Brevet FR2043555A1 — publié le 19710219

L'invention concerne un procédé de-formage hydraulique de corps creux emboutis, notamment en tôle d'acier, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'invention vise un nouveau perfectionnement et une simplification des procédés et des dispositifs connus pour le formage de corps creux consécutif à tout emboutissage. Le formage consécutif à l'emboutissage de corps creux, fabriqués par des moyens mécaniques ou hydrauliques, par exemple des poulies à une ou plusieurs gorges, n'était jusqu' présent possible, suivant le degré de déformation, que par des moyens mécaniques en plusieurs opérations. Dans un formage consécutif mécanique de ce type, la déformation à froid provoquait à la surface des pièces à usiner, par suite de la compression du matériau, des écrouissages importants conduisant à des fissures capillaires dans la structure du matériau et à des ruptures ultérieures provoquées par l'opération de formage suivante. C'est pourquoi l'invention a pour but de réaliser le formage en une opération par des moyens hydrauliques afin d'éviter les difficultés et les conséquences existantes. Ce problème est résolu conformément à l'invention par le fait qu'on pose le bord d'ouverture du corps creux sur une plaque, dont la forme correspond audit bord et qui est muni d'un dispositif de centrage et d'étanchéité pour le corps creux, qu'on place en suite une bague de form Qedivisée sur la partie inférieure du bord et qu'on presse ladite bague contre la plaque de centrage et-contre la garniture d'étanchéité à l'aide d'un presse-tôle concentrique au corps creux, qu'on introduit ensuite dans la cavité intérieure du corps creux et à travers la plaque de centrage un liquide, qui chasse l'air situé dans ladite cavité par une ouverture centrale ménagée dans le fond du corps creux, et qu'on applique finalement sur le corps creux une matrice dont la partie inférieure entoure le corps creux et a la forme d'un moule, en fermant ainsi d'une fagon étanche l'ouverture de sortie de l'air et qu'on raccourcit le corps creux par refoulement à l'encontre de la pression'du liquide lors d'une nouvelle descente de la matrice, la pression croissante du liquide repoussant des zones libres du corps creux de l'intérieur vers l'extérieur dans les parties adjacentes en creux du moule apparaissant lors de la descente de la matrice, tandis que la quantité de liquide excédentaire est évacuée par une soupape de refoulement contralée. Tandis qu'un amincissement de la paroi est inévitable dans le cas d'une déformation mécanique de l'intérieur vers l'extérieur, l'épaisseur de la paroi n'est modifiée que de façon négligeable dans le cas d'une déformation ultérieure par des moyens hydrauliques de l'intérieur vers l'extérieur, ce qui est réalisé par un afflux du matériau provenant de la partie non déformée du corps creux. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé est avantageusement constitué par un socle comportant les éléments du dispositif de démoulage, par les éléments de la partie inférieure de l'outil, les éléments de la partie supérieure de l'outil et par l'ensemble du presse-t8le. Le dispositif de démoulage peut être inséré dans le socle et posséder trois alésages cylindriques munis de pistons, qui y coulissent et sont reliés à des barres d'éjection, sur les extrémités libres desquelles est fixée la plaque de centrage. De préférence, la bague de centrage est insérée dans la partie inférieure de l'outil, solidaire du socle, et est maintenue à l'aide d'une plaque de couverture. De plus, la plaque de centrage possède avantageusement une rainure de centrage destinée à recevoir le bord inférieur du corps creux et a une forme correspondant à ce bord.En outre, la bague d'étanchéité annulaire peut être logée entre le bord inférieur du corps creux et la plaque de centrage et peut être posée de façon concentrique à la bague de formage divisée1 sur ledit bord. En outre, la partie inférieure et la partie supérieure de la surface intérieure de la bague de centrage sont respectiveent de pré férenee conique et cylindrique, et la plaque de centrage et la bague de formage possédant une surface extérieure conique correspondante s'ajustent sans jeu entre elles. Dans une autre forme de réalisation du dispositif conforme à l'invention, la partie inférieure de l'outil est avantageuse- ment constituée par la plaque et par la bague, reliée par soudage à cette plaque d'une façon étanche à la pression, -dans laquelle la bague de centrage trempée et rectifiée est montée avec ajustement serré, et en outre, dans des rainures de la plaque sont logées des bagues annulaires concentriques d'étanchéité et le canal d'introduction et d'évacuation du liquide sous pression, à l'extrémité extérieure duquel la soupape controlée à haute pression est raccordée par vissage, est ménagé dans cette plaque.De plus, des conduits pour introduire et 4vacher le liquide sous pression dans les alésages cylindriques peuvent etre placés au-dessus et au-dessous des pistons dans le dispositif extracteur. La matrice de la partie supérieure de l'outil est guidée de préférence sans jeu à l'intérieur de la bague de guidage de l'ensemble du pressetôle. Dans la face frontale supérieure de la cavité de la matrice peut être logée une garniture d'étanchéité, qui ferme d'une façon étanche à la pression l'ouverture située dans le fond du corps creux, lorsque la matrice se pose sur le corps creux, à la fin de l'opération de remplissage dudit corps creux. Enfin, des canaux d'évacuation peuvent être logés dans la matrice. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé un mode d'exécution du procédé selon l'invention. La figure l est une coupe verticale du dispositif dans la position de mise en place de la pièce à usiner. La figure 2 est également une coupe verticale dudit dispositif, dont la moitié droite montre le dispositif dans sa position initiale avant le formage et dont la moitié gauche représente la position finale après formage. La figure 3 représente la même coupe verticale que celle de la figure 2, dans laquelle les deux moitiés du dessin représentent le dispositif dans les mêmes phases du procédé dans le cas d'une seconde opération de formage succédant à une première opération terminée de formage. Le dispositif suivant l'invention est constitué principalement par un socle 1 muni des éléments du dispositif extracteur 2, par les éléments de la partie inférieure 3 de l'outil, les éléments de la partie supérieure 4 de l'outil et par l'ensemble du presse-toAle 5. Le dispositif extracteur, monté dans le socle 1 à l'aide de la plaque d'étanchéité 6, d'une bague d'étanchéité 7 et des vis 8, possède trois alésages cylindriques 9, dans lesquels sont guidés les pistons 10. Ceux-ci sont reliés à des barres d'éjection ili sur les extrémités libres desquelles la plaque de centrage 12 est fixée à l'aide des vis 13. Les pistons 10 sont actionnés par une commande hydraulique ou pneumatique. Les canaux 14 et 15, dans lesquels le sens de déplacement du fluide de commande, contrôlé par une soupape non représentée, est indiqué par des flèches, sont utilisés pour ladite commande. Une bague de centrage 16, trempée et rectifiée, est insérée dans la partie inférieure 3 de l'outil, constituée par la plaque 3a et par la bague 3b réunie à cette plaque de façon inamovible par soudure étanche à la pression, et est fixée à l'aide d'une plaque 17 de couverture et des vis 18. La plaque de centrage 12 comporte une rainure de centrage 19 destinée à recevoir le bord inférieur de la pièce à usiner, c'est-à-dire du corps creux 20. En outre la plaque de centrage 12 a une forme correspondant au bord inférieur 21 du corps creux 20. La garniture d'étanchéité 22 est logée entre ledit bord 21 et la plaque de centrage 12. La bague de formage divisée 23 est montée de façon concentrique sur le bord inférieur 21 du corps creux 20. La partie inférieure 3 de l'outil est reliée rigidement au socle 1 par les vis 24.Dans cette partie 3 sont en outre logés les deux joints d'étanchéité concentriques 25 et 26 ainsi que le canal 27 d'introduction et d'évacuation du fluide sous pression. La soupape contrblée 28 à haute pression est raccordée#au canal 27 par un raccord fileté 29. Enfin la partie inférieure 3 de l'outil comporte une conduite 30 d'évacuation de l'eau en excédent. La partie supérieure 4 de l'outil est constituée par la tête 31 de la matrice, qui est reliée à une plaque de centrage 32 par des vis 33. Sur cette plaque 32 est fixée une plaque intermédiaire 34 à l'aide des vis 35. Sur cette plaque 34 est à son tour fixée par les vis 37 la matrice 36. L'évidement 38 de cette matrice 36 est adapté à la forme extérieure du corps creux 20. La face frontale inférieure 39 de la matrice 36 est constituée de telle sorte qu'elle forme avec l'évidement 40 que comporte la bague de formage 23, la partie en creux 41 désirée de la pièce travaillée, lors de l'application ultérieure de la matrice dans sa position finale sur la bague de formage 23 de la partie inférieure 3 de l'outil, comme cela apparaît sur les figures 2 et 3. Dans la face frontale supérieure de l'évidement 38 de la matrice 36 est logée une garniture d'étanchéité 42, qui ferme d'une façon étanche l'ouverture 43, située dans le fond du corps creux 20, lors de l'application de la matrice 36 sur ledit corps creux 20. Cela est également visible sur les figures 2 et 3. Dans la face frontale supérieure et dans la paroi latérale de la matrice 36 sont disposés des conduits d'évacuation 44 et 45, qui permettent à l'air et au restant de liquide de s'échapper à travers le corps creux 20 lors du mouvement descendant de la matrice 36. La partie supérieure 4 de l'outil, munie de la tête 31 de la matrice, ainsi que les parties 32 à 35 et la matrice 36 sont guidées à l'intérieur de l'ensemble du presse-tôle 5 composé de plusieurs éléments. La bague intermédiaire 46 du presse-tale 5 est fixée sur la plaque de tete 48 par les vis 47. Sur la face inférieure de la bague intermédiaire 46 est fixée par les vis 50 la bague intermédiaire 49, sur laquelle est fixée par des vis 52 la bague de guidage 51 de la matrice 36. Dans la position basse finale, le dispositif applique la face frontale inférieure plane 53 de la bague de guidage 51 sur la bague de formage divisée 23, comme cela est visible sur les figures 2 et 3. Le fonctionnement du dispositif est le suivant : Dans la position initiale représentée en figure 1, dans laquelle la partie supérieure 4 de l'outil et l'ensemble du presse-toAle 5 sont relevés, le corps creux 20 peut être-introduit dans la plaque de centrage 12, sur laquelle est placée la bague de formage divisée 23. La soupape de commande du fluide circulant dans les canaux 14 et 15 est réglée de sorte que les pistons 10 et leurs barres d'éjection 11, la plaque de centrage 12, le corps creux 20 et la bague de formage 23 sont abaissés vers le bas, tandis que les parties 12 et 23 avec leurs surfaces extérieures coniques pénètrent dans l'évidement de la bague de centrage 16 et sont centrés sans jeu dans la partie inférieure conique de cette bague, comme représenté sur les figures. 2 et 3. Puis du liquide sous pression est introduit dans la cavité du corps 20 par le canal d'alimentation 27 par l'intermédiaire de la soupape 28 à haute pression. Le liquide peut sortir par l'ouverture 43 après que l'air a été chassé par cette même ouverture 43 que comporte le fond du corps creux 20.L'ensemble du presse-t8le 5 est alors descendu jusqu'à ce que la face frontale inférieure 53 de la bague de guidage 51 s'applique contre la face de la bague de formage 40 avec une pression telle que le liquide sous pression ne puisse pas sortir par la garniture d'étanchéité 22 pendant le formage du corps creux 20. La partie supérieure 4 de ltoutil est alors également descendue, la matrice 36 entourant la partie du corps creux 20, qui ne doit pas être déformée, tandis que la partie à déformer de ce corps et la cavité 55 nécessaire pour la déformation restent libres. Cette position de l'ensemble du dispositif est représentée sur la moitié droite du dessin de la figure 2. Dans cette position, l'ouverture 43 de trop-plein, que comporte le fond du corps creux 20, est également rendue étanche par la garniture d'étanchéité 42 logée dans le fond de la matrice 36 L'air et le liquide résiduels peuvent sortir par les canaux 44 et 45.Puis l'ensemble de la partie supérieure 4 de l'outil est encore descendu, ce qui refoule le corps creux 20 et accroît sa pression intérieure au point que sa paroi latérale libre est refoulée et renflée dans la partie en creux 55 restée libre. La réduction du volume interne du corps creux provoque le refoulement d'une plus grande quantité de liquide que celle nécessitée pour le renflement 56 représenté en pointillés sur la figure 2. Le liquide sous pression en excès peut s'échapper par le canal 27 par l'intermédiaire de la soupape 28 à haute pression, réglée à la pression nécessaire pour le formage. La partie supérieure 4 de l'outil est à nouveau abaissée jusqu a ce qu'elle prenne la position finale, représentée sur la moitié gauche du dessin de la figure 2 et dans laquelle la partie en creux souhaitée 41 est obtenue.A la fin de cette opération de formage, le volume interne du corps creux 20 est décompressé au moyen de la soupape 28 à haute pression. La partie supérieure 4 de l'outil et l'ensemble du presse-tale 5 retournent à leur position initiale. Les pistons 10 et les barres d'éjection 11 remontent et la bague de formage divisée 23 est enlevée. Le corps creux formé peut alors être détaché. La figure 3 ne se différéncie de la figure 2 que par le fait qu'une autre opération de formage succède à la première. Pour cette opération, une autre matrice 57 est introduite à la place de la matrice 36 des figures 1 et 2. En outre une seconde bague de formage 58. également divisée est montée sur la première bague de formage divisée 23. De nouvelles opérations de formage peuvent se succéder en utilisant d'autres matrices et en montant d'autres bagues de formage divisées. Les formages successifs peuvent présenter des configurations semblables ou différentes. R E V E N D i C A T i O N S 1. Procédé de formage hydraulique de corps creux emboutis, notamment en tale d'acier, caractérisé par le fait qu'on pose le bord d'ouverture du corps creux sur une plaque, dont la forme correspond audit bord et qui est muni d'un dispositif de centrage et d'étanchéité pour le corps creux, qu'on place ensuite une bague de formage divisée sur la partie inférieure du bord et qu'on presse ladite bague contre la plaque de centrage et contre la garniture d'étanchéité à l'aide d'un presse-tôle concentrique au corps creux, qu'on introduit ensuite dans la cavité intérieure du corps creux et à travers la plaque de centrage un liquide, qui chasse l'air situé dans ladite cavité par une ouverture centrale ménagée dans le fond du corps creux, et qu'on applique finalement sur le corps creux une matrice, dont la partie inférieure entoure le corps creux et a la forme d'un moule, en fermant ainsi d'une façon étanche l'ouverture de sortie de l'air et qu'on raccourcit le corps creux par refoulement à l'encontre de la pression du liquide lors d'une nouvelle descente de la matrice, la pression croissante du liquide repoussant des zones libres du corps creux de l'intérieur vers l'extérieur dans les parties adjacentes en creux du moule apparaissant lors de la descente de la matrice tandis que la quantité de liquide excédentaire est évacuée par une soupape de refoulement contralée. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est constitué par un socle comportant les éléments du dispositif de démoulage, par les éléments de la partie inférieure de l'outil, les éléments de la partie supérieure de l'outil et par l'ensemble du pressetale. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le dispositif de démoulage peut être inséré dans le socle et posséder trois alésages cylindriques munis de pistons, qui y coulissent et sont reliés à des barres d'éjection, sur les extrémités libres desquelles est fixée la plaque de centrage. 4. Dispositif suivant les revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que la bague de centrage est insérée dans la partie inférieure de l'outil, solidaire du socle, et est maintenue à l'aide d'une plaque de couverture. 5. Dispositif suivant les revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que la plaque de centrage possède une rainure de centrage destinée à recevoir le bord inférieur du corps creux et a une forme correspondant à ce bord. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que la bague d'étanchéité annulaire peut être logée entre le bord inférieur du corps creux et la plaque de centrage et peut être posée de façon concentrique à la bague de formage divisée sur ledit bord. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que la partie inférieure et la partie supérieure de la surface intérieure de la bague de centrage sont respectivement de préférence conique et cylindrique et que la plaque de centrage et la bague de formage possédant une surface extérieure conique correspondante s'ajustent sans jeu entre elles. 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7, caractérisé par le fait que la partie inférieure de l'outil est constituée par le plaque et par la bague, reliée par soudage à cette plaque d'une fanon étanche à la pression, dans laquelle la bague de centrage trempée et rectifiée est montée avec ajustement serré,- et en outre, dans des rainures de la plaque sont logées des bagues annulaires concentriques d'étanchéité et le canal d'introduction et d'évacuation du liquide sous pression, à l'extrémité extérieure duquel la soupape contrôlée à haute pression est raccordée par vissageJest ménagé dans cette plaque. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 et 8, caractérisé par le fait que des conduits pour introduire et évacuer le liquide sous pression dans les alésages cylindriques peuvent être placés au-dessus et au-dessous des pistons dans le dispositif extracteur. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 et 9, caractérisé par le fait que la matrice de la partie supérieure de l'outil est guidée sans jeu à l'intérieur de la bague de guidage de l'ensemble du presse-tôle. 11. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé par le fait que dans la face frontale supérieure de la cavité de la matrice peut être logée une garniture d'étanchéité, qui ferme d'une façon étanche à la pression l'ouverture située dans le fond du corps creux, lorsque la matrice se pose sir le corps creux, a la fin de l'opération de remplissage dudit corps creux. 12. Dispositif suivant les revendications 10 et 11, ca- ractérisé par le fait que des canaux d'évacuation sont logés dans la matrice.