement ne donne qu'un faible rendement, à moins que les parties restantes de l'onde de pression puissent également servir au formage d'autres pièces. D'autre part, il est possible de faire en sorte que la partie de l'onde de pression, n'agissant pas directement sur la pièce 40 plane, soit déviée sur la pièce à former par des réflecteurs, auquel 69 18244 S 2011539 cas il faut toutefois -aëeèp'Cer un décalage dans le temps. Finalement, par superposition de plusieurs .ondes cylindriques produites simultanément, il est possible de créer un front de pression sensiblement plan, les cstnaux de décharge produisant les ondes cylindriques pou-5 vaut être montés en parallèle ou en série. Du fait que le formage ayant trait au formage plan est ainsi basé également sur des ondes de pression cylindriques, le dispositif conforme à l'invention qui, comme indiqué sur le tableau ci—dessus, donne un rendement optimal pour des problèmes de formage cy-10 lindrique, peut également être utilisé avec succès à cet effet. les fig. 2 et 3 représentent des exemples de réalisation pour la production d'ondes de pression sensiblements planes, La flèche visible sur ces figures indique qu'ici également, le dispositif d'amorçage conforme à l'invention permet, après une décharge, de 15 relier de nouveau entre elles les électrodes de l'éclateur par avancement du support. la fig. 2 représente un exemple de réalisation du dispositif d'amorçage conforme à l'invention utilisé dans un dispositif pour lé formage d'une pièce plane à l'aide d'une onde de pression cylin-20 drique et d'un capot formant réflecteur. La pièce à former 21 est serrée à l'aide d'un serre-flan 22 sur une matrice 23» Cet ensemble est surmonté d'un capot réflecteur 24. L'espace entre la pièce 21 et le capot 24 est rempli d'eau 25. L'es parois verticales du capot renferment deux pièces isolantes 26 25 à travers lesquelles passent les électrodes 27. Le dispositif d'amorçage conforme à l'invention traverse un trou des électrodes et son avancement s'effectue de la manière déjà décrite. Les électrodes 27 sont reliées par des pièces de connexion 29 à la batterie de condensateurs 211 qui est mise en circuit, par exemple en passant par 30 un éclateur à trois électrodes 210. La fig. 3 représente un exemple de réalisation du dispositif d'amorçage conforme à l'invention utilisé dans un dispositif pour le formage d'une pièce plane 31 à l'aide de plusieurs ondes de pression cylindriques en su perposition. La pièce à former 31 est serrée 35 sur une matrice 33 à l'aide d'un serre-flan 32. Le volume d'eau 35 est délimité vers le haut par un capot 34 qui comporte dans les parois opposées plusieurs pièces isolantes 36. Deux de ces pièces isolantes sont traversées par les électrodes 37 reliées par des pièces de connexion 39 à la batterie de condensateurs et les autres 40 pièces isolantes portent des anneaux ou des rouleaux de renvoi 310 69 18244 T 2011539 servant à conduire le dispositif d'amorçage 38 conforme à l'invention sous la foime d'un serpentin» Après une décharge, il est également possible dans ce dispositif de formage de faire avancer le dispositif d'amorçage à l'aide du support intact afin qu'il relie 5 de nouveau électriquement entre elles les électrodes de l'éclateur. 69 18244 8 2011539 - BEVESDICATIONS - 10- Dispositif de formage de pièces à l'aide d'ondes de pression produites par décharge à étincelles sous l'eau d'une batterie de condensateurs sur un éclateur, un dispositif d'amorçage étant 5 tendu entre les électrodes de l'éclateur, caractérisé par le fait que le dispositif d'amorçage est un fil composé d'un support non conducteur et d'un revêtement conducteur. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le fil est constitué par un support en fibres textiles, 10 entouré d'un revêtement en poudre conductrice. 3°~ Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le fil se compose d'un support en coton, en "Perlon", en chanvre ou en soie à coudre, entouré d'un revêtement en argent, en graphite, en poudre de cuivre, de nickel ou de tungstène. 15 4.- Dispositif suivant la revendication 3» caractérisé par le fait que le support est un fil de coton d'une épaisseur comprise entre 2 et 3 mm. 5.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le support est un fil de chanvre d'une épaisseur comprise 20 entre 1,0 et 2,0 mm. 6.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le support est un fil de "Perlon" d'une épaisseur comprise entre 0,5 et 1,0 mm. 7.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le 25 fait que le support est un fil en soie à coudre, d'une épaisseur comprise entre 0,3 et 0,5 mm.