Brevet FR2252961A1 — publié le 19750627

L'invention concerne un récipient ainsi que le procédé et l'appareil pour sa mise en oeuvre. Il est connu qu'on peut étirer un disque métallique malléable en forme de coupe qui, travaillé, permet de produire un récipient tubulaire ou cylindrique avec fond. La section par un plan axial de la paroi du corps du récipient ainsi obtenu peut faire l'objet de la classification suivante 1) épaisseur de la paroi augmente progressivement depuis le fond jusqu'à l'extrémité ouverte, de manière à être maxiKalPdans la partie supérieure; 2) 1 t épaisseur reste la même sur toute la longueur du corps de récipient; ou 3) 1'épaisseur de la paroi reste la meme sur toute-la partie du corps de récipient sauf dans la partie supérieure de celui-ci où cette épaisseur est plus grande. Parmi les trois configurations ci-dessus, c'est celle du cas 3) qui permet d'éviter que le bord supérieur du récipient se torde même quand il vient buter à grande vitesse contre les doigts d'arrachement; c'est également celle qui ne demande que la quantité miniiraîede matière et qui est par conséquent la meilleure marché; c'est également celle qui permet d'éviter que le bord supérieur de la paroi du corps du récipient n'éclate, lorsque ce bord supérieur est rabattu pour former une collerette de manière à constituer une double jointure avec une extrémité supérieure ou un couvercle; c'est également celle qui permet d'obtenir en grande série un récipient compétitif avec les autres récipients du même type. Si, dans les trois configurations 1) à 3) ci-dessus, les bords supérieurs ont la même épaisseur, on voit aisément que le bord supérieur tend à se courber de plus en plus difficilement dans l'ordre 1), 3) et 2), lorsque les-doigts d'arrachement viennent buter contre ce bord supérieur pour arracher facilement le récipient du noyau d'emboutissage. La quantité de matière à utiliser augmente dans l'ordre 3), 1) et 2), et la probabilité pour que des déchirures se produisent au moment de la formation du rebord et de la double jointure est sensiblement la même dans ces trois configurations 1), 2) et 3). La configuration 3) est donc la meilleure dans la mesure où elle permet d'arracher facilement le récipient du noyau d'emboutissage sans recourber le bord supérieur.En fait, il est possible, dans le cas de la configuration 3) et avec un matériau métallique très malléable, d'arracher le récipient du noyau d'emboutissage sans dommage, même a de tres grandes vitesses atteignant 200 exemplaires/min, Cependant, quand on utilise comme matériau du fer blanc ou de la tôle ordinaire, il est impossible d'arracher le récipient du noyau d'emboutissage dans le cas de la configuration 3) de la paroi- du corps du récipient. Il en.résulte que le bord supérieur du récipient est tordu et, au pire, déchiré sous l'action des doigts d'arrachement. On sait que, lorsqu'on utilise comme matériau du fer blanc auquel on a appliqué la première étape de traitement de dépôt d'étain par galvanoplastie sur la feuille d'acier, la seconde étape de traitement n'ayant pas été appliquée, le lubrifiant reste bien à la surface du fer blanc.car celui-ci est rugueux, de sorte que le risque de déchirer la paroi du corps de récipient près du fond de celui-ci est écarté; ce défaut se rencontre en effet avec le fer blanc ordinairescar la résistance du fer à la déformation plastique est suffisamment grande pour produire le maximum d'effort de tension dans la partie de la paroi du corps de récipient située le plus près du fond de celui-ci. Cependant, l'avantage de ce fer blanc apparaît bien lors de l'étirage de la paroi du corps du récipient, mais ne concerne pas le cas où le récipient est arrache du noyau d'emboutissage.Il arrive donc souvent que, même dans le cas où l'on utilise ce fer blanc, on ne puisse pas arracher le récipient du noyau d'emboutissage dans le cas de la configuration 3), de la même façon que lorsqu'on utilise du fer blanc ordinaire ou de la tôle ordinaire. Le problème qui se pose dans le cas où l'on fabrique un récipient en#soumettant le fer blanc à un étirage et à un façonnage pour obtenir un corps de récipient avec fond d'une seule pièce, puis en fixant au corps du récipient un couvercle par une double jointure, est que la dureté du fer blanc est augmentée-par le travail de façonnage, ce qui entraine des risques de déchirure de la partie supérieure du récipient sur laquelle on forme une collerette et une double jointure. Il n'est pas nécessaire toutefois de tenir compte de ce problème dans le cas de l aluminium. La partie supérieure de la paroi du corps du récipient est rendue plus dure par l'étirage que la partie inférieure, cette partie supérieure étant encore durcie par le façonnage, de sorte qu'elle peut se déchirer très facilement lorsqu'on forme la collerette. Dans ces conditions, il n'est jamais possible d'affirmer qu'on peut fabriquer le récipient par un moyen quelconque en soumettant le fer blanc à un étirage et à un façonnage.tant qu'on n'a pas encore trouvé le moyen d'empêcher la déchirure de la collerette. L'épaisseur de la paroi du corps de récipient est rendue extrêmement mince par façonnage, mais.comme ce processus tend à augmenter la dureté de la paroi, cette augmentation de dureté compense la fragilité de la paroi dans le cas du fer blanc.La déchirure de la collerette tend cependant à se produire du fait de l'augmentation de dureté du fer blanc, ce qui risque de détruire l'étanchéité du récipient et d'entraîner la pourriture ou la fuite des produits contenus da#ns le récipient. C'est l'une des raisons pour lesquelles les récipients en fer blanc soumis à un étirage et à un façonnage ne sortent pas sur le marché malgré leurs autres avantages. Une autre raison est que. lorsqu'un récipient est fabriqué en grande série en soumettant au façonnage du fer blanc en forme de coupe, un très grand nombre d'abrasions et de rayures tendent à se produire sur la surface intérieure de la paroi du corps de récipient parallèlement à l'axe de celui-ci, ce qui entraîne le rejet du produit au stade final de sa fabrication. La présente invention a donc pour but de pallier les inconvénients ci-dessus. Elle aencore pour but de créer un procédé de fabrication d'un récipient cylindrique avec fond faisant corps avec lui par étirage et façonnage du fer blanc, ce récipient ne nécessitant que de faibles quantités de matière, ce procédé permettant d'éviter la déchirure de lazcollerette et d'arracher le récipient du noyau dYemboutissage, même à des cadences de fabrication très élevées. L'invention a encore pour but de créer un récipient fabriqué par le procédé ci-dessus. Elle a également pour but de créer des appareils pour la mise en oeuvre du procédé. L'invention concerne à cet effet un récipient cylindrique avec fond obtenu par étirage et façonnage d'un matériau en fer blanc, ainsi qu'un procédé de fabri- cation de ce récipient, procédé caractérisé en ce qu'on utilise pour cela un noyau d'emboutissage dont une partie est conçue pour former la partie principale du corps du récipient légèrement plus fin vers le haut. L'épaisseur de la paroi de la partie principale du corps du récipient est réalisée de telle façon que son angle de pente soit plus petit que celui de la partie correspondante du noyau d'emboutissage afin de faciliter l'arrachement du récipient lorsqu'il se trouve sur le noyau plus précisément la surface intérieure du récipient a la forme d'un tronc de cône inversé.La paroi du récipient est polie comme un miroir sur la surface extérieure et légèrement rugueuse, comme de l'aventurine sur la surface intérieure. L'invention concerne également un récipient obtenu par les moyens ci-dessus à l'aide d'un noyau d'emboutissage de structure telle qu'il ne donne pas le façonnage final à la partie supérieure du récipient, de manière à éviter l'augmentation de dureté par travail de celle-ci et à permettre la réalisation d'une collerette et d'une double jointure avec un couvercle venant se placer sur.cette partie supérieure. L'invention concerne plus particulièrement un récipient en fer blanc ne présentant pas de rayures ou d'abrasions sur sa surface intérieure et qu'on puisse arracher facilement du noyau d'emboutissage après étirage et façonnage; ce récipient ne se déchirant pas lorsqu'on pratique une collerette et une double jointure, et pouvant se fabriquer en grande série par étirage et façonnage du fer blanc. La présente invention sera décrite plus en détail, à titre d'exemple non limitatif, à l'aide des dessins joints, dans lesquels - La figure 1 est une vue schématique en coupe d'un récipient avec fond obtenu par emboutissage de telle manière que l'épaisseur de la paroi du corps du récipient soit sensiblement uniforme, sauf dans sa partie supérieure; - La figure 2 est une vue schématique en coupe d'un récipient illustrant une forme préférée de l'invention. On remarquera que le matériau utilisé dans cette réalisation est du fer blanc, et que le récipient obtenu présente une configuration en coupe suivant un plan passant par l'axe du récipient, telle que ltépaisseur de la partie supérieure de la paroi du corps de récipient est plus grande que l'épaisseur de la partie restante, étant comprise entre 1 et 0,18 mm environ. On a représenté sur la figure X un récipient A présentant la configuration 3) indiquée cidessus. Ce récipient, après avoir subi l'opération de façonnage, est prêt a' être arraché du noyau d'emboutissage B par les doigts d'arrachement C venant s'appuyer contre la partie supérieure 2. il apparaît sur cette figure 1 que le pourtour du noyau d'emboutissage B présente une partie de diamètre constant prolongeant la partie du bas par l'intermédiaire d'une partie en forme dlarc. La surface extérieure circulaire de ce noyau présente une partie supérieure 13 de diamètre plus petits qui prolonge cette surface extérieure par l'intermédiaire d'une partie de transition dont le diamètre diminue progressivement. La partie supérieure de ce noyau d'emboutissage est reliée å son tour à un dispositif d'entraînement du noyau, non représenté. Le récipient Â obtenu â l'aide de ce noyau d'emboutissage B présente un fond dont l'épaisseur est å peu près la même que celle du matériau initial, et une partie principale du corps 1 d'épaisseur sensiblement uniforme reliée à la précédente par une partie en forme d'arc, ainsi qu'une partie supérieure 2 d'épaisseur plus importante, une portion d'épaisseur progressivement croissante reliant la partie supérieure 2 à la partie principale du corps 1. Lorsque le matériau est de l'aluminium, il est possible de fabriquer le récipient A en utilisant ce noyau d'emboutissage B, mais,si le matériau est dll fer blanc, il est impossible d'arracher le récipient A d1 noyau d'emboutissage B. La raison en est mal connue, nais on suppose que, lorsqu'on utilise le fer blanc, le frottement entre le noyau d'emboutissage et le récipient est plus important que dans le cas de l'alumlnium.du fait de la différence de plasticité et de déformation thermique entre les deux métaux; il en résulte que, même si ltépaisseur de la partie supérieure du récipient A est de l'ordre de 0,1 à 0,18 mm, celle-ci est suffisamment courbée pour empêcher 11 arrachement du récipient. Une forme de réalisation préférée de la présente invention est représentée sur la figure dans laquelle la référence B désigne le noyau dwembou- tissage utilisé pour former le récipient selon 7sinvention. Ce noyau se compose d'un fond 102 d'une partie principale 11 et d'une partie 13 de diamètre plus petit. il comporte éga lement une partie 8 destinée a' venir se loger dans la partie inférieure 5 du recipient et à augmenter son diamètre d'une manière comparativement forte. La partie 8 est reliée au fond 10 par l'intermédiaire d'une partie de transition en forme d'arc. La partie principale 11 se trouve audessus de la partie 8 et forme une surface latérale dont le diamètre augmente très progressivement ou présente une très légère inclinaison par rapport à l'axe du noyau.La partie de faible diantre 13 est reliée à la partie principale 11 par une partie de transition 12 dont le diamètre décroît progressivement. Le pourtour de cette partie 13 forme une surface circulaire parallèle à l'axe du noyau d'emboutissage. Cette partie 13 cowporte une partie en forme de col 9 reliée à un dispositif {non représenté} d'entraînement du noyau d'eiboutissage, grâce à un dispositif convenable permettant de faire aller et venir le noyau d'emboutissage dans un anneau d'emboutissage (non représenté). Sur la figure 2, un intervalle est prévu entre la surface extérieure du noyau d'emboutissage B et la surface intérieure du récipient A pour simplifier lsexpli- cation. Ainsi, cet intervalle est présent dans certains cas;mais pas dans d'autres. I1 montre simplement que la différence d'épaisseur de la paroi entre le haut et le bas de la partie principale du corps 6 doit être plus faible dans le cas du fer blanc que dans le cas de l'aluminium. Par suite, le récipient A réalisé en fer blanc par emboutissage à 11 aide du noyau B de la figure 2 est composé d'un fond 3 de même épaisseur que la feuille de matériau initiale, d1une partie en forme d'arc 4 faisant suite au fond 3, d'une courte partie 5 faisant suite à la partie arquée 4, dans laquelle l'épaisseur de la paroi 1 décroît rapidement, d'une partie principale du corps 6 faisant suite à la partie courte 5, dans laquelle lsépaisseur de paroi 1 diminue progressivement, d'une partie ? faisant suite à la partie principale 6 dans laquelle l'épaisseur de la paroi augmente très rapidement, et dçune partie épaisse 2. Par rappoit à la surface extérieure de la partie principale du corps 6, l'angle de la surface intérieure de celle-ci ne doit de préférence pas dépasser les quatre cinquième (4/5) de l'angle d'augmentation de la surface périphérique il du noyau d'emboutissage B, par rapport à l'axe de celui-ci. En d'autres termes, la surface extérieure de la partie principale du corps 6 du récipient soumis au façonnage doit de préférence présenter la forme d'un tronc de cône inversé, et non celle d'un cylindre.De bons résultats ont été obtenus avec des angles d'augmentation du noyau d'emboutissage compris entre 0,0001 et 0,0003 radian, et le récipient en fer blanc peut s'arracher du noyau d'emboutissage-lorsque le façonnage s'effectue de telle manière qu'on obtienne la relation ci-dessus entre l'épaisseur de la paroi du récipient et l'angle d'augmentation, la raison de cet état de chose n'étant pas connue. Le travail de façonnage permettant d'obtenir la relation ci-dessus peut être fixé par les propriétés du fer blanc, par l'angle d'augmentation du noyau d'emboutissage et par la vitesse de façonnage de ce noyau dçembou- tissage. Dans le cas où la différence d'épaisseur entre la partie supérieure 2 du récipient et la partie supérieure la plus fine de la partie principale du corps 6 du récipient est trop grande, on ne peut plus arracher le récipient en fer blanc du noyau d'emboutissage. De plus, si la partie la plus fine de la partie principale du corps 6 présente une épaisseur de 0,05 mu ou moins, le récipient ne peut résister aux efforts axiaux qui se produisent lorsqu'on réalise la double jointure du couvercle et il en résulte que la partie 6 s'affaisse. Par suite, llépaisseur de la partie supérieure 2 du récipient doit être comprise entre 0,10 mm et 018 mu, et de préférence entre 015 mm et 0,17 mm, de manière à obtenir de bons résultats lorsqu'on veut arracher le récipient du noyau d'emboutissage. Comme on la indiqué plus haut, il est donc possible de former un récipient en fer blanc par étirage et façonnage, et d'arracher cc récipient pour le dégager du noyau d7emboutissage. Il est cependant nécessaire d'empêcher par ailleurs la déchirure de la collerette du récipient,de façon qu'on puisse utiliser ce dernier comme un récipient en fer blanc. Quand on utilise de l'aluminium comme matériau initial, la déchirure de la collerette ne se produit pas dans la partie supérieure du récipient.du fait dçunemoins grande action de durcissement imposée au matériau pendant le façonnage. Quand on utilise du fer blanc, cette action de durcissement augmente considérablement. Par exemple, quand on utilise du fer blanc sous une épaisséur de 0,35 mm et avec une dureté Rockwell (30 T) de 55, pour former par étirage une coupe dont le fond présente un diamètre de 6 cm et dont la hauteur est de 6,5 cm, la dureté de la partie supérieure du corps de récipient est environ trois fois plus grande que la dureté de la partie médiane de celui-ci. Quand le premier et le second façonnage sont appliqués à la paroi principale de ce produit intermédiaire ou coupe, la différence de dureté ci-dessus se conserve et la dureté totale du récipient terminé augmente s deplus il arrive parfois qu'une déchirure de la collerette se produise quand on forme celle-ci sur le récipient ainsi obtenu. Dans la présente invention, il est possible d'éviter le façonnage final de la partie supé- rieure 2 du récipient et, dans ce cas, la dureté de la partie supérieure 2 reste de une à deux fois plus faible que celle de la partie médiane. Quand on forme la collerette et la double jointure sur ce récipient, la déchirure de la collerette ne se produit pas. Pour éviter les abrasions et les rayures de la surface intérieure du récipient, abrasions et rayures qui se produisent généralement lorsqu'on fabrique en série un récipient de ce type, la surface intérieure du récipient est traitée de manière à obtenir une surface genre aventurine de très faible rugosité. Le résultat est excellent, mais les raisons pour lesquelles les abrasions ou les rayures ne se produisent pas suivant l'axe du récipient ne sont pas connues. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à19 exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS IONS 10) Récipient en fer blanc caractérisé en ce qu'il comprend un corps relativement profond, étiré en forme de coupe, ayant un fond d'épaisseur sensiblement constante, et une paroi circulaire faisant corps avec celui-ci, cette paroi circulaire se dressant verticalement et présentant une surface extérieure légèrement conique inversée et une surface intérieure en forme de tronc de cane inversé, la paroi verticale présentant une courte poltion adjacente au fond du récipient et partant vers le haut à partir du fond, avec une épaisseur plus faible que celle du fond et diminuant encore progressivement pour rejoinre la partie principale du corps de récipient, la paroi verticale présentant en outre une partie supérieure reliée à la partie principale du corps, l'épaisseur de la partie principale da corps diminuant progressivement lorsqu'on s'écarte de la portion de courte longueur, pour atteindre une épaisseur minimale à l'endroit de la jonction avec la partie supérieure, cette partie supérieure présentant une épaisseur sensiblement uniforme et plus grande que l'épaisseur de la partie principale du corps, de manière à fournir une quantité de matériau suffisante pour former une collerette du récipient, la partie supérieure de la paroi présentant une dureté Rockwell plus faible que celle de la paroi de la partie principale du corps. 201 Récipient en fer blanc selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa surface intérieure est une surface genre aventurine de très faible rugosité. 30) Procédé de fabrication du récipient suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on façonne par emboutissage la partie principale du corps du récipient en forme de tronc de cane inversé. 40) Appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 3, caracterisé en ce qu'il comporte un noyau d'emboutissage ayant une partie en tronc de cone inversé.