Brevet FR2374769A1 — publié le 19780713

.1 2374769 L'invention concerne un dispositif pour exercer des forces de traction sur des pièces réalisées en une matière conductrice, qui peut être utilisé par exemple, pour réaliser des essais de mise à l'épreuve, des opérations de formage ou 5 de débosselage sur une matière conductrice. Le formage électromagnétique de matériaux conducteurs a été depuis longtemps mis en oeuvre en utilisant des impulsions de courant de grande amplitude et à montée rapide afin de réaliser le formage de pièces conductrices sous 1'.effet de *10 forces de répulsion. Le brevet américain N° 3 124- 726 décrit un procédé de formage par poussée dans lequel un cylindre creux, constitué par une masse de cuivre et présentant une découpe, joue le rôle d'enroulement secondaire pour concentrer un courant primaire se présentant sous la forme d'impulsions 15 afin de comprimer radialement une pièce conductrice disposée suivant l'axe du cylindre. Le brevet américain îî° 3 196 64-9 décrit un dispositif de formage électromagnétique de métal sous me tension induite magnétiquement » Ce brevet prévoit de disposer un enroulement 20 plat en spirale entre la pièce à former et un enroulement secondaire. Le brevet américain N°- 3 998 081 décrit un dispositif • ' permettant d'exercer des forces de traction électromagnétiques sur une pièce de matière conductrice, dispositif qui présente 25 un enroulement qui ëst tout d'abord alimenté par un courant de grande amplitude afin de créer un champ électromagnétique répulsif à impulsions de montée lente en intensité pour empêcher la déformation de la matière conductrice, cette opération étant suivie par l'envoi d'impulsion de courant de faible amplitude 30 afin de supprimer le premier champ et de créer un flux électromagnétique qui exerce^ sur le serpentin et la pièce à former, des forces de traction suffisantes pour éliminer les bosses que présente ladite pièce. Ce brevet décrit également l'utilisation de plusieurs serpentins présentant une forme telle 35 qu'ils puissent jouer le rôlé de dispositifs de concentration de flux afin de diriger les forces électromagnétiques vers les zones désirées de la pièce pour supprimer les bosses. Conformément à l'invention, un enroulement secondaire à un tour présente une forme telle qu'il permet de concentrer .2 2374769 des lignes de flux électromagnétiques créées par deux enroulements primaires se correspondant en amplitude et en fréquence, le flux ainsi créé exerçant une force de traction dans une direction axiale par rapport à l'enroulement secon-5 daire. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressor-tent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au 10 dessin annexé. La fig. 1 est un diagramme synoptique du circuit électrique du dispositif de l'invention, la pièce qui est soumise aux forces de traction étant représentée partiellement en perspective. 15 La fig. 2 est un diagramme illustrant la variation, en fonction du temps de l'intensité ou amplitude de la combinaison d'impulsions de courant à montées lente et respectivement rapide qui traversent un dispositif de concentration de flux. 20 La fig. 3 est un diagramme analogue à celui de la fig. 2 mais illustrant une combinaison différente desdits deux courants. La fig. 4- est un arrachement en perspective et partiellement en coupe du dispositif de concentration de 25 flux de l'invention. La fig. 5 est une coupe latérale prise suivant la ligne V-V de la fig. 4. La fig. 6 est une vue d'extrémité prise suivant la ligne VI-VI de la fig. 5* 30 fig* 7 est une coupe prise suivant la ligne VII-VII de la fig.5» La fig« 8 est une coupe latérale prise suivant la ligne VIII-VIII de la fig. 4. La fig* 9 est une coupe-élévation latérale prise d'une 35 façon analogue à la fig. 5 illustrant la partie inférieure droite d'une variante du dispositif de l'invention. La fig» 10 est une coupe latérale analogue à la fig. 9 d'une autre variante de l'invention. La fig. 11 est une coupe-élévation d'un autre mode 3' - " . 2374769 de réalisation de l'invention monté sur une tête amovible. la fig. 12 est une coupe prise suivant la ligne XII-XH de la fig. 11. La fig. 13 est une coupe prise suivant la ligne XIII-XIII de la fig. 12. Pour effectuer une opération de traction électromagnétique, on utilise tin panneau de commande 10 qui présente des organes permettant d'actionner une tête amovible 12 qui est utilisée pour exercer des forces de traction sur une matière ou pièce conductrice 14* Le panneau de commande 10 renferme un dispositif logique ou de commande 16 qui est prévu pour délivrer tout d'abord une impulsion de courant 18 de grande amplitude et de montée rapide en intensité, impulsion qui peut être émise par des condensateurs non représentés. Ce courant traverse des conducteurs 20 pour arriver à un premier enroulement primaire 22 prévu dans la tête 12 et enroulé autour d'un enroulement secondaire 24. Ce courant à montée lente en intensité crée un champ dans l'enroulement secondaire et des lignes de flux qui ont tendance à pousser la pièce conductrice 14 de façon à l'éloigner de l'enroulement secondaire. Ce courant à montée lente en intensité permet d'empêcher le champ d'atteindre un seuil de déformation. A l'instant approprié, pendant le passage du courant de faible montée en inten-sitéT le dispositif de commande coupe ce courant et délivre un courant 26 de montée rapide qui traverse des conducteurs 28 pour atteindre un second enroulement primaire 30 qui est également enroulé autour de l'enroulement secondaire 24. Ce courant est déphasé de 180° par rapport au premier courant de montée lente en intensité et ce courant de polarité inverse, qui agit sur l'enroulement secondaire, supprime rapidement le champ de façon à créer une force électromagnétique de traction suffisamment intense pour déformer une pièce, ou pour débosseler une pièce par traction. Un dispositif de concentration de flux 32, comme illustré aux fig. 1, 4, 5, 6, 7 et 8, comprend un enroulement secondaire 24 présentant m organe cylindrique 34 dans lequel est ménagée une rainure longitudinale 36 dans la paroi cylindrique. Cet organe présente un trou ou alésage 38 de diamètre important et une paroi d'épaisseur faible. Une tête solide 4 2374769 conductrice 40, dans ce mode de réalisation, fait partie intégrante de l'organe cylindrique ; toutefois, elle peut constituer un organe distinct, à condition que les deux organes soient reliés électriquement. La tête 40, conformée 5 en tronc de cône, présente un diamètre plus grand que celui de l'organe cylindrique 34. Une rainure 42 est ménagée radia-lement en travers de la tête, d'un côté à l'autre de celle-ci, cette rainure présentant sur la moitié de la tête, une partie élargie 44. La rainure ménagée dans la tête est alignée par 10 rapport à la rainure 36 ménagée dans l'organe cylindrique 34, la partie élargie 44 de la tête 40 étant prévue du même côté que la rainure 36. Un organe conducteur 46 formant pont est reçu dans une rainure transversale 48 de façon à réaliser un contact électri-15 que intime avec la tête 40, et cet organe 46 peut être maintenu en place d'une quelconque façon connue,tel3eque par soudage ou • par "brasâge ces deux procédés n'étant indiqués qu'à titre d'exemples non limitatifs. L* enroulement secondaire 24 est de préférence réalisé en cuivre et le pont 46 en un alliage 20 de cuivre et de béryllium. L'alliage de cuivre et de béryllium présente sensiblement la même conductivité que le cuivre mais résiste mieux à la déformation. Le pont 46 peut faire partie intégrante de la tête 40 au lieu de constituer un organe distinct, mais d'autres matières conductrices ou combinaisons 25 de matières conductrices peuvent être utilisées. Le diamètre important de l'alésage ménagé dans le cylindre 34, de façon à obtenir une épaisseur de paroi relativement mince, conduit à de meilleurs résultats en ce qui concerne la concentration du courant induit dans 1'enroulement secondaire au niveau de la 30 tête 40 à l'extrémité du cylindre.. On pense que l'épaisseur de la paroi du cylindre crée une situation telle que le courant induit traverse l'intérieur de cet organe vers la tête 40 au lieu de circuler autour du cylindre 34 où le courant circule alors presque totalement sur la surface du 35 secondaire, comme cela est le cas dans un procédé de formage sous pression à axe central, avec un enroulement secondaire à un tour constitué par un organe présentant une paroi épaisse et un alésage de faible diamètre. Le premier enroulement primaire 22, destiné ,à recevoir 5 2374769 le courant électrique 18 de grande amplitude et à montée lente, est de préférence enroulé autour de la périphérie 50 de la partie cylindrique 54 de 1'enroulement secondaire 24 et est encastré dans un organe 52 réalisé en matière plasti-5 que. Le second enroulement primaire 30 alimenté par le courant électrique 26 à montée rapide est de préférence enroulé dans une gorge 54 en forme de spirale ménagée dans un organe conducteur d'insertion annulaire ou bague 56. Cette bague.56 présente une taille telle qu'elle peut venir 10 au contact de l'alésage interne 38 du cylindre 34 et elle est disposée au voisinage de la tête 40. Une encoche 58 est ménagée dans la bague 56 sur toute sa longueur et l'encoche 58 est prévue alignée avec la rainure 36 ménagée dans l'organe cylindrique 34. L'organe annulaire ou bague 56 est encastré 15 dans une pièce non conductrice 60 de matière plastique qui remplit tout l'intérieur du cylindre à l'exception d'un passage axial 62. Dans ce mode de réalisation préféré du dispositif de l'invention, les deux enroulements primaires 22 et 30 sont prévus de part et d'autre de l'organe cylindrique 34 et la 20 paroi joue le rôle d'un écran pour empêcher qu'une tension élevée soit induite dans le premier enroulement primaire 22 lorsque l'impulsion de courant à montée rapide traverse le second enroulement primaire 30. La fig. 9 illustre tin autre mode de réalisation du 25 dispositif de l'invention présentant un organe cylindrique 34a formant un enroulement secondaire et présentant un diamètre externe plus grand 64, voisin d'une partie 40a formant tête et d'un organe 46a formant pont. Le diamètre externe agrandi 64 présente une gorge 66 -en forme de spirale. 30 Un premier enroulement primaire 22a est enroulé autour du diamètre externe 50a de l'enroulement que constitue le cylindre 34a, de façon à recevoir un courant d'amplitude élevée et: à montée lente, et un second enroulement primaire 30a, prévu pour recevoir un courant de faible amplitude et à montée rapide, est 35 disposé dans la gorge 66. Ainsi, les deux enroulements primaires 22a et 30a sont enroulés autour du cylindre 34, l'enroulement primaire 32a permettant de faire arriver l'impulsion de courant à montée rapide au voisinage de la tête 40a, à l'extrémité dudit enroulement. 6 2374769 La fig» 10 illustre un autre mode de réalisation du dispositif de l'invention dans lequel un premier enroulement primaire 22b est enroulé autour de la périphérie 50b de la pièce cylindrique 34b formant un enroulement secondaire 24b, /\ mm » 5 ce mode de réalisation comprenant une tête intégrée 40]b avec un organe 46b formant pont prévu à l'extrémité du cylindre 34b. Le diamètre interne de l'organe cylindrique est élargi en 68 de façon à former une gorge en spirale 70 dans laquelle un second enroulement primaire 3°b est enroulé. Le premier 10 enroulement primaire 22b est encastré dans de la. matière plastique 52b et l'alésage interne 38b_ du cylindre est rempli de matière plastique 60b. Les fig» 11, 12 et 13 illustrent un autre mode de réalisation du dispositif de concentration de flux de l'invention, 15 désigné ici par la référence 72. Ce dispositif de concentration de flux est monté de façon amovible sur une tête amovible 74. Le dispositif de concentration de flux présente un enroulement secondaire à un seul tour, désigné dans son ensemble par la référence 76, cet enroulement étant constitué par un organe 20 cylindrique 78 présentant un grand alésage et par un organe 80 formant tête, prévu intégré à l'une des extrémités de l'organe cylindrique 78. Une rainure 82 est ménagée ràdialement en travers de la tête 80 et la rainure 82 est alignée avec une rainure 84 qui s'étend sur toute la longueur de l'organe 25 cylindrique 78. La rainure 82, ménagée en travers de la tête 80, présente une partie élargie, comme illustré en 86 et un organe 88 formant pont est disposé perpendiculairement à ladite rainure 82. Un premier enroulement primaire 90, formé par un fil de gros diamètre, est enroulé autour de la périphérie 30 92 de l'organe cylindrique 78 pour former de nombreux tours, et est encastré dans une pièce de matière plastique 94 qui est entourée par une autre couche de matière plastique 96. Les extrémités de l'enroulement primaire 90 sont reliées à des conducteurs 98 qui sont eux-mêmes reliés à des organes de 35 réception 100. Un enroulement primaire 102 est enroulé dans une gorge 104 en forme de spirale, ménagée dans une "bague annulaire conductrice 106 qui est en contact avec la partie cylindrique de l'organe 78 formant l'enroulement secondaire. La bague annulaire 106 présente une encoche longitudinale 108 sur un de 2374769 ses côtés, encoche longitudinale 108 qui est alignée avec la rainure 84 ménagée dans la paroi cylindrique. Les extrémités du second enroulement primaire 102 sont reliées à des conducteurs 110 qui sont eux-mêmes reliés à des organes de réception 5 112, La bague annulaire 106 et les deux' organes de réception 100 et 112 sont encastrés dans une pièce de matière plastique 114. La tête amovible 74 présente deux doigts, saillants de grande taille 116 afin de réaliser un contact électrique dans des organes de réception 100 et présente une paire de doigts 10 saillants de plus faible taille 118 afin de réaliser un contact électrique dans les organes de réception 112. La tête 74 présente également une jupe annulaire-120, réalisée en matière plastique qui permet de mieux aligner la tête 74 et le dispositif de concentration de flux. Ce dispositif de concentration 15 de flux est relié de façon amovible à la tête 74 à l'aide d'une vis 122 et d'un écrou 124. Une gaine 126 réalisée en matière plastique isole la vis 122 dé l'enroulement secondaire 76. L'invention n.'est pas limitée aux exemples de 20 réalisation, représentés et décrits en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. 8 2374769 REVENDICATIONS 1 - Dispositif de concentration de flux pour exercer des forces de traction électromagnétiques sur des pièces réalisées en matière conductrice, caractérisé en ce qu'il 5 comprend des organes pour créer des lignes de force électromagnétiques de répulsion à montée lente en intensité à partir d'un enroulement secondaire présentant la forme d'un cylindre, et des organes pour supprimer rapidement ces lignes électromagnétiques de force afin de créer une grande force de traction 10 électromagnétique à montée élevée en intensité au niveau de l'enroulement secondaire et des moyens prévus à l'intérieur dudit enroulement pour que la force de traction s'exerce suivant l'axe de l'enroulement secondaire. 2 - Dispositif de concentration de flux pour exercer 15 des forces électromagnétiques sur une pièce conductrice, caractérisé en ce qu'il comprend : - un premier enroulement primaire disposé autour d'un enroulement secondaire à un seul tour, ledit enroulement secondaire présentant des moyens pour concentrer 20 le flux afin d'exercer une force électromagnétique dans taxe direction axiale par rapport à cet enroulement secondaire, - un second enroulement primaire prévu autour de l'enroulement secondaire, 25 - des moyens pour faire arriver un courant électrique de grande amplitude et à montée lente au premier enroulement primaire, et - des moyens pour faire arriver line impulsion de courant électrique de polarité inverse et à montée rapide 50 au second enroulement primaire afin de créer un flux électromagnétique exerçant des forces de traction» 3 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les deux enroulements primaires sont disposés autour de la surface externe de l'enroulement secondaire, le second 35 enroulement primaire étant prévu au voisinage d'une extrémité de l'enroulement secondaire. 4- - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que supplément airement l'un des deux enroulements 9 23?4769 primaires est enroulé autour de la surface externe de l'enroulement secondaire et en ce que l'autre enroulement primaire est enroulé au voisinage de la surface interne de l'enroulement secondaire. 5 5 - Dispositif suivant la revendication 4-, caractérisé en ce que le second enroulement primaire est disposé au voisinage de la surface interne et également au voisinage d'une extrémité de l'enroulement secondaire» 6 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé 10 en ce que la surface interne de l'enroulement secondaire présente une gorge radiale en forme de spirale dans laquelle est disposé le second enroulement primaire. 7 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend supplément air ement un organe annulaire 15 conducteur pour venir au contact de la surface interne de l'enroulement secondaire, cet organe présentant des gorges externes en forme de spirale dans lesquelles le second enroulement primaire est disposé, l'organe annulaire présentant une encoche axiale sur l'un de ses côtés. • • 20 8 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'amplitude du courant électrique à montée rapide qui est envoyé au second enroulement primaire est comprise . " entre environ 50 et environ 100 % de l'amplitude du courant électrique à montée lente» . 25 9 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens prévus pour concentrer le flux afin d'exercer des forces électromagnétiques de. traction contre un cylindre formant l'enroulement secondaire à un seul tour, présentant un gros alésage, une tête de matière conductrice 30 prévue au voisinage de l'extrémité du cylindre, une rainure étant ménagée radial ement en travers de cette tête, et un organe conducteur formant pont s'étendant perpendiculairement à la rainure ménagée dans la tête. 10 - Dispositif pour réaliser électromagnétiquement et 35 en exerçant des forces de traction le débosselage de pièces réalisées en matière conductrice, caractérisé en ce qu'il comprend î - un, enroulement secondaire présentant un organe solide conducteur de forme cylindrique dans lequel est ménagé un 10 2374769 alésage central axial de grand diamètre, une rainure longitudinale ménagée dans une paroi du cylindre, et une tête solide conductrice étant prévue pour recouvrir une extrémité du cylindre, une rainure étant 5 ménagée radialement d'un côté à l'autre de cette tête et alignée avec la rainure ménagée dans le cylindre afin de la prolonger et présentant également un organe conducteur formant pont disposé perpendiculairement à la rainure ménagée dans la tête, 10 - des moyens pour faire arriver un courant d'amplitude élevée et à faible montée dans 1'enroulement secondaire, et , - des moyens pour faire arriver un courant de polarité inverse et à montée rapide dans l'enroulement secon-15 daire afin de créer clés lignes de force électromagnéti ques de traction dans une direction axiale au niveau du pont. 11 - Dispositif suivant la revendication 10. caractérisé 11 2374769 10 20 radial ement d'un côté à l'autre de cette tête et alignée avec la rainure ménagée dans le cylindre pour la prolonger,- un organe conducteur formant pont étant en outre disposé perpendiculairement à la rainure ménagée dans la tête, - \in premier enroulement primaire destiné à recevoir un courant électrique à montée lente, cet enroulement étant prévu autour d'une surface externe de la pièce cylindrique formant 1'enroulement secondaire, - un organe d'insertion annulaire conducteur présentant une gorge externe en forme de spirale et une encoche longitudinale prévue dans line paroi, .ledit organe d'insertion étant disposé au voisinage de..la tête et d'une paroi interne du cylindre, l'encoche 4Ç étant alignée avec la rainure du cylindre, et - un second enroulement primaire destiné à recevoir un courant de polarité inverse et à montée rapide, cet enroulement étant disposé dans la gorge ménagée dans l'Organe d'insertion annulaire» 14 - Dispositif suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le pont disposé perpendiculairement à la rainure ménagée dans la tête fait partie intégrante de la tête. v 15 - Dispositif suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le pont disposé en travers de la rainure ménagée dans 25 y ■ la tête est réalisé en un alliage de cuivre et de béryllium. 16 - Dispositif suivant la revendication 13, caractérisé en ce que l'organe d'insertion annulaire est monté dans m organe en matière plastique. 17 - Dispositif suivant la revendication 16, caractérisé 30 en ce que, supplément air ement, l'organe en matière plastique et l'organe d'insertion sont montés de façon amovible à l'intérieur de la pièce cylindrique formant l'enroulement secondaire et en ce'qu'il comprend de plus des moyens pour fixer l'organe d'insertion et l'enroulement secondaire l'un à l'autre. 35 18 - Dispositif suivant l'une des revendications 16 et 17, caractérisé en ce qu'il comprend de plus des moyens pour le relier rapidement à une tête amovible. 19 - Procédé de fabrication d'un dispositif de concentration de flux pour exercer une forcé de traction sur une 12 2374769 pièce conductrice, caractérisé en ce qu'il consiste : - à former un cylindre creux conducteur présentant un alésage de grand diamètre et une tête réalisée en une matière conductrice et solide recouvrant une extrémité du cylindre, - à ménagpr radial ement une rainure en travers de la tête et se prolongeant dans un côté du cylindre, - à disposer un organe conducteur perpendiculairement à la rainure ménagée dans la tête, - à disposer un enroulement primaire autour de l'organe cylindrique, - à réaliser un organe annulaire pouvant être reçu dans l'alésage du cylindre, ainsi que des gorges externes en forme de spirale et une raimare longitudinale dans l'un des côtés de ce cylindre, - à disposer un second enroulement primaire dans lesdites gorges ménagées dans l'organe annulaire, - à introduire l'organe annulaire ainsi que l'enroulement dans l'alésage du cylindre, et - à remplir cet alésage de résine» 20 - ï'rocédé de débosselage d'une pièce conductrice, caractérisé en ce qu'il consiste : - à former un enroulement secondaire constitué par un organe cylindrique creux présentant un alésage de grand diamètre, par une tête prévue à une extrémité dudit organe cylindrique, une rainure étant ménagée radialement en travers de la tête et dans une paroi de l'organe cylindrique, et un organe formant pont étant disposé perpendiculairement à la rainure ménagée dans la tête, - à enrouler un fil pour former un enroulement primaire autour de l'organe cylindrique, - à enrouler un fil en spirale au voisinage du diamètre interne de l'organe cylindrique et de la tête pour former un second enroulement primaire, - à disposer la tête contre une pièce dont on désire enlever les bosses, l'organe formant pont étant disposé au voisinage de la bosse, - à faire arriver un courant d'amplitude élevée et à 13 2374769 montée lente dans le premier.enroulement, à faire arriver ensuite un courant de polarité inverse, d'amplitude plus faible et à montée rapide dans le second enroulement afin de créer des lignes de flux annulant le premier courant , ces lignes de flux exerçant des forces, dans la direction de la tête de l'enroulement secondaire, pour déboss'eler la pièce.