Brevet FR2322680A1 — publié le 19770401

La présente invention se rapporte a un-procédé de fabrication de récipients légers d partir d'une feuille de métal, de matière plastique ou, de préférence, d'un composite métal-matière plastique, procédé dans lequel la feuille est retenue le long du bord d'une ouverture et est emboutie en forme de godet travers ladite ouverture au moyen d'un poinçon. Dans un procédé de ce type qui est connu du fait de la demande de brevet de la République Fédérale d'allemagne n0 2.321.980, on élabore des récipients en forme de godets par emboutissage d'une feuille au moyen d'un poinçon légèrement conique. La profondeur des récipients qu'on peut fabriquer par ce procédé est étroitement limitée parce qu'a partir d'une certaine profondeur le frottement entre la feuille et l'arete frontale du poinçon prend une valeur telle que la matière ne peut plus fluer de la région centrale de la feuille vers la région de la paroi la té- rale a former et que la feuille se déchire alors le long de cette arete. Le but de l'invention est de réaliser un procédé du genre défini plus haut et permettant de fabriquer des récipients légers d'une profondeur relativement grande. Suivant l'invention, ce problème est résolu par le fait que la face frontale du poinçon entre d'abord en contact avec la région radialement intérieure de la partie serrée et S portée# libre de la feuille et emboutit cette région pour donner naissance a une ébauche a paroi latérale relativement peu inclinée et en ce qu'ensuite, dans la suite de la course du poinçon, une autre arete du poinçon ou plusieurs autres are tes échelonnées du poinçon entre ou entrent en contact avec la paroi latérale inclinée pour approfondir et élargir l'ébauche. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, il est particulièrement approprié d'utiliser un dispositif comprenant un poinçon qui s'enfonce a travers l'ouverture d'une matrice et un serre-flan qui maintient la feuille sur le bord de la matrice qui entoure ladite ouverture, dispositif caractérisé en ce que le poinçon présente au moins une arete d'épaulement. Dans le procédé et le dispositif suivant l'invention, il se produit au cours du formage du récipient un#déplacement de la zone d'application des forces de la région centrale de la feuille vers la région extérieure de cette dernière, de sorte que la feuille est étirée de façon relativement uniforme. Le récipient fabriqué de cette façon possède donc une paroi latérale bombée vers l'extérieur, ce qui agrandit sa capacité. Par ailleurs, les lignes de plis qui se forment le long des lignes d'attaque des épaulements dans la paroi latérale du récipient raidissent ce récipient. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente un premier exemple de réalisation d'un dispositif d'emboutis#sage par une vue partiellement en coupe et simplifiée; - la figure 2 représente une vue simplifiée et partiellement en coupe représentant une partie d'un deuxième exemple de réalisation d'un dispositif d'emboutissage. Un dispositif d'emboutissage destiné à la fabrication de récipients légers à partir d'une feuille 1 comprend un poinçon 10, une matrice 11 présentant une ouverture 12 et un anneau serre-flan 13 servant à comprimer la feuille 1 sur le bord de la matrice 11 qui entoure l'ouverture 12. Le poinçon 10 présente à son extrémité inférieure un gradin 14 formant un épaulement 16 en retrait par rapport à la face frontale plane 15. L'arete 17 de la face frontale 15 et l'arete 18 de l'épaulement 16 du poinçon 10 sont arrondies. Le poinçon 10 est fait ou revetu d'une matière à haut coefficient de glissement de manière à réduire à une valeur minime le frottement de la feuille 1 sur les arêtes 17 et 18 du poinçon 10. Dans un dispositif expérimental avec lequel on a obtenu de bons résultats, le diamètre de l'ouverture 12 de la matrice 11 était de 57 mm, le diamètre extérieur de l'épaulement 16 de 42 mm, celui de la face frontale 15 de 30 mm, la hauteur du gradin de 4 mm et la profondeur d'emboutissage de 15 mm. Il s'agissait d'emboutir une feuille composite comprenant, de l'intérieur vers l'extérieur, une couche de polypropylène orienté de 20/u, une couche d'aluminium de 40/u et une couche d'enduit de scellement à chaud. Pour fabriquer un récipient léger muni d'un rebord le long de son ouverture, on pose sur la matrice 11 un flan 1 découpé dans une feuille, alors que l'anneau 13 et le poinçon 10 se trouvent en position supérieure ou relevée. Ensuite, on abaisse l'anneau serre-flan 13 pour qu'il serre et retienne la feuille 1 sur la matrice Il sur tout le tour de l'ouverture 12. Finalement, on fait descendre le poinçon 10 de manière que, tout d'abord, sa face frontale 15 entre en contact avec la région centrale de la partie libre de la feuille 1 qui est tendue audessus de l'ouverture 12 puis, par étirage de la matière de la feuille, transforme cette partie en une ébauche tronconique dont la paroi latérale est inclinée suivant un profil qui enveloppe à la fois l'arête 17 de la face frontale 15 et l'arête 18 de l'épaulement 16.Dans la suite de la course descendante du poinçon 10, l'arête 18 de l'épaulement 16 entre également en contact avec la paroi latérale inclinée de l'ébauche Le poinçon 10 approfondit et élargit maintenant l'ébauche au moyen de l'arête 17 de sa face frontale 15 et de l'arête 18 de son épaulement 16 jusqu' ce que, finalement, l'emboutissage ait atteint la profondeur et la forme définitlvrs du récipient 2 (figure 17. Lorsque le poinçon 10 et l'anneau serre-flan 13 sont revenus en position de départ, on peut extraire le récipient fini de la matrice 11. L'application du procédé décrit ci-dessus permet de former des récipienrs légers, non seulement à partir de feuilles composites, mais également à partir de feuilles homogènes métalliques, de préférence d'aluminium, ou de feuilles homogènes de matière plastique, par exemple de polyoléfines, soit à froid, soit à une température du domaine thermoélastique. La profondeur maximale d'emboutissage des récipients dépend de nombreux facteurs tels que la ductilité et le coefficient de frottement superficiel de la matière, de la largeur de la fente subsistant entre la matrice et les arêtes actives du poinçon ainsi que de leurs positions relatives et, par ailleurs, de la nature de la matière constitutive et des caractéristiques des arêtes actives.Ces facteurs doivent être accordés les uns aux autres pour exploiter entièrement la ductilité maximale de la matière travaillée dans toutes les régions de la feuille. Dans le procédé et le dispositif suivant l'invention, ce résultat est obtenu grâce au fait que le poinçon est étagé de telle manière que la région centrale de la feuille serrée soit tout d'abord fortement étirée puis que, juste avant que les tensions engendrées le long de l'arête 17 de la face frontale 16 par la force de traction du poinçon n'atteignent une valeur proche de la tension de déchirure de la feuille, les points d'application de la force d'emboutissage soient reportes vers une autre région dans laquelle la longueur de la ligne d'application de la force est plus grande. Plus le nombre des reports de la ligne d'application de la force d'emboutissage est grand, plus grandes sont la profondeur et la capacité du récipient. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, on obtient des déplacements multiples de la région d'attaque du poinçon. Dans cet exemple de réalisation, qui comprend également une matrice 11, un anneau serre-flan 13 et un poinçon 10, le poinçon présente dans sa zone inférieure trois gradins 21, 22 et 23 qui donnent naissance à des épaulements 24, 25 et 26 présentant des aretes extérieures 27, 28 et 29. Avec l'arête extérieure 30 de la face frontale 31, le poinçon présente donc au total quatre arêtes périphériques 27, 28, 29 et 30 qui entrent successivement en contact avec la feuille 1 lors du formage d'un récipient. L'échelonnement des arêtes 2i à 30 est calculé de manière que la pente de la paroi latérale inclinée croisse progressivement de bas en haut d'une arête à la suivante, en partant de la face frontale 31.Le formage d'un récipient 2 s'effectue de la même façon que dans l'exemple de réalisation de la figure 1, avec cette différence qu'au cours de la descente du poinçon 10 quatre arêtes 27 à 30 entrent successivement en contact avec la feuille 1. On obtient de cette façon un récipient 2 qui comprend un fond plat 3, une paroi latérale 4 bombez vers l'extérieur en quatre étages et un rebord 5. Dans les deux exemples de réalisation, les gradins 14 ou 21 à 23 forment des redans à angle droit. On peut également envisager de combler les gradins de manière que les arêtes 17, 18 et 27 à 30 soient réunies par des surfaces obliques à génératrices rectilignes. Pour compléter, il convient encore de remarquer qu'en donnant une configuration appropriée au poinçon, à la matrice et à l'anneau serre-flan, on peut obtenir également des récipients à section non circulaire mais, par exemple, carrée ou rectangulaire à angles arrondis. Par ailleurs, alors que le poinçon 10 est d'une seule pièce dans les exemples de réalisation représentés, ce poinçon peut également être composé d'un mandrin et d'un ou plusieurs manchons qui entoure ou entourent coaxialement ce mandrin et dont la ou les faces frontales forme ou forment l'arête ou les arêtes. Chaque manchon peut être fixé rigidement au mandrin ou au contraire être mobile par rapport au mandrin et éventuellement aux autres manchons, auquel cas il peut être muni d'un moyen d'entratnement séparé, de sorte qu'on peut alors commander séparément par étage le profil du bombé de la paroi latérale du récipient. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art aux procédés et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de fabrication de récipients légers à partir d'une feuille de métal, de matière plastique ou, de préférence, d'un composite métal-matière plastique, dans lequel la feuille est maintenue le long du bord d'une ouverture et emboutie en forme de godet à travers ladite ouverture au moyen d'un poinçon, ce procédé étant caractérisé en ce que la face frontale du poinçon entre d'abord en contact avec la région radialement intérieure de la partie serrée et à portée libre de la feuille, et emboutit cette région pour donner naissance à une ébauche à paroi latérale relativement peu inclinée et en ce qu'après cela, dans la suite de la course du poinçon, une autre arete du poinçon ou plusieurs autres arêtes échelonnées du poinçon entre ou entrent en contact avec la paroi latérale inclinée pour approfondir et élargir l'ébauche. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant un poinçon qui s'enfonce d travers l'ouverture d'une matrice et un serre-flan qui maintient la feuille sur le bord de la matrice qui entoure ladite ouverture, ce dispositif étant caractérisé en ce que le poinçon présente au moins une arête d'épaulement. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le poinçon présente plusieurs arêtes d'épaulement étagées, la pente des étages croissant progressivement en partant de la face frontale du poinçon. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le poinçon comprend un mandrin et un ou plusieurs manchons entourant coaxialement le mandrin et formant le ou les épaulements. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le manchon ou chaque manchon peut se déplacer axialement par rapport au mandrin et éventuellement par rapport au ou aux autres manchons.