Brevet FR2102369A1 — publié le 19720407

La présente invention concerne un procédé" et un appareil pour réunir deux ou plusieurs feuilles de métal et l'ébauche composée en métal ainsi obtenue. L'invention concerne particulièrement la réalisation d'ébauches composées en métal comportant un 5 motif en une matière empêchant la soudure intercalé entre ces feuilles. Lors de la réalisation d'une feuille composée de métal par laminage de feuilles superposées, de manière à les lieri entre elles, il est en général avantageux d'assujettir mutuellement les 10 feuilles de départ pour éviter tout déplacement mutuel de celles-ci. Cela est essentiel dans le cas où un motif en une matière empêchant la soudure est intercalé entre ces feuilles. On connaît de nombreux procédés d'assemblage pour fixer des feuilles de départ les unes aux autres avant le laminage. Le procédé employé le plus 15 souvent est le soudage par points avec ion équipement de soudure par résistance. En général, la soudure par points est effectuée dans au moins deux angles opposés des feuilles. Bien que le procédé de soudage par peints puisse être utilisé dans ce but, il présente plusieurs inconvénients. Il est 20 difficile d'obtenir des soudures par points de petites dimensions et qui, cependant, ontfe une résistance suffisante pour assembler les feuilles. Par conséquent, les dimensions des soudures par points conduisent à des déchets relativement importants. De plus, l'équipement de soudage par points est coûteux et les appareils de 25 production et de réglage comprennent en général des circuits électriques qui tendent à augmenter les durées de mise hors service pour l'entretien. Selon l'invention, une technique mécanique simple a été mise au point pour assembler plusieurs feuilles de métal. Cette 30 technique comprend un appareil à poinçonner et à matricer dans lequel une saillie est refoulée à partir d'une première feuille et encastrée dans un trou creusé dans une seconde feuille par l'em- ■ boutissage de ladite saillie. Le poinçon n'est jamais en contact avec la matrice elle-même et l'assemblage obtenu intéresse la 35 saillie de la première feuille et la seconde feuille dans laquelle elle est encastrée. La saillie formée à partir de la seconde feuille est éliminée de l'ensemble par coupure. En exécutant cette opération dans des angles opposés des feuilles, on les assujettit mutuellement de manière à empêcher tout mouvement relatif entre elles. 71 30132 2 2102369 Par conséquent, la présente invention a pour objet un procédé pour assembler mécaniquement au moins deux feuilles de métal, dans lequel une saillie de métal provenant d'une première feuille est encastrée dans une seconde feuille et, éventuellement, 5 dans lequel au moins deux feuilles sont soudées entre elles par pression après assemblage de manière à former une feuille composée de métal; une feuille composée de métal comme ci-dessus, dans laquelle un motif de matière empêchant la soudure est intercalé entre les feuilles originelles de métal; un appareil à poinçon et 10 matrice pour refouler une saillie de métal à partir d'uné première feuille de métal et l'encastrer dans une seconde .feuille de métal sur laquelle la première est superposée, et dans lequel le poinçon peut avoir un diamètre supérieur ou inférieur à celui de la cavité de la matrice; une ébauche composée en métal comprenant au moins 15 deux feuilles de métal à transformer en une feuille de métal composée dans laquelle l'ébauche comporte au moins deux points d'assemblage constitués par chacun par une saillie de métal provenant d'une première feuille superposée et encastrée dans une seconde feuille; -une ébauche composée en métal comme ci-dessus, dans 20 laquelle un motif de matière empêchant la soudure est intercalée entre les feuilles originelles ; un assemblage méaanique pour réunir au moins deux feuilles de métal, dans lequel une saillie de métal provenant d'une première feuille de métal est encastrée dans une seconde feuille de métal à laquelle la première est superposée, la 25 saillie de métal étant encore reliée par une toile à la première feuille de métal. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés dans 30 lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'une feuille de métal utilisable avec la présente invention, ladite feuille de métal comportant sur sa surface un motif de matière empêchant la soudure, la figure 2 est une vue en perspective d'une ébauche 35 métallique composée réalisée selon la technique antérieure. la figure 3 est constituée par une série de vues en coupe 3A à 3D, représentant le procédé et l'appareil utilisés ainsi que l'assemblage réalisé selon l'invention, quand le diamètre du poinçon est sensiblement égal à celui de la cavité de la matrice. 71 30132 3 .2102369 la figure 4 est constituée par une série de vues en coupe 4A à 4D représentant le procédé et l'appareil utilisés et le joint révisé selon l'invention, quand le diamètre du poinçon est supérieur à celui de la cajpité de la matrice» 5 la figure 5 est constituée par une série de vues en coupe transversale 5A à 5D représentant le procédé et l'appareil utilisés et un assemblage formé selon l'invention, quand le diamètre du poinçon est inférieur à celui de la cavité de la matrice. 10 la figure 6 est une vue en perspective d'une ébauche composée en métal réalisée selon l'invention. la figure 7 est une vue en perspective d'une forme différente d'ébauche composée en métal, réalisée selon l'invention. La présente invention concerne un procédé d'assemblage 15 mécanique de plusieurs feuilles de métal superposées. Le procédé d'assemblage selon l'invention utilise un poinçon et une matrice. Le poinçon et la matrice sont d'un type nouveau étant donné que le bord antérieur du poinçon a une courbure finie et, de plus, que ledit poinçon peut avoir un diamètre supérieur ou inférieur 20 à celui de la cavité de la matrice. Quand ce poinçon vient au contact d'au moins deux feuilles superposées de métal, il provoque l'encastrement d'une saillie provenant d'une première feuille dans une seconde feuille et élimine en quasi-tôtalité la saillie provenant de la seconde feuille „• 25 L'assemblage est constitué par une saillie provenant de la première feuille qui reste assemblée à ladite première feuille par une toile solidaire de celle-ci et qui est réunie à la seconde feuille en étant encastrée dedans en formant un assemblage mécanique serré. L'emploi de deux assemblages de ce genre assure une 30 résistance suffisante pour empêcher tout mouvement relatif des feuilles superposées avant qu'elles ne soient soudées ensemble par pression. L'invention est applicable en général à l'assemblage de deux feuilles d'un métal ou d'un alliage malléable mais, pour 35 des motifs exposés ci-après, il est préférable de l'utiliser avec des métaux très malléables, en général non ferreux, tels que le cuivre et ses alliages, l'aluminium et ses alliages. Ce procédé convient particulièrement à la réalisation de plaques assemblées par laminage selon le procédé décrit dans le brevet des EUA n° 2 690 002, dans lequel une pièce, ou un motif, ën matière 71 30132 4 2102369 empêchant la soudure sont intercalés entre les feuilles de métal qui sont assemblées. La figure 1-représente une feuille 1 d'un métal qui est. la matière de départ type-de-l'invention. Cette feuille 1 de métal 5 est en un métal qu'on peut assembler de la manière décrite ci-après, De préférence, la feuille 1 de métal est la matière de départ destinée à réaliser' une plaque d'éehangèur de chaleur assemblée par laminage dont la surface comprend un motif en une matière 2 empêchant la soudure. 10 Comme l'indique la figure 2, une seconde feuille 3 de métal est superposée à la première feuille 1 de métal. ' La seconde feuille 3 de métal est en général en un métalijjkW alliage, identique à celui de la première feuille 1, ou différent. De plus, les épaisseurs des deux feuilles 1 et 3 peuvent être différentes. Les 15 feuilles superposées 1 et 3 sont transformées en une feuille de métal composée par soudage par pression par exemple par laminage selon le procédé du brevet des EUA n° 2 190 002 précité ou du brevet des EUA n^ 3 397 045. Cependant, on peut utiliser d'autres procédés d'obtention de feuilles corfjposées en métal. 20 II est en général avantageux, avant le soudage' par pression des feuilles 1 et 3, d'assujettir mutuellement les feuilles 1 et 3 de manière à empêcher tout déplacement relatif entre elles, si bien qu'elles restent dans une relation géométrique prédéterminée pendant leur manipulation. Antérieurement, 25 les feuilles 1 et 3 étaient assemblées de la manière Représentée sur la figure 2, par des soudures par points 4„ Les inconvénients de cette solution ont déjà été étudiés mais, en résumé, les dimensions des soudures par points sont telles que la quantité de déchets est supérieure à celle souhaitée, ces déchets étant 30 constitués par les queues ou bouts des feuilles composées de métal après leur façonnage et, par ailleurs, le soudage par points n'est pas aussi économique qu'on le désire. Selon l'invention, un assemblage 10 mécanique simple remplace les soudures par points 4. Le procédé et l'appareil pour réaliser cet assemblage 35 10 sont représentés sur la figure 3° Cet appareil comprend un poinçon 11 et une matrice 12. Le bord antérieur du poinçon 11 a une courbure finie 13. Ceci est contraire à la réalisation classique d'un poinçon destiné à une opération de découpage. Cependant, l'existence de la courbure finie 13 de l'arête antérieure -du poinçon 11 est essentielle pour la présente invention, 71 30132 5 2102363 afin, de réaliser le perçage et l'emboutissage nécessaires. La cavité 14 de la matrice 12 est en général cylindrique et cette matrice est d'un modèle classique pour découpage. On notera que les tolérances et les jeux normalisés pour les opérations de 5 découpage classiques ne s'appliquent pas au procédé et à l'appareil selon l'invention étant donné que, comme on l'explique ci-après, le poinçon 11 peut avoir un diamètre supérieur ou inférieur à celui de la cavité 14 de la matrice. De plus, alops que le poinçon 11 et la matrice 12 10 décrits ont respectivement une surface 15 et une cavité 14 cylindrique, on peut prévoir une autre forme quelconque, par exemple la section du poinçon et celle de la cavité de la matrice peuvent être carrées ou avoir toute autre forme. Par ailleurs, il est inutile que le poinçon et la cavité de la matrice aient exactement i5 la même forme. L'invention est décrite à propos de l'assemblage de deux feuilles de métal, cependant elle est applicable à l'assemblage de plus de deux feuilles. Sur la figure 3a, les deux feuilles superposées 1 et 3 de métal sont placées sur la matrice 12. Le poinçon 11 ayant la - •' 20 courbure voulue 13 de son arête antérieure vient au contact de la surface de la première feuille 1 de métal. On voit sur la figure 3b que quand le poinçon 11 pénètre dans la première feuille 1, du métal 16 de ladite feuille est refoulé vers le bas en devenant sensiblement un prolongement du poinçon 11. Ce métal 16 forme 25 une saillie qui refoule dû métal 17 de la seconde feuille 3 dans la cavité 14 de la matrice. Quand le poinçon 11 continue à descendre (figure 3c), la saillie 16 continue à croître et exerce une traction sur le métal de la première feuille 1, en formant la toile continue 18. 30 La saillie 16 continue à refouler du métal de la seconde feuille 3 dans la cavité 14 de la matrice en formant la saillie 17 qui est séparée par coupure de la seconde feuille 3 lorsque l'ébauche 19 comprenant les feuilles assemblées 1 et 3 est retirée de la matrice. Après la fin de la course du poinçon 11, la 35 saillie 17 de la seconde feuille 3 est refoulée et coupée et la saillie 16 provenant de la première feuille 11 est encastrée dans la seconde feuille 3 et remplace la saillie 17. La toile 18 a diminué d'épaisseur par étirage, mais la quantité de métal qui y reste est suffisante pour réaliser un assemblage solide entre les 71 30132 6 2102369 deux feuilles 1 et 5 de métal» La saillie 17 provenant de la secende feuille 3 d® métal, et résultant du déplacement du poinçon est en général encore fixée à la seconde feuille 3 de métal par une teile très mince 20. Cependant, lorsqu'on retire l'ébauche 19 de 5 la matrice, la saillie 17 se sépare en général par cassure. Si on le désire, la course du piston li peut être légèrement prolongée de manière que la saillie 17 provenant de la seconde feuille 3 soit coupée par la matrice 12. L'assemblage mécanique 10 représenté sur la figure 3d comprend la saillie 16 provenant de la 10 première feuille 1, qui est encastrée dans la seconde feuille 3 et est réunie à la première feuille 1 par la toile 18. Un ensemble d'au moins deux de ces assemblages a -une résistance suffisante pour empêcher tout déplacement relatif entre les feuilles 1 et 3 de l'ébauche 19 avant la formation d'une feuille 15 composée de métal par soudage par pression. La figure 4 représente l'invention dans le cas où le poinçon 11' a un diamètre supérieur à celui de la cavité 14 de la matrice. La saillie 16' provenant de la première feuille 1 est plus grande que la cavité 14 de la matrice (figure 4b) et, 20 par conséquent, la configuration du métal de la saillie 16' lorsqu'elle se rapproche de la matrice conduit à une séparation améliorée de la saillie 17' provenant de la seconde feuille 3 (figures 4c et 4d). Cependant, l'épaisseur de la toile 18' est considérablement réduite. 25 La figure 5 représente le résultat de l'emploi d'un poinçon de diamètre' inférieur à celui de la cavité de la matrice. Cela conduit, comme l'indique la figure 5b, à une saillie 16" provenant de la première feuille 1 dont le diamètre -est inférieur à celui de la cavité 14 de la matrice et, comme l'indiquent JLes 3f figures 5c et 5d, à une toile 20" formée entre la seconde feuille 3 et la saillie 17" à l'extérieur de ladite feuille, qui est plus épaisse et plus difficile à couper que les toiles 20 et 20' correspondant aux deux modes d'exécution précédents. La toile 18" entre la saillie 16" de la première feuille 1 et la seconde 35 feuille 3 est également plus épaisse, ce qui augmente la résistance de l'assemblage 10". On voit par conséquent qu'il faut chercher un compromis entre les épaisseurs des toiles 18 et 20, la résistance mécanique, et le comportement au cisaillement de l'assemblage. Lorsque l'épaisseur des toiles 18 et 20 augmente, 71 30132 7 2102369 la résistance de l'assemblage augmente, cependant le comportement au cisaillement devient mauvais, et viee-versa. Il est également possible d'augmenter l'épaisseur des toiles 18 et 20 en augmentant le rayon de courbure de l'arête 5 antérieure du poinçon, et viee-versa. Par conséquent, on peut agir sur l'épaisseur de la toile en modifiant le diamètre du poinçon par rapport à celui de la cavité de la matrice, ou en modifiant le rayon de courbure de l'arête antérieure du poinçon. Si l'on désire augmenter les épaisseurs des toiles 18 10 et 20, on peut compenser dans une certaine mesure la détérioration du comportement au cisaillement en augmentant la course du poinçon 11, Cependant, on augmente aussi l'usure du poinçon 11 et de la matrice 12. Exemple 15 Le procédé et.1'appareil destiné à réaliser l'assemblage 10 selon l'invention ont été mis en oeuvre comme suit s Deux feuilles d'aluminium entre lesquelles est intercalé un motif de matière empêchant la soudure sont réunies en utilisant un poinçon de 5,14 mm de diamètre et une matrice ayant une cavité 20 de 6,07 nim de diamètre. On obtient ainsi l'assemblage représenté sur la figure 3d. Pour empêcher tout déplacement mutuel des feuilles avant le soudage par pression, il est nécessaire * d'employer au moins deux assemblages selon l'invention. Comme l'indique la figure 6, il est préférable que les 25 assemblages 10 selon l'invention soient réalisés dans des angles opposés des feuilles 1 et 3 superposées en vue de former l'ébauche 19. Cependant, selon une autre forme de réalisation de l'invention représentée sur la figure 7* les assemblages peuvent être réalisés dans le même angle des feuilles superposées. Un 30 espacement des assemblages --.au nombre d'au moins deux - empêche mieux tout déplacement relatif, des feuilles. La réalisation des assemblages dans le même angle des feuilles superposées conduit à une économie importante de temps et de travail pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. 35 Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. 71 30132 8 2102369 REVENDICATIONS 1. Procédé d'assemblage d'au moins deux feuilles de métal, caractérisé en ce.qu'il comprend les opérations ci-après s superposition d'au moins une première feuille de métal à au moins une feuille additionnelle de métal; formage d'une première saillie 5 de métal à partir d'une partie de ladite première feuille, ladite première saillie restant reliée à ladite première feuille par une toile; formage d'une seconde saillie de métal à partir d'une partie de ladite feuille additionnelle, ladite seconde saillie restant reliée à ladite feuille additionnelle par une toile; encas-10 trement de ladite première saillie dans au moins une desdites feuilles additionnelles dans la partie de ladite feuille additionnelle à partir de laquelle ladite seconde saillie a été formée; séparation de ladite seconde saillie d'au moins une desdites feuilles additionnelles. 15 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs desdits assemblages sont réalisés entre lesdites feuilles de métal en recommençant les quatre dernières opérations pour chacun desdits joints dudit groupe, 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le 20 formage de ladite deuxième opération comprend le refoulement de ladite première saillie de ladite première feuille en utilisant un poinçon et en ce que le formage de ladite troisième opération comprend le refoulement de ladite seconde saillie à partir de ladite feuille additionnelle par le poinçonnage provoqué par 25 ladite première saillie. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites feuilles de métal sont constituées par au moins un métal choisi dans le groupe ci-après ; cuivre et ses alliages, aluminium et ses alliages. 50 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un motif de matière empêchant la soudure est formé à la surface d'au moins une desdites feuilles additionnelles de métal avant qu'au moins une desdites premières feuilles de métal soit superposée à une ou plusieurs desdites feuilles additionnelles, de manière que 35 ledit motif de matière empêchant la soudure soit intercalé entre au moins une desdites premières feuilles et au moins une desdites secondes feuilles additionnelles. 71 30132 2102369 6. Procédé selon la revendication 5* caractérisé en ce qu'au moins deux desdits assemblages sont réalisés entre lesdites feuilles superposées, près d'au moins l'un des deux angles opposés desdites feuilles superposées, et en ce que l'on assemble par 5 soudage par pression lesdites feuilles de manière à obtenir une feuille composée de métal, 7. Appareil destiné à réaliser un assemblage mécanique entre au moins une première feuille de métal superposée à au moins une feuille de métal additionnelle, caractérisé en ce qu'il comprend : 10 un poinçon dont l'arête antérieure a un rayon de courbure fini, tandis que ledit poinçon est destiné à refouler une saillie de métal provenant- d'au moins une desdites premières feuilles de métal, ledit poinçon pouvant se déplacer entre au moins une première position hors de contact avec lesdites feuilles et au 15 moins une seconde position où il est au contact avec au moins une desdites premières feuilles; une matrice comportant une cavité intérieure qui est destinée à loger une saillie de métal provenant d'au moins une desdites feuilles additionnelles de métal, ladite matrice étant en contact avec au moins une desdites feuilles de 20 métal additionnelles ce qui permet que, en service, ledit poinçon ne vienne jamais au contact de ladite matride et que, lorsque ledit poinçon vient au contact d'au moins une desdites premières feuilles de métal, -une saillie de métal est refoulée à partir d'au moins une desdites premières feuilles de métal et est encastrée 25 dans au moins une desdites feuilles additionnelles, et une saillie correspondante provenant d'au moins une desdites feuilles addition nelles est formée à l'intérieur de ladite cavité de ladite matrice 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le poinçon a une forme cylindrique et ladite cavité de la matrice est 30 également cylindrique. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le diamètre dudit poinçon est sensiblement égal, inférieur, ou supérieur, au diamètre de ladite cavité de la matrice. 10. Assemblage destiné à réunir au moins deux feuilles de métal, 35 caractérisé en ce qu'il comprend une saillie de métal refoulée provenant d'au moins une première ^Sptlle de métal, ladite saillie étant encastrée dans au moins une feuille additionnelle de métal de manière à former un assemblage mécanique serré, ladite saillie refoulée de métal étant reliée à au moins une desdites premières feuilles de métal par une toile. 71 30132 10 2102369 11. Ebauche composée en métal destinée à former une feuille composée de métal, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une première feuille de métal superposée à au moins une seconde feuille additionnelle de métal, au moins une desdites premières 5 feuilles étant assemblée à au moins une desdites feuilles additionnelles par au moins deux assemblages mécaniques pour empêcher tout mouvement relatif desdites feuilles, lesdits joints sont constitués par une saillie de métal, refoulée à partir d'au moins une desdites premières feuilles, et encastrée dans au moins une 10 desdites feuilles additionnelles ladite saillie de métal étant reliée à au moins une desdites premières feuilles par une toile. 12. Ebauche selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'un motif de matière empêchant la soudure est intercalé entre au moins une desdites premières feuilles et au moins une desdites feuilles 15 additionnelles. 13. Ebauche selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'au moins un desdits assemblages mécanique est réalisé dans un premier angle desdites feuilles et au moins un second desdits assemblages mécaniques est réalisé dans un ajgle opposé éEudit premier angle 20 desdites feuilles. 14. Ebauche selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'au moins deux assemblages sont réalisés dans un premier angle desdites feuilles superposées.