Brevet FR2027702A1 — publié le 19701002

La présente invention est relative à des dispositifs pour le façonnage à haut rendement de pièces, notamment à partir de tôles, dans lesquels les pièces sont nises en forme par effet de choc. Au cours des opérations de façonnage à haut rendement, par exemple 5 par explosion et étincelage en immersion, l'énergie nécessaire est fournie à la pièce devant être façonnée par l'énergie cinétique provenant du fluide de transfert de pression, de préférence liquide. Cet échange d'impulsions se déroule dans un laps de temps court mais fini, de sorte que la pièce a besoin d'un certain "parcours de démarrage" avant de pou-10 voir absorber l'énergie maximale dans chaque cas. Ces "parcours de démarrage" sont différents suivant le procédé et le problème de façonnage et sont généralement compris entre deux et dix centimètres. Ceci signifie que, dans tous les problèmes où le parcours de démarrage nécessaire n'existe pas, l'énergie disponible pour le façonnage à haut rendement 15 n'est pas entièrement mise à profit. S'agissant notamment des procédés à énergie limitée, par exemple de presses à verrouillage par inertie suivant le brevet allemand N° 1.258.823 et du procédé dit "Hydrospark", cette utilisation insuffisante de l'énergie existe encore, du fait que, pour tous les problèmes de for- 20 mage à partir d'ébauches préfaçonnées par exemple, on ne dispose en général que de parcours de démarrage de la piece trop faibles, car les ébauches doivent se trouver très près au-dessus des formes du produit fini en raison de la grande exactitude de dimensions de celui-ci. pc Un autre inconvénient dû à ce que le volume résiduel entre la for- plus me et l'ébauche est beaucoup/faii£këavec des ébauches préfaçonnées que s'il s'agit de mettre en forme des flans sans façonnage préalable, par exemple des flans plats, réside en ce que l'air comprimé intersticiel risque de provoquer des défectuosités sur les pièces. 2q L'invention est relative à un dispositif pour le façonnage à haut rendement de pièces, notamment à partir de tôles, par effet de choc, dans lequel la pièce ne dispose pas du parcours de démarrage dont elle a besoin pour absorber la quantité d'énergie maximale en vue de son façonnage définitif. yj Les inconvénients d'un dispositif de ce genre sont éliminés par l'invention grâce au fait qu'il est prévu, dans le trajet de transmission de l'énergie de choc entre la source fournissant cette énergie et la pièce, des moyens auxiliaires qui aaènent à la pièce une quantité d'énergie suffisante pour sa mise en forme. Une mesure permettant de créer un tel moyen auxiliaire consiste, par exemple, à monter une tôle de chasse devant la pièce, de façon que 40 69 42873 2 2027702 celle-ci dispose du parcours de démarrage nécessaire pour absorber la totalité de l'énergie. L'énergie cinétique de cette tôle de chasse est transmise à la pièce par choc, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un fluide de transfert de pression,de préférence liquide. Etant 5 donné qu'au choc entre deux solides, de même qu'entre un solide et un liquide, l'échange d'impulsions s'accomplit aux vitesses considérées en un laps de temps plus court que dans les dispositifs conventionnels, une "cascade de formage" conforme à l'invention permet de réduire considérablement les parcours de démarrage de la pièce proprement dite, sans 10 abaissement du rendement énergétique. Il est avantageux d'établir le vide dans l'espace, compris entre la tôle de chasse et la pièce, ou entre la tôle de chasse et le fluide secondaire de transfert de pression utilisé éventuellement, car la tôle de chasse peut alors se déplacer sans aucun obstacle. 15 II n'est cependant pas toujours indispensable de prévoir un dispo sitif avec mise sous vide de l'espace compris entre la tôle de chasse et la pièce. Des expériences effectuées avec des dispositifs conformes à l'invention sans établissement du vide dans cet espace ont en effet confir-20 mé que l'échange d'impulsions entre la tôle de chasse et la pièce n'est pas influencé par lrair qui y est enfermé et est fortement comprimé et échauffé au cours du façonnage en cascade. Les rendements atteints ont été du même ordre qu'avec des dispositifs mis sous vide. Conformément à l'invention, l'air fortement échauffé et comprimé 25 permet d'apporter un supplément d'énergie à l'opération de formage. Dans de telles conditions de pression et de température, il est possible de brûler instantanément des combustibles normaux, par exemple du pétrole, avec l'oxygène de l'air (effet Diesel), ou de faire réagir explosivement des combustibles à oxygène fixé qui réagissent paresseusement dans des 30 conditions normales. Dans l'espace d'air compris entre la tôle de chasse et la pièce, on peut donc loger selon l'invention des réactifs du type précité, par exemple sous la forme de fluides secondaires de transfert de pression. Il est possible également de remplir l'espace entre la tôle de chas-35 se et la pièce ou le fluide secondaire de transfert de pression de mélanges gazeux aptes à réagir, par exemple d'acétylène et d'oxygène, à la place d'air et de réactifs liquides. L'amenée prévue par l'invention de porteurs chimiques d'énergie et qui ne sont pas naturellement explosifs, sont peu dangereux à manipuler ifO et dont l'emploi n'est donc pas réglementairement limité, permet 69 428Ï3 3 2027702 d'établir des cascades d'énergie -dans lesquelles le processus de formage d'origine prend le caractère d'une inflammation initiale et demande par conséquent peu d'énergie, ce qui est particulièrement important pour tous les procédés mettant en oeuvre des machines de formage par 5 effet de choc. A l'aide de cascades d'énergie on peut en effet commander la direction du flux d'énergie et soulager de ce fait des éléments de machine fortement chargés ; c'est ainsi par exemple que dans des presses à verrouillage par inertie suivant le brevet allemand N° 1.259*825 10 l'utilisation de cascades d'énergie conformes à l'invention permet de réduire de plus de moitié les pressions de travail nécessaires de la presse pour un meilleur résultat de l'opération de façonnage, de sorte qu'on peut diminuer notablement les courses des élémènts de construction mobiles. 15 L'invention est décrite ci-après en référence aux dessins schéma tiques annexés, donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels : les -b'ig. 1 et 2 représentent en coupe des dispositifs selon l'invention comprenant une tôle de chasse, une pièce et une forme. la i!'ig. 3 montre, une autre forme de réalisation de l'invention, 20 dans laquelle la tôle de chasse est remplacée par un organe réutilisable élastique. La Fig. 1 montre une forme 1 et une pièce 2 déjà ébauchée. La forme 1 est disposée dans un réservoir de liquide 5> contenant le fluide de transfert de pression 6. 25 La cavité 9 de la forme 1 est mise sous vide par une conduite 8. L'allumage du porteur d'énergie 7 engendre de manière connue dans le fluide de transfert de pression 6 un choc de pression qui assure le formage désiré de la pièce 2. Le vide est établi dans l'espace 1/f compris entre-la tôle de chas-30 se 10 et l'ébauche 2 remplie d'un fluide secondaire 11 de transfert de pression. La pièce 2 est insérée dans la forme 1 sans les garnitures d'étan-chéité sous vide usuelles. La tôle de chasse 10 est fixée en position par un anneau d'écar-tement 13 muni de garnitures 12, de maniéré à disposer d'un parcours de démarrage suffisant. L'ébauche 2 est remplie à ras bord de fluide secondaire de transfert de pression 11, qui favorise l'uniformité de la répartition de l'impulsion sur toute la surface de la pièce 2 lors du choc de la tôle de chasse 10. Ce fluide protège en outre la surface externe de la pièce 35 ko 42873 k 2027702 2 de détériorations mécaniques au moment du choc. Etant donné que, dans le dispositif suivant la Fig. 1, la cavité résiduelle 9 de la forme 1 ainsi que l'espace 1/f sont mis sous vide, le fluide secondaire 11 de transfert de pression doit posséder une bas-5 se tension de vapeur, ce qui est le cas des huiles minérales par exemple. La tôle de chasse 10 doit posséder d'autre part une stabilité mécanique suffisante pour pouvoir résister à l'action de la différence de pression. L'absence de garniture d'étanchéité entre la pièce 2 et la forme 1 permet de mettre sous vide par la conduite 8 à la fois la cavi-10 té 9 et l'espace lif. Le dispositif représenté à la Fig. 2 se différencie de celui suivant la Fig. 1 principalement par le fait que l'espace lif compris entre la tôle de chasse 10 et le fluide secondaire 11 de transfert de pression n'est pas mis sous vide. L'étanchéité doit donc être assurée à 15 l'aide d'une garniture 15 entre la pièce 2 et la forme 1» Grâce à la présence de la garniture d'étanchéité 15', on peut facilement remplir à ras bord avec du fluide secondaire de transfert de pression la pièce 2 et même en recouvrir les bords, de sorte que la pression s'exerce également sur les bords de la pièce dont le pliage est mieux maintenu. 20 Du fait que la tôle de chasse 10 ne supporte plus la charge de la différence de pression d'air, elle peut posséder une stabilité mécanique moindre et être exécutée en plomb par exemple. Dans les dispositifs conformes à l'invention, il est favorable d'utiliser des tôles de chasse de plus grandes dimensions et de résis-25 tance propre plus faible, car l'énergie nécessaire pour la déformation de là tôle de chasse doit être maintenue à une valeur aussi réduite que possible puisque l'énergie consommée à cet effet est perdue pour le formage de la pièce elle-même. Tandis que dans les dispositifs suivant les Fig. 1 et 2 la tôle de 30 chasse 10 doit être remplacée ou redressée après chaque opération de façonnage, le dispositif représenté à la Fig. 3 comprend des tôles de chasse réutilisables. Ceci est atteint grâce au fait que la tôle de chasse 10 et l'anneau d'écartement 13 des Fig. 1 et 2 sont groupés en un élément de construction lfa en forme de cloche à la Fig. 3» La cloche 35 de chasse lb est formée par exemple d'un matériau élastique, susceptible d'être emboîté de manière étanche sur la partie surélevée de la forme 1. Pour rendre la masse plus grande, on peut noyer dans la cloche de chasse des éléments métalliques 17, par exemple en forme de plaquettes 40 ou de billes, en plomb ou tungstène. 69 42873 5 2027702 Pour empêcher la cloche de chasse 1b d'être endommagée par l'impact sur le fluide secondaire 11 de transfert de pression, ou par les températures prenant naissance lors de la compression de l'air dans l'espace lit, on. peut revêtir à la demande la face interne de la cloche d'une 5 feuille de protection non représentée à laFIg. 3> Par exemple auto-adhésive et susceptible d'être remplacée de temps en temps. En dehors des tôles de chasse réutilisables élastiques en forme de de cuvettes représentées à la Fig. 3> on peut utiliser des plaques planes, fixées au moyen d'organes de serrage appropriés sur un élément de 10 construction correspondant à l'anneau d'écartement 13. Ces plaques peuvent être pareillement munies de garnitures internes destinées à en accroître la masse et éventuellement la résistance. Dans les dispositifs de ce genre, il est possible de serrer une feuille de protection en même temps que la plaque de chasse. 15 Les dispositifs conformes à l'invention, par exemple suivant les Fig. 2 et 3 peuvent être utilisés aussi bien pour le façonnage de pièces plates non ébauchées ainsi que pour des problèmes de dressage. Dans le cas où l'on utilise une cascade d'énergie, c'est" à dire-où il faut amener un supplément d'énergie, le porteur d'énergie supplémen-20 taire doit être introduit dans l'espace lif» A cet effet, on peut par exemple remplacer le fluide secondaire 11 de transfert de pression dans les Fig. 2 et 3 par un liquide combustible, tel que du pétrole. Ce liquide brûle aussi longtemps que l'espace lij. contient de l'oxygène et la fraction imbrûlée du liquide fait fonction de fluide secondaire de 25 transfert de pression. A la place d'un combustible liquide, on peut utiliser également un combustible solide, contenant un supplément d'oxygène, par exemple sous la forme d'une combinais.on chimique. Des combustibles de ce genre peuvent être préparés à base de cellulose par exemple, sous la forme de 30 feuilles pour faciliter le dosage. Il est judicieux dans ce cas de séparer le porteur d'énergie du fluide secondaire 11 de transfert "de pression pour faciliter l'inflammation du porteur d'énergie. Un moyen pour y parvenir consiste à intercaler une feuille de matière plastique entre le porteur d'énergie et le fluide secondaire de transfert de pression. 35 69 42873 b 2027702 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le façonnage à haut rendement de pièces» notamment de tôles, par effet de choc, caractérisé en ce qu'il est prévu, dans le trajet de transmission de l'énergie de choc entre la source ^ fournissant cette énergie et la pièce, des moyens auxiliaires qui amènent à la pièce une quantité d'énergie suffisante pour sa mise en forme. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'en avant de la pièce est monté un élément de chasse dont la distance par rapport à la pièce est plus grande que la distance séparant la piece de la forme qui limite le formage. 3» Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, pour des pièces en tôle, l'élément de chasse est constitué par une tôle. if. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et ^ 3, caractérisé en ce que le vide est établi dans l'espace compris entre la tôle de chasse et la pièce. 5» Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que l'espace compris entre la tôle de chasse et la pièce est rempli d'air et ou d'autres gaz et en ce qu'il est prévu des réactifs qui fournissent une force^Sropulsion supplémentaire par suite de l'échauffement des gaz en cours de fonctionnement dans l'espace compris entre la tôle de chasse et la pièce. 6. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu dans l'espace de compression, comme source d'énergie supplémentaire, une huile combustible, qui brûle automatiquement et explose lors de l'impact d'une impulsion de choc. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1,5 et 6, caractérisé en ce que le réactif supplémentaire utilisé pour développer des forces propulsives est du pétrole, dont la quantité est calculée 30 de telle sorte que la fraction inutilisée en tant que fluide de propulsion fait fonction de fluide secondaire de transfert de pression. 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 â 7, caractérisé en ce que pour amener un supplément d'énergie en vue d'une amplication du choc, il est prévu des porteurs chimiques d'énergie qui ne sont pas naturellement explosifs. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que plusieurs moyens auxiliaires le cas échéant de nature différente, sont installée en série et forment une cascade d'énergie. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendication 1 à 9, 69 42873 7 2027702 caractérisé en ce que la cascade d'énergie est agencée de telle façon que la source d'énergie de choc ne possède plus qu'un caractère d'inflammation initiale, l'énergie de formage proprement dite étant fournie ou transmise par les porteurs d'énergie de la cascade. 5 11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il est prévu plusieurs tôlés de chasse en série montées en pyramide à l'aide d'anneaux d'écartement. 12» Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la tôle de chasse et l'anneau d'écartement cor- 10 respondant sont d'un seul tenant. 13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'ensemble tôle de chasse - anneau d'écartement présente la forme d'une cloche et est exécuté en un matériau élastique. 1/f. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, 15 caractérisé en ce que la face interne de la cloche est revêtue d'une feuille de protection interchangeable. 15. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à lif, caractérisé en ce que seule la tôle de chasse est formée d'un matériau élastique et fixée à l'anneau d'écartement (13) par un élément de cons- 20 truction servant d'organe de serrage. 16. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le combustible liquide est remplacé par un combustible solide contenant un supplément d'oxygène par exemple sour la forme d'une combinaison chimique. 25 17. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé par l'utilisation de combustibles solides à base de cellulose en feuilles. 18. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que le porteur d'énergie est séparé du fluide secon-daire de transfert de pression (11).