Brevet FR2255976A1 — publié le 19750725

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un recipient ou d'un bidon métallique dont l'épaisseur de la partie supérieure du corps est suffisante pour que la forme initiale se conserve même lorsque le récipient ou le bidon vient buter à grande vitesse contre les doigts d'extraction et le bidon obtenu de la sorte. La présente invention a pour but de creer un bidon#dont l'epaisseur de la partie supérieure de la paroi est suffisante pour éviter qu'elle se torde lorsqutelie vient buter contre les doigts du dispositif d'extraction, la partie centrale de ce bidon présentant une épaisseur extrêmement faible de manière à réduire la quantité de matière nécessaire pour fabriquer le bidon, La présente invention a également pour but de creer un bidon qu'on puisse obtenir par les étapes successives consistant à emboutir, a'à tirer et à ébarber le matériau, puis à former une collerette à la partie supérieure du bidon, ltépaisseur de la partie supérieure étant suffisante pour permettre le double sertissage d'un couvercle métallique tandis que ltépaisseur de la partie centrale est extrêmement faible. Il est connu d'emboutir un disque de métal ou de fer blanc pour former un gobelet qu'on travaille ensuite en l'étirant pour former un bidon tubulaire incomplet dont le fond fait partie intégrante du corps du bidon. Le bord supérieur en zigzag de ce bidon est alors ébarbé puis on forme ensuite une collerette et un double sertissage à la partie-superieure du corps pour obtenir un bidon terminé. Pour réduire le prix de revient, il est souhaitable de rendre'la paroi du corps du bidon aussi fine que possible et d'arracher le bidon à une vitesse aussi élevée que possible. Måis l'on a cependant constaté qu'il ntétait pas possible de remplir simultanément ces deux conditions pour la raison suivante. Le gobelet obtenu à partir du disque de métal ou de fer blanc ne possède pas toujours la même epaisseur tout autour de la paroi du corps. Par suite, quand le gobelet est soumis à l'étirage, la partie épaisse s'allonge plus que la partie fine, d'où il résulte que le bord supérieur de la paroi du corps prend une forme en zigzag. Quand on arrache le bidon du noyau d'emboutissage, à la fin de l'étirage; la partie en zigzag qui pointe le plus vient buter la première contre les doigts d'arrachement et cette partie en pointe se tord vers l'intérieur et vient mordre le noyau d'emboutissage. Tout cela dépend de l'épaisseur de la pointe et de l'amplitude du zigzag. Par exemple, si la pointe qui forme la saillie la plus importante est très épaisse et si l'amplitude du zigzag est faible, c'est-à- dire si la distance entre les pointes et les creux du zigzag est faible, la pointe en saillie ne se tord pas, même quand elle vient buter contre les doigts d'arrachement à grande vitesse. Au contraire, si la pointe est mince et si l'amplitude du zigzag est grande, la pointe se tord, à moins qu'elle vienne buter contre les doigts d'arrachement à faible vitesse. Quand on veut rendre la paroi du bidon fine pour réduire la quantité de matériau nécessaire à la fabrication, la partie supérieure de la paroi du corps du bidon devient si fine qu'elle se tord facilement quand on arrache le bidon. Dans lá présente invention, l'amplitude du zigzag est réduite au minimum etla partie supérieure de la paroi du corps du bidon est rendue en même temps si épaisse qu'elle ne se tord pas même lorsqu'elle vient buter contre les doigts d'arrachement à une vitesse de fabrication d'au moins 200 bidons/ minute. La partie centrale restante de la paroi du corps du bidon présente une épaisseur très faible après étirage de manière à réduire la quantité totale de matériau. Le noyau ltemboutissage utilisé dans la présente invention permet d'obtenir la forme de paroi indiquée ci-dessus. Le brevet U.S. n0 3 029 507 indique qu'on forme un bidon tubulaire à partir d'un disque d'aluminium, ce bidon étant muni d'un fond d'une seule pièce et étant ensuite allongé par étirage en amenant-la paroi du corps à une épaisseur très faible. Un bidon obtenu par extrusion, comme dans le brevet U.S. ci-dessus, présente une épaisseur de paroi constante dans une section perpendiculaire à l'axe du bidon, à l'inverse de ce qui se passe pour un bidon obtenu par emboutissage. Ainsi, un bidon obtenu par extrusion ne donne pratiquement pas de zigzag dans sa partie supérieure, après étirage de la paroi du corps, et il n'y a que très peu de cas où cette paroi se tord sous l'action des doigts d'arrachement, ces cas étant beaucoup moins nombreux qu'avec un bidon obtenu par emboutissage à même épaisseuri lapartie supérieure.Par suite, le brevet U.S indiqué ci-dessus n'envisage pas le problème du zigzag de la partie supérieure du bidon, et n'indique par conséquent aucune idée technique permettant de n1 étirer que très peu ou pas du tout la partie supérieure du corps du bidon dans la dernière étape de fabrication. C'est en cela que la présente invention se distingue du brevet U.S. ci-dessus. Le terme "emboutissage", tel qu'il est utilisé ici, désigne un processus dans lequel un disque de métal ou de fer blanc est maintenu sous pression convenable entre une plaque d'emboutissage et une plaque de pression, ce disque de fer blanc étant ensuite entraîné par un noyau d'emboutissage de manière à passer à travers un disque d'emboutissage pour former un gobelet. La différence entre le diamètre extérieur du noyau d'emboutissage et le diamètre intérieur de l'anneau d'emboutissage est supérieureâ l'épaisseur du disque de fer blanc. Le terme "étirage" tel qu'il est utilisé ici désigne un processus dans lequel la paroi du corps de gobelet se trouve allongéejusqutà devenir très mince lorsque le noyau d'emboutissage fait passer le gobelet à travers un anneau d'étirage, la différence entre le diamètre extérieur du noyau d'emboutissage et le diamètre intérieur de l'anneau d'étirage étant plus petite que l'épaisseur de la paroi du corps du gobelet. Les termes "supérieur" et "inférieur", tels qu'ils sont utilisés ici, signifient respectivement que, dans un récipient ou un bidon terminé ou non, l'extrémité "supérieure" est l'extrémité ouverte du corps, et l'extrémité inférieure est le fond, et que, pour le noyau d'emboutissage, le coté vers la tige d'entrainement est le côté "supérieur", et le côté qui vient en contact avec le fond du récipient ou du bidon est le côté "inférieur". Le terme "vers le haut" signifie qu'on se dirige du côté inférieur vers le côté supérieur. La présente invention sera décrite plus en détail, à titre d'exemples non limitatifs, à l'aide des dessins annexés, dans lesquels L & figure 1 représente IvtaHe #itiala dans laquelle un disque de fer blanc est sur le point d'être embouti par un noyau d'emboutissage pour former un gobelet à partir du disque initial; - La figure;2 est une vue en coupe verticale du gobelet ainsi formé (la vue étant en partie brisée); - La figure 3 est une vue en élévation du noyau d'emboutissage utilisé dans la présente invention; La figure 4 représente la situation dans laquelle le gobelet est prêt pour être étiré â l'aide du noyau d'emboutissage de la figure 3; - La figure 5 représente une situation tinter;; médiairè dans laquelle un bidon inachevé est formé par étirage du gobelet; on peut voir que l'épaisseur du corps de ce bidon est sensiblement constante, sauf dans sa partie inférieure, et que le bord supérieur de ce bidon reste dans la zone centrale du noyau d'emboutissage; - La figure 6 représente le bidon inachevé à la fin de l'étirage; on peut voir alors que le bord supérieur de ce bidon se trouve dans la zone supérieure du noyau et que le bidon a parfaitement passé le dernier anneau d'étira#ge; - La figure 7 est une vue en coupe verticale du bidon, une fois que celui-ci a été arraché du noyau d'emboutissage; on peut voir alors que le bord supérieur du bidon est en zigzag; La figure 8 est une vue- en coupe verticale du bidon selon l'invention; ce bidon porte une collerette dans sa partie supérieure. Sur la figure 1, la-référence 1 désigne un noyau d'emboutissage utilisé pour emboutir un disque de fer blanc 2. Le gobelet 3 de la figure 2 représente un gobelet obtenu par l'emboutissage ci-dessus. L'épaisseur du fond 4 et de la paroi du corps 5 est sensiblement la même que celle du disque de fer blanc 2. Cependant, la paroi du corps ne présente pas toujours la même épaisseur en tout point. La raison en est que la pression nécessaire pour tenir le disque de fer blanc n'agit pas de manière parfaitement uniforme sur celui-ci, que le disque de fer blanc lui-même n'est pas toujours d'épaisseur uniforme et que le matériau qui constitue ce disque n'est pas uniforme non plus, etc. Par suite, dans la présente invention, le gobelet ci-dessus est tout d'abord soumis à un étirage préliminaire pour rendre sensiblement constante l'épaisseur du corps, et ensuite le bidon ou récipient inachevé ainsi obtenu est soumis à l'opération d'étirage final. La figure 3 représente le noyau d'emboutissage utilisé dans ces opérations d'étirage (l'anneau d'étirage utilisé n'est pas représenté). Le noyau d'emboutissage 6 représenté sur la figure 3 est parfaitement bien connu et comprend une partie inférieure 7, une partie centrale 8 faisant suite à la partie 7, une partie supérieure 9 faisant suite à la partie 8, et un sommet 10 faisant suite à la partie 9. Le diamètre extérieur de la partie inférieure 7 augmente progressivement vers le haut à partir de l'extrémité du fond 11 du noyau, par l'intermédiaire d'une zone 12 en forme d'arc. La partie centrale 8 se dresse verticalement suivant l'axe X-Y du noyau et constitue la plus grande partie de celui-ci. Le diamètre extérieur de cette partie 8 est égal au diamètre extérieur maximum de la partie inférieure 7.La partie supérieure 9 présente un diamètre extérieur qui décroît progressivement vers le haut du noyau. Le sommet 10 de ce noyau se dresse verticalement suivant l'axe X-Y. Le diamètre extérieur de cette dernière partie est égal au diamètre minimum de la partie supérieure 9. L'opération d'étirage préliminaire, dans laquelle on utilise le noyau d'emboutissage, permet de transformer le gobelet 3 en un bidon inachevé 13 (figure 5). Comme on le voit sur la figure 5, la paroi du corps de ce bidon est finement allongée. Quand le noyau d'emboutissage 6 fait passer le gobelet 3 à travers l'anneau d'étirage, la partie de ce gobelet qui se trouve en contact avec la partie inférieure 7 du noyau d'emboutissage est représentée en 7A sur la figure 7 qui représente un bidon inachevé arraché du noyau d'emboutissage 6. C'est la partie inférieure de la paroi du corps de ce bidon qui présente une épaisseur diminuant progressivement vers le haut. De la même façon, les parties du gobelet qui étaient en contact avec la zone arquée 12 et le fond 11 du noyau d'emboutissage, sont représentées en 12 A et li A sur la figure 7. Ces deux parties constituent respectivement la partie arquée et le fond du bidon inachevé. Ces deux parties ont #e#sjbl#nient la même epaissellr que le disqle-initial 2. Du fait de l'étirage préliminaire, l'épaisseur de la paroi latérale du bidon inachevé (figure 5), en contact avec la partie centrale 8, reste sensiblement constante en tous points, sauf dans la partie inférieure. Dans cette étape d'étirage, le bord supérieur 14 du bidon 13 reste dans la région de la partie centrale 8 du noyau d'emboutissage 6. A la fin de #ette- étape d'étirage préliminaire, le bidon inachevé 13 est soumis à ltétape d'étirage final représentée sur la figure 6. Lorsque étirage final est appliqué au bidon inachevé, à la suite de l'étirage préliminaire, la paroi du corps 5 de ce bidon est encore finement allongée de la partie inférieure 7 A au bord supérieur 14 vers la partie de sommet 10 du noyau d'emboutissage. Dans cet étirage final, le bidon inachevé 13 traverse parfaitement bien l'anneau d'étirage final 15, et la diminution d'épaisseur du corps, sous l'action de cet étirage, est déterminée de manière à être égale à la différence entre le rayon de la partie centrale du noyau d'emboutissage et le rayon de la partie de sommet de celui-ci. Il est important que la partie du corps, qui vient sur la partie supérieure du noyau d'emboutissage, ne soit pas réduite de manière importante en épaisseur afin de maintenir aussi petite que possible l'amplitude des zigzags. L'épaisseur de ltextrémité supérieure P (figure 5) n'est donc-pas du tout réduite ou tout au moins est beaucoup moins réduite que celle des autres parties du corps du bidon. Cette extrémité supérieure P se compose d'une partie supérieure 9 A et d'une partie supérieure extrême 10 A, comme on le voit sur le récipient de la figure 6. La partie supérieure 9A est celle qui vient en contact avec la partie supérieure 9 du noyau d'emboutissage et son épaisseur augmente progressivement vers le haut du bidon. La partie supérieure extrême 10 A est celle qui se trouve en contact avec la partie de sommet 10 du noyau d'emboutissage, et son épaisseur est égale à l'épaisseur raximum de la partie 9A. Après l'étirage final, le bidon inachevé 13 est arraché du noyau d'emboutissage 6. La figure 7 représente ce bidon 13 arraché du noyau 6. Ainsi qu'on l'a indiqué dans ce qui précède, comme le corps de gobelet n'a pas toujours la même épaisseur, l'élongation produite par les étirages de la paroi du corps n'est pas toujours uniforme sur tout le pourtour. Par suite, le bord supérieur l4 du corps prend une forme en zigzag comme représenté sur la figure 7. Cependant, la partie supérieure extrême ICA présente une épaisseur importante et l'amplitude des zigzags est faible. Ainsi, cette partie 10 A comprenant le bord supérieur en zigzag ne se tord pas, même si elle vient buter contre les doigts d'arrachement. Ensuite, le bidon 13 est ébarbé de manière a couper la partie en zigzag 16 de 17 extrémité supérieure 10 A, afin de rendre la hauteur du bidon uniforme. La ligne en pointillé de la figure 7 est la ligne suivant laquelle l'extré- mité supérieure du bidon est ébarbée. Enfin, le bidon 13 est soumis à l'opération de formation d'une collerette. Pour cela, une partie de l'extrémité supérieure restante 10 A est ccurbée radialement vers 11 extérieur de manière à former une collerette annulaire 17 entourant l'extrémité ouverte du bidon. On obtient ainsi un bidon terminé 18 (figure 8). Comme on l'a vu d'après la description cidessus, et d'après les dessins, ce bidon terminé 18 comprend un fond li A faisant partie intégrante du corps du bidon, et présentant sensiblement la même épaisseur que celle du disque de fer blanc initial 2; la partie arquée 12 A, qui fait suite à la partie 11 A et présente sensiblement la même épaisseur, ou une épaisseur très légèrement plus faible que celle du fond; une partie inférieure 7 A qui fait suite â la partie arquée 12 A et dont l'épaisseur décroit progressivement vers le haut du bidon 18; une partie centrale 8 A, la plus fine du corps du bidon, faisant suite à la partie inférieure 7 A, l'épaisseur de cette partie centrale étant égale à l'épaisseur minimum de la partie inférieure, et cette partie centrale se dressant verticalement suivant l'axe 19 du bidon pour former la plus grande partie du corps; une partie supérieure 9 A faisant suite a' la partie centrale 8 A et présentant une épaisseur progressivement croissante vers le haut du bidon; et enfin une partie supérieure extrême 10 A faisant suite à la partie supérieure 9 A, cette partie supérieure extrême 10 A présentant une épaisseur égale a' l'épaisseur maximum de la partie 9 A, se dressant verticalem -.t rant 'axe 19, et com### ant une collerette formée d'une portion de la partie supérieure extrême 10 A. A titre d'exemple, les épaisseurs de ces différentes parties peuvent être de 0,35 à 0,30 mm pour le fond 11 A et la partie arquée 12 A, 0,30 à 0,10 mm pour, une longueur d'environ 10 mm de la partie inférieure 7A, environ 0,10 mm pour la partie centrale 8 A, 0,10 à 0,20 mm pour la partie supérieure 9 A, et 0,20 mm pour la partie supérieure extrême 10 A, la longueur de ces parties 9 A et 10 A étant d'environ 5 mm. Dans l'exemple ci-dessus, le matériau utilisé était du fer blanc mais on peut également utiliser d'autres matériaux tels que de l'aluminium. La cadence de fabrication était de 250 bidons par minute mais il ne se produisait pratiquement pas de courbure de la partie supérieure extrême des bidons. Pour permettre le double sertissage, il est préférable que les deux parties 9 A et 10 A aient une épaisseur de 0,2 mm sur une longueur de 5 mm environ en-dessous du bord supérieur après ébarbage. La description ci-dessus ne concerne simplement qu'une forme possible de réalisation de l'invention. Après emboutissage, le gobelet peut être soumis à un étirage préliminaire en une ou plusieurs fois. Il est possible dans chaque cas de produire un bidon dans lequel la partie supérieure extrême de la paroi du corps présente une épaisseur plus grande que la partie centrale, comme cela est représenté. L'épaisseur du disque de fer blanc, le gradient de réduction de l'épaisseur de la partie inférieure 7 A de la paroi du corps, et le gradient d'augmentation de l'épaisseur de la: partie supérieure 9 A peuvent varier. suivant les matériaux utilisés, et ne se limitent pas aux exemples donnés dans les figures ci-dessus. Cependant, comme la présente invention a pour but de réduire la quantité de matériau utilisée, il est évidemment souhaitable de rendre la partie centrale 8 A aussi fine que possible en réduisant brusquement l'épaisseur de la partie inférieure et en augmentant brusquement ltépaisseur de la partie supérieure par étirage sans destruction du bidon. L'épaisseur de la partie centrale peut ainsi atteindre 0,1 mm ou moins. Quand l'épaisseur de la partie supérieure extrême de la paroi du corps est comprise entre 0,18 et 0,28 min, suivant le matériau particulier utilisé, cette extrémité ne se tord pas quand elle vient buter contre les doigts d'arrachement, même à une cadence de fabrication de 250 bidons/minute, et l'on peut fixer un couvercle de métal par un double sertissage classique. Le fait de supprimer 11 étirage de la partie supérieure extrême de la paroi du corps, dans l'étirage final, a pour résultat de réduire les zigzags du bord supérieur. Celaest dû au fait que l'épaisseur de la paroi du corps est rendue sensiblement constante, à la suite de 11 étirage préliminaire, dans un plan perpendiculaire à l'axe du récipient. Ainsi, la partie en zigzag du bord supérieur, résultant de étirage préliminaire, ne se trouve pas amplifiée tant que cette partie en zigzag n'est pas étirée. Pour cette raison, l'amplitude des zigzags du bord supérieur de la paroi du bidon est faible, ce qui présente l'avantage d'-éviter que les parties en saillie des zigzags se tordent lorsqu'elles viennent buter contre les doigts d'arrachement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVE#ICÂTIONS 10) procédé de fabrication d'un récipient ou d'un bidon métallique réalisé à partir d#un disque de métal ou de fer blanc et constitué d'un corps cylindrique et d'un fond faisant partie intégrante du corps, la partie centrale du corps étant plus fine que les autres parties, procédé caractérisé en ce qu'il comprend les différentes étapes consistant à :: a) emboutir le disque de métal ou de fer blanc pour former un gobelet, b) étirer le corps de ce gobelet à l'aide dtun noyau dtemboutissage décrit ci-après, afin d'allonger le corps du gobelet pour former un récipient ou un bidon inachevé, l'épaisseur des diffénetes parties du corps de récipient ou de bidon inachevé étant sensiblement constante sauf dans la partie inférieure, faisant suite à une partie arquée faisant suite elle-mEme à la partie forment le corps du récipient ou du bidon, le bord supérieur du récipient ou du bidon inachevé restant dans la zone centrale du noyau d'emboutissage ;; ce dernier comprenant une partie inférieure dont le diamètre extérieur augmente progressivement en montant vers le haut à partir de llextrémité inférieure du noyau, par l'intermédiaire d'une zone arquée, une partie centrale faisant suite à la partie inférieure , cette partie centrale présentant un diamètre extérieur égal au diamètre extérieur ma idum de la partie inférieur, et se dressant vertiealement suivant l'axe du noyau d'emboutissage pour former la plus grande partie de celui-ci, une partie supérieure faisant suite à la partie centrale, le diamètre extérieur de cette partie supérieu diminuant progressivement vers le haut du noyau d'emboutissage et une partie supérieure extrême faisant suite à la partie supérieure, le diamètre extérieur de cette partie supérieure extrême étant égal au diamètre extérieur minimum de la partie supérieure, et se dressant verticalament suivant l'axe du noyau d'emboutissage P c) soumettre le corps de récipient ou de bidon inachevé à un étirage final destiné à allonger encore le corps, l'amincissement produit par l'étirage final étant déterminé de. telle manière qu'il soit égal ou inférieur à la différence entre le rayon de la partie centrale du noyau d'emboutissage et le rayon de la partie supérieure extrême de celui-ci, le bord supérieur du récipient ou du bidon inachevé se trouvant dans la partie g supérieure extrême du noyau d'emboutissage, la partie du corps située au-dessus de la partie supérieure extrême du-noyau ne se trouvant pas sensiblement réduite en épaisseur, et le récipient ou le bidon inachevé passant parfaitement bien l'anneau d'étirage final, d) arracher le récipient ou le bidon inachevé du noyau d'embouti#ssage après 17étirage final, e) ébarber la partie supérieure en zigzag du récipient ou du bidon inachevé, pour donner à celui-ci une hauteur constante, et f) former une collerette dans la partie supérieure extrême du récipient ou du bidon, après ébarbage de manière à recourber cette partie radialement et vers 1 'extérieur. 20) Récipient ou bidon métallique obtenu à partir d'un disque de métal ou de fer blanc par le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un fond faisant partie intégrante du corps cylindrique du récipient ou du bidon, ce fond ayant sensiblement la même épaisseur que le disque métallique initial; une partie arquée faisant suite au fond, cette partie arquée ayant sensiblement la même épaisseur que le fond; une partie inférieure du corps faisant suite à la partie arquée, cette partie inférieure présentant une épaisseur progressivement décroissante vers le haut du récipient ou du bidon; une partie centrale du corps faisant suite à la partie inférieure, cette partie centrale présentant une épaisseur égale å 1 t épaisseur minimum de la'partie inférieure et se dressant verticalement suivant l'axe du récipient ou du bidon pour former la plus grande partie du corps; une partie supérieure du corps fais.ant#suîte à la partie centrale, cette partie supérieure présentant une épaisseur progressivement croissante vers le haut du récipient ou du bidon; et une partie supérieure extrême du corps faisant suite à la partie supérieure, cette partie supérieure extrême ayant une épaisseur égale à l'épaisseur maximum de la partie supérieure et se dressant verticalement suivant l'axe du récipient ou du bidon, une collerette étant formée dans une portion de cette partie supérieure extrême.