Brevet FR2077765A1 — publié le 19711105

La présente invention concerne un procédé de façonnage de panneaux à ame ondulée. La mise en forme des panneaux alvéolaires à canaux longitudinaux débouchants du type "Sandwich" à âme ondulée, connus notamment sous la dénomination commerciale de NORSIAL (marque déposée par la Société Demanderesse), pose un problème difficile à résoudre en raison de la finesse des feuillards métalliques utilisés pour leur fabrication. Cette particularité exclut en effet toute possibilité d'utilisation des moyens de façonnage usuels pour panneaux pleins, tels que l'emboutissage ou le formage par explosion par exemple. Selon l'art antérieur, on élabore directement chaque panneau "sandwich" sous la forme désirée, ce que entraine un processus de fabrication sur forme long et onéreux. Par ailleurs, la nature de certains matériaux utilisés comme feuillards, tels l'acier inoxydable austénitique ou certains alliages de Nickel très écrouis par exemple, n'admet pas une grande plage de d6formation à la température habituelle de travail en raison du faible domaine de plasticité de ces matériaux. Le procédé de façonnage selon l'invention évite ces inconvénients et permet le façonnage de tous panneaux du type "sandwich" à âme ondulée selon tous moyens usuels et sous toutes les formes compatibles avec les caractérist,q;es mécaniques du matériau de base utilisé. Une caractéristique importante de l'invention se trouve dans le choix de la température pour la mise en oeuvre du procédé, choix qui permet d'accroître considérablement les caractéristiques mécaniques de certains matériaux dans le domaine plastique. Le procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes remplir des canaux ou ondes des panneaux avec un-élément qui est à l'état fluide à une température donnée et à l'état solide à une autre température et mettre en forme par tous moyens app#opries usuels l'ensemble ainsi ob- ± desdits panneaux lorsque la solidi- fication dudit élément est obtenue, ledit élément de remplissage étant choisi pour qu'à sa température de solidification les caractéristiques mécaniques des matériaux de base soient optimales pour le travail plastique qui lui est demandé. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'élément choisi pour le remplissage des ondes est de l'eau portée à la température de-196 O par bain cryogénique de maniere à conférer au panneau une compacité maximale et a matériaux de base un accroissement de leur domaine plastique, lorsque ceux-ci se trouvent avoir des caractéristiques voisines decelles de l'acier inoxydable austénitique. (Voir à ce sujet l'étude de Mr. KRIVOBOE, Chef de division à l'international NICKEL, publiée sous le titre "Effet des basses températures sur les propriétés mécaniques et le façonnage des aciers austénitiques inoxydables" conférence donnée le tO Octobre ~950). D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés et donnant à titre d'exemple préférentiel indicatif mais nullement limitatif une forme de réalisation de l'invention. Sur ces dessins - La figure 1 est un di#agramme de la variation moyenne, en fonction de la température, des caractéristiques mécaniques de l'acier inoxydable austénitique dans les trois états :-Ecroui 1/2 Ecroui et adouci (selon 1#RIVO#OK) - Les figures 2-3-4-5 et 6 sont des vues schématiques en perspective partielles d'un élément de panneau "sandwich" à âme ondulée à. différentes étapes du procédé : en l'état de base avant formage (figure 2) - rempli de l'élément fluide avant formage (figure 3j - rempli de l'élément solidifié avant formage (figure 4) rempli de l'élément solidifié après formage (figure 5) - fandamen- tal après formage (figure 6) - La figure 7 est une vue schématique en coupe du dispositif à bain cryogénique utilisé pour la congélation de l'élément contenu dans le panneau - La figure 8 est une vue schématique en coupe d'un montage utilisé pour le formage par explosion du panneau refrqidl: dans le dispositif de la figure 7. D'une manière générale l'élément de remplissage des ondes doit avoir une température de solidification telle qu'elle permette le choix d'une température d'utilisation propre à conférer simultanément des caractéristiques particulieres audit élément. de remplissage et au matériau qui le contient, de manière å obtenir une déformation maximale de l'ensemble A -cet égard la figure 1 montre, selon l'étude de KRIVOBOK, que les trois catégories d'acier inoxydable de la classe AFNOR Z.12 CN 18/8 (AISI 301 et 302 aux USA) :Ecroui courbe A, 1/2 Ecroui courbe B et Adouci courbe C, présentent des caractéristiques mécaniques fort différentes dans les domaines de l'allongement A fio et de la résistance à la rupture R, selon la température G ou est effectué l'essai. Selon la théorie exposée dans cette étude, l'amélioration des propriétés mécaniques est due en particulier au fait que ces types d'acier, lorsqu ils sent refroidis dans certaines conditions jusqu'à la température ambiante, consistent en austénite "métastable" qui- ne maintient pas son identité ni ses caractéristiques dans toutes les conditions. La métastabilité de l'austénite (ou instabilité) est relative et sa composition peut affecter une tendance à se transformer en ferrite sous l'effet notamment de l'abaissement de la température. Ainsi, il est donc possible d'obtenir, en partant d'une austénite à faible stabilité comme cela est le cas des aciers inoxydables, une décomposition en ferrite de cette austénite sous l'effe-t d'une température suffisamment basse. Sur la courbe A (acier écroui) qui correspond à l'acier en feuillards le plus souvent utilisé zans la réalisation des pan veaux "sandwich", on voit qu'à la température ambiante de 209C R se trouve à environ 150 daN/mm2 et A à environ 10 %, tandis qu'à la température de -t96"C (Azote liquide) R dépasse 200 daN/mm2 et -A se trouve à 20 % environ. Une température suffisamment basse est donc, selon l'invention, avantageusement utilisée comme l'indiquent les figures 2 à 6 pour produire la mise en forme d'un panneau "sandwich" 4 du type NORSIAL -en acier Z 12 CN 18/8, constitué d'une âme ondulée 2 de 0,1 mm d'épaisseur fixée entre deux peaux 1 et 3 également d'épaisseur 0,1 mm. En'partant de l'état -de base du panneau 4 qui est plan dans l'exemple de la figure 2, on introduit un fluide 5 dans les ondes (figure 3) ce fluide est solidifié en 6 par abaissement de la température. Cet état solidifié confère au panneau un caractère de panneau monobloc qui entraîne des possibilités de façonnage identiques à celui d'un panneau plein (figure 5). L'élément solidifié doit bien entendu être de nature telle que son pilage, consécutif à la déformation du panneau, ne soit pas nuisible à sa structure. On constate qu'aux températures indiquées la congélation se reforme instantanément, le matériau ne cessant pas de se comporter comme un corps solide. Ainsi et après éVacuation convenable de l'élément de remplissage par simple réchauffage, le panneau 8 se trouve en l'état fondamental représenté sur la figure 6 par application d'un procédé de formage classique adéquat, ce qui était irréalisable antérieurement. Dans le cas où l'élément de remplissage utilisé dans l'opération ci-dessus décrite est par exemple un liquide congelé par bain cryogénique, la congélation peut aisément s'effectuer selon la figure 7 ou l'on voit qu'un système mécanique du genre treuil 11 permet la descente verticale ou inclinée à vitesse lente et réglable du panneau 4 dans le bain cryogénique 9 contenu dans un récipient isotherme 10, de manière à ce que la dilatation de l'élément puisse s'effectuer librement. Selon une des formes de réalisation possible de formage d'un panneau sandwich selon l'invention, le formage est obtenu par la méthode classique de l'explosion avec mise en oeuvre d'un outillage particulier. Sur la figure 8 on voit que le panneau 4 préalablement rempli de liquide congelé est disposé contre une matrice de forme 21 comportant deux blocs de serrage en acier inoxydable 14 isolés par deux blocs isolants 13, tandis que deux serre-flancs 15 également en acier inoxydable pressés par des vis 17 solidaires de brides articulées 16 en assurent l'immobilisation. Par ailleurs, deux plaques d'étanchéité 18 montées en glissière assurent le guidage latéral, des joints de caoutchouc 19 et de liquide congelé 20 étant interposés entre le panneau 4 et les blocs de serrage 14. Enfin, le tout est solidaire d'une plaque de base massive 12 destinée à maintenir la rigidité de l'ensemble. L'explosion se produit en 21 et son action suivant les flèches F applique le panneau 4 dans la position 8. On voit que le formage d'un tel panneau ne présente pas de difficultés particulières par rapport au formage d'un panneau plein et que de plus la notable amélioration des caractéristiques mécaniques du matériau de base du type de l'exemple décrit ci-dessus obtenue par abaissement de la température, confère à ce panneau des propriétés de formage exceptionnelles. Il est bien entendu que la présente forme de réalisation n'a été donnée que comme exemple de mise en oeuvre du procédé de façonnage de panneaux "sandwich" à âme ondulée, selon l'invention. Ainsi tous fluides utilisés selon toute température comme élément de remplissage solide pour constituer un panneau "sandwich" compact façonné par tous moyens de façonnage convenable, rentrent dans le cadre de l'invention. En particulier les moyens connus de formage tels que par la presse, l'hydroformage, la mise sous tension du panneau sur forme, etc ... peuvent être utilisés dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Il va donc de soi que l'invention a été décrite ci-dessus à titre d'exemple préférentiel indicatif mais nullement limitatif et que l'on pourra introduire toute équivalence dans ses éléments constitutifs sans sortir de son cadre défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Procédé de façonnage de panneau âme ondulée, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: introduire un élément de remplissage à l'état fluide dans les ondes et canaux d'un panneau sandwich, solidifier cet élément fluide par l'action de la température en vue de rendre ledit panneau monobloc et le former par un procédé convenable de formage de panneaux pleins. 2. Procédé de façonnage de panneaux âme ondulée, suivant la revendication t, caractérisé en ce que la température de solidification de l'élément fluide est choisie de manière à ce que les caractéristiques mécaniques de l'élément fluide et celles du matériau constitutif de base du panneau fournissent à l'ensemble un domaine plastique ou de déformations permanentes, le plus étendu possible. 3. Procédé de façonnage de panneauxà âme ondulée selon l'ensemble des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément introduit dans les ondes ou canaux est un élément aqueux solidifié par bain cryogénique. 4. Panneau à âme ondulée en acier inoxydable austénitique de la classe Z 12 ON 18-8, caractérisé en ce que l'élément disposé dans les ondes ou canaux est de l'eau congelée à -196 C par un bain d'azote liquide, le formage désiré Jetant enu par un moyen classique de formage utilisé pour panneaux pleins. 5. Panneau à âme ondulée, caractérisé en ce que son formage suivant le procédé de la revendioation f a été appliqué en plusieurs opérations de dégrossissage successif analogues séparées par un réchauffage de détensionnement. 6. Panneau à âme ondulée, selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de congélation de l'eau est assuré par un dispositif de trempage, à vitesse de descente lente, dans un bain d'azote liquide. 7. Panneau à âme ondulée, selon la revendication 4, caractérisé en ce que le-moyen de formage utilisé est le formage par explosion sur un outillage comprenant essentiellement : une matrice de forme, de > blocs de serrage, deux serre-flancs, quatre brides e serrage articulées, deux plaques d'étanchéité, deux joints de caoffiT.cffiouc et deux joints d'eau congelée.