Brevet FR2077372A1 — publié le 19711022

La présente invention concerne un outil pour le pliage de pièces déformables telles que des tôles, servant notamment à la fabrication d'enveloppes d'éléments combustibles de réacteurs nucléaires, et comprenant une matrice disposée sur la 5 table d'une machine et un poinçon pressant la pièce dans cette matrice, celle-ci ayant des dimensions correspondant au profilé devant être obtenu, et présentant des bordures fixes dans son plan de pliage, ainsi qu'au moins une ouverture ménagée dans son fond pour un outil d'éjection. 10 II est connu, dans la construction de machines, de fabriquer des pièces profilées de diverses formes à partir de tôles, matières plastiques ou autres, en utilisant des presses à plier, des machines à cintrer ou des machines analogues. Si le • . profilé désiré est obtenu au moyen de presses, on utilise fréquem-15 ment une matrice et un poinçon, au moyen duquel la pièce est pressée dans la matrice. En vue de l'enlèvement de la pièce de la matrice après le pressage, la matrice est équipée d'électeurs qui peuvent être commandés par voie pneumatique, hydraulique ou mécanique, suivant la conformation des électeurs et la grandeur des 20 pièces qu'il s'agit d'éjecter. Les matrices utilisées pour produire les profilés désirés ont la forme de ces derniers et présentent en règle générale une cavité dans laquelle la pièce est pressée au moyen du poinçon, jusqu'à ce que le fond de la cavité de la matrice soit atteint. Lors du px^essage de la pièce dans la 25 matrice, elle est recourbée autour du poinçon, les bords étant formés par des bordures prévues sur la matrice et par les angles du poinçon. Bien que ces machines permettent l'obtention de différents profils, elles occasionnent toutefois certaines difficultés, notamment lorsqu'on désire produire des pièces profilées 30 exigeant une grande exactitude des dimensions. De telles pièces profilées sont utilisées, par exemple, pour la fabrication des enveloppes des barres combustibles de réacteurs nucléaires, plus précisément pour la fabrication d'enveloppes de ce type qui sont composées de plusieurs pièces 35 profilées soudées les unes aux autres. La fabrication de ces enveloppes d'éléments combustibles - dont la section transversale peut être carrée, rectangulaire ou polygonale - nécessite des outils qui, d'une part, assurent une grande exactitude des dimensions et, d'autre part, permettent une fabrication des différentes bad original 71,00502 2 2077372 parties de l'enveloppe, c'est-à-dire des différentes pièces profilées, sans qu'elles soient endommagées. Le but de l'invention est de réaliser un outil permettant la fabrication aux dimensions précises des pièces pro-5 filées désirées, tout en évitant leur endommagement. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un outil du type mentionné en premier, par le fait que la matrice présente, sous chaque bordure, dans le sens du mouvement du poinçon, une niche dans laquelle est disposé un élément 10 élastique de contrepression, et par le fait que le poinçon présente des surfaces latérales s'étendant vers l'intérieur à partir du plan de pliage du poinçon, ce plan présentant lui-même une surface correspondant à l'une des surfaces de la pièce profilée devant être fabriquée, contre laquelle peut être appliqué, pendant 15 le processus de pressage et avec interposition de la pièce à profiler, un piston agissant comme éjecteur et comme plaque de contre -pression. Grâce à ces mesures, il devient possible de produire par pressage, d'une manière simple et peu coûteuse, des pièces 20 profilées, avec une grande exactitude des dimensions et sans endommagement de leurs parois. Grâce à l'application des éléments élastiques de contrepression, la pièce - le plus souvent une tôle-est pliée avec ménagement et avec précision sur la surface extérieure du poinçon. Pour la fabrication d'enveloppes composées de 25 plusieurs pièces profilées pour barres combustibles, la conformation du poinçpn suivant l'invention apporte l'avantage que les ailes, courbées vers l'intérieur pendant le processus de pressage» peuvent être recourbées vers l'extérieur avant l'assemblage par soudage, permettant ainsi la suppression des contraintes dans la 30 matière. Cela a une importance eapitale quand il s'agit d'enveloppes d'éléments combustibles, puisque des diminutions dans la largeur intérieure des enveloppes de ces éléments sont inadmissibles car les barres combustibles doivent pouvoir être guidées à l'intérieur des enveloppes sans possibilité de coincement. Un 35 autre avantage de l'invention provient de l'application des éléments élastiques de contrepression puisqu'ils permettent un pliage précis des pièces autour des arêtes du poinçon. L'invention a en outre l'avantage que l'outil permet également la-fabrication facile et peu coûteuse de pièces profilées ayant une très grande bad original 71 00502 3 2077372 longueur. Ce point a une importance essentielle pour la production de pièces profilées qui sont généralement fabriquées en grandes quantités. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-5 tion ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, ainsi que des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe verticale d'une presse à plier et d'une pièce avant sa déformation ; 10 - la figure 2 est une coupe verticale de la presse à plier représentée sur la figure 1, après la déformation de la pièce. L'outil suivant l'invention se compose essentiellement d'une matrice 1 qui est disposée sur une table 2 d'une ma-15 chine, d'un piston 5 monté mobile dans une ouverture 3 dans le fond 4 de la matrice, et d'un poinçon 6 pouvant être pressé dans la matrice. Dans cet outil, la matrice 1 forme la partie fixe, tandis que le poinçon 6 forme la partie mobile ; le poinçon est à cet effet monté sur une traverse 7 par laquelle il peut être 20 déplacé au moyen d'un dispositif de pressage 8 représenté schéma-tiquement sur le dessin. La matrice 1, dont la section transversale a une forme qui correspond à celle de la pièce profilée devant être produite et qui sert en l'occurrence à la production de profilés en U, présente une cavité 9 qui est délimitée en bas par 25 le fond 4 et le piston 5 et, sur les côtés, par des niches 10. Les niches 10 de la cavité 9 sont formées par des parois de délimitation 11 et par des bordures 12 disposées sur celles-ci. Les bordures 12 forment le plan supérieur de la matrice 1 ; elles sont fixées de façon interchangeable sur les parois de délimitation 11 30 au moyen de vis. Sous les bordures 12 est placé, dans chacune des niches 10, un élément élastique de contrepression 13 qui, suivant la nature de la pièce profilée qu'il s'agit de produire, peut être formé par une sphère ou un cylindre en caoutchouc. Pour le pliage de rails en U, comme ceux utilisés, par exemple, pour la 35 fabrication des enveloppes d'éléments combustibles, la cavité 9 s'étend sur toute la longueur du corps profilé à fabriquer, et les éléments élastiques de contrepression 13 - ayant dans ce cas la forme de cylindres en caoutchouc - s'étendent alors également sur toute la longueur de la cavité de ces niches 10. Comme il 71 00902 4 2077372 ressort de la vue en coupe de l'outil, les éléments élastiques de contrepression 13 ont une section transversale circulaire, et ils font partiellement saillie en dehors des niches 10, dans la cavité 9. Ces éléments élastiques 13 ne remplissent pas totalement le 5 volume des niches 10 lorsqu'ils ne sont pas chargés, mais pendant le pressage de la pièce 14 dans la matrice 1, ils sont repoussés vers l'extérieur, donc dans les niches. Au début de l'opération, la pièce 14 - qui doit être déformée au moyen du poinçon 6 - est posée sur les bordures 12, puis le poinçon 6 suspendu au-dessus 10 de la pièce est appliqué contre celle-ci. Afin d'assurer une déformation régulière et précise de la pièce 14, le piston 5 est également appliqué contre la pièce ; comme déjà mentionné, ce piston 5 sert non seulement d'éjecteur, mais également de plaque de contrepression. Le piston 5 et le poinçon 6 sont donc pressés 15 contre la pièce 14, mais de telle manière que la pression exerçée par le poinçon 6 dépasse celle du piston 5. Én raison de la prépondérance de la pression du poinçon 6, la pièce 14 est progressivement enfoncée dans la matrice, jusqu'à ce qu'elle atteigne le fond 4 de la matrice 1, après refoulement des éléments élastiques 2C de contrepression 13. Grâce à l'application des éléments élastiques 13, les ailes 15, 16 dirigées vers le haut du profilé en U sont pressées contre les surfaces latérales 17 inclinées vers l'intérieur du poinçon 6 (figure 2). S'il s'agit de pièces 14 simples, ces ailes 15, 16 courbées vers l'intérieur peuvent être 25 repoussées vers l'extérieur au moment de la sortie du poinçon 6 de la pièce, ce qui provoque la suppression des contraintes internes de ces ailes. Par contre, s'il s'agit de pièces exigeant une grande exactitude des dimensions, il est recommandé de les retirer dans le sens de la longueur du poinçon 6, et de recourber vers 30 l'extérieur, c'est-à-dire de redresser à la verticale les ailes 15, 16 précédemment courbées vers l'intérieur, après le retrait de la pièce du poinçon. S'il s'agit de pièces simples, elles peuvent être éjectées après le pressage au moyen du piston 5 qui est à cet effet monté une nouvelle fois au moyen d'un dispositif hy-35 draulique, pneumatique ou mécanique 18. La pièce 14 ainsi produite présente des dimensions précises et n'a pas été endommagée pendant le pressage. Pour que la pièce 14 puisse être traitée avec ménagement, les arêtes 19 du poinçon 6 dans la zone du plan de pliage sont arrondies de manière appropriée, et il en est de même pour 71 00902 5 2077372 les arêtes 20 des bordures 12 de la matrice, situées également dans le plan de pliage de celle-ci. Le rayon de courbure de l'arrondi dépend de la forme désirée de la section transversale et est en règle générale assez petit pour des enveloppes angulaires. 5 Pour la fabrication de profilés de grande longueur, par exemple d'enveloppes d'éléments ayant une longueur d'environ 4 a 5 mètres, il est recommandé de réaliser au moins le poinçon 6 en plusieurs parties, mesurant par exemple chacune 1 m, qui sont soumises à un usinage final après l'assemblage afin d'obtenir un 10 pliage précis. Pour la même raison, la longueur du piston 5 - servant à l'éjection des pièces 14 ou à la production d'une contre-pression sur celles-ci - peut 'correspondre à la longueur du poinçon 6. Cela a l'avantage que la contrepression est exercée sur toute la longueur de la pièce 14, de sorte que des renflements ou 15 des gondolements ne peuvent pas se produire. L'outil suivant l'invention est applicable à la production de profilés pressés pouvant pratiquement avoir toute forme désirée ; son application n'est donc pas limitée à la production d'enveloppes d'éléments ou de pièces profilées composant 20 de telles enveloppes. De même, l'outil suivant l'invention a uniquement été décrit à titre d'exemple en combinaison avec une presse pour la production de profilés en U. Il va de soi que l'outil permet également la production d'autres profilés, ayant par exemple une section transversale polygonale ou courbe. Comme 25 l'outil suivant l'invention peut être monté sur des machines à plier ou à cintrer existantes de type quelconque, la présente description ne concerne pas de telles machines. 71 00902 6 2077372 REVENDICATIONS 1. Outil pour le pliage de pièces déformables telles que des tôles„ servant notamment à la fabrication d'enveloppes d'éléments combustibles de réacteurs nucléaires, et comportant 5 une matrice disposée sur la table d'une machine et un poinçon pressant la pièce dans cette.matrice, celle-ci ayant des dimensions correspondant au profilé devant être obtenu, et comportant des bordures fixes dans son plan de pliage, ainsi qu'au moins une ouverture pour un outil d'éjection dans son fond, caractérisé en 10 ce que la matrice présente, sous chaque bordure, dans le sens du mouvement du poinçon, une niche dans laquelle est disposé un élément élastique de contrepression, et en ce que le poinçon présente dea surfaces latérales s'étendant vers l'intérieur à partir du plan de pliage du poinçon, ce plan ayant lui-même une surface 15 correspondant à l'une des surfaces de la pièce profilée devant être fabriquée, contre laquelle peut être appliqué, pendant le processus de pressage et avec interposition de la pièce à profiler, un piston agissant comme éjecteur et comme plaque de contrepression. 20 2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments élastiques de contrepression peuvent être refoulés dans les niches lors de la déformation de la pièce. 3. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les longueurs des niches correspondent à la longueur de 25 la pièce devant être déformée. 4. Outil selon l'une quelconque des revendications 2 et 3» caractérisé en ce que les éléments élastiques de contre-pression s'étendent sur toute la longueur de la niche correspondante, et en ce qu'ils sont formés par des sphères ou des cylin— 30 dres en caoutchouc. 5. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins les arêtes du poinçon situées en regard des bordures sont arrondies. 6. Outil selon la revendication 1, caractérisé en 35 ce que les bordures disposées sur la matrice sont interchangeables. 7. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston s'étend sur toute la longueur de la pièee devant être déformée, et en ce que ce piston peut être déplacé» dans le même sens que le poinçon, dans une ouverture prévue dans le fond 40 de la matrice.