Brevet FR2387706A1 — publié le 19781117

La présente invention concerne d'une manière générale la fabrication, à partir de flans circulaires convenablement découpés au préalable dans un feuillard métallique, de boîtes métalliques du type communément dit à fond embouti, c'est-à-dire de boîtes métalliques dont le fond fait corps avec la paroi latérale, et vise plus particulièrement, mais non exclusivement, celles de ces boîtes métalliques dont le rapport de la hauteur sur le diamètre est globalement compris entre environ 1 et environ 1,5, tel que c'est le cas pour certaines au moins des boites couramment mises en oeuvre pour le conditionnement de conserves, qu'il s' agisse de fruits ou de légumes. Suivant une première technique connue pour la fabrication de telles boites, communément désignée par le sigle DRD, on procède essentiellement par emboutissage. Un tel emboutissage, qui se fait en une ou plusieurs passes, se traduit par un seul travail en surface du flan auquel il est appliqué, l'épaisseur de ce flan se conservant pour l'essentiel tout au long de ce travail, abstraction faite de l'épaisseur apparaissant inévitablement à la partie haute de l'ébauche qui en résulte. Cette technique d'emboutissage, qui ne nécessite avantageusement pour sa mise en oeuvre que des investissements relativement légers, est bien adaptée au cas où le rapport de la hauteur au diamètre de telles boites est inférieur à l'unité, comme c'est le cas pour certaines autres boîtes utilisées pour le conditionnement de conserves, et en outre, elle autorise, pour le flan initial, un choix d'épaisseur et/ou de qualité convenant tout particulièrement à un tel cas, pour lequel le fond de boite obtenu doit être en mesure de suivre les déformations engendrées par les opérations de stérilisation thermique qu'il est usuel d'appliquer à de telles conserves, sans pour autant diminuer les performances d'un tel fond de boîte. Sa mise en oeuvre soulève par contre des difficultés techniques en général difficilement surmontables lorsque ce rapport hauteur/diamètre est supérieur à l'unité. Il faut en effet prévoir alors une pluralité de passes d' emboutissage successives, compte tenu des limites de déformation en surface que chacune de ces passes est en mesure d'assurer individuellement. Or il est usuel de travailler un flan déjà muni en surface d'un revêtement protecteur susceptible de constituer le rev8te- ment protecteur définitif de la boîte à tirer de ce flan, et il est clair que chaque passe d'emboutissage qui lui est appliquée est susceptible d'en entraîner la dégradation, et le risque est d'autant plus grand si un tel flan doit subir une successinde telles passes d'emboutissage. En outre, la cadence à laquelle ces passes d'emboutissage peuvent etre appliquées à un même flan est relativement limitée. Enfin, le flan travaillé, moyennant les réserves faites cidessus, ne variant pratiquement pas d'épaisseur, son diamètre initial, communément dit diamètre de coupe, doit, pour l'obtention d'un diamètre final de boite déterminé, être relativement élevé, ce qui entraîne, dans le feuillard dans lequel de tels flans sont découpés, des chutes importantes, se traduisant par une consommation de matière notable et donc relativement dispendieusb Une deuxième technique déjà connue pour la fabrication de boîtes métalliques à partir de flans circulaires, communément désignée par le sigle DWI, consiste, après 1'application d'une ou plusieurs passes d'emboutissage à un tel flan, de terminer le travail de celui-ci par une ou plusieurs passes d'étirage au cours desquelles ce flan est travaillé en volume, et non plus en surface comme précédemment, compte tenu de l'affinement en épaisseur dont il est alors l'objet. Cette technique, qui a par contre l'inconvénient de nécessiter des investissements relativement lourds, a pour avantage de permettre économiquement l'obtention de boîtes à parois particulièrement fines, à partir de surcroît de flans à diamètre de coupe relativement réduit, ce qui se traduit globalement pour l' obtention de boites de diamètre déterminé, par une consommation de matière moindre que dans le cas de la technique précédente. Du fait de l'étirage qui la caractérise, cette technique convient tout particulièrement à la fabrication de boites dont le rapport de la hauteur au diamètre est supérieur à environ 1,5, comme c'est le cas par exemple pour les boîtes utilisées au conditionnement de certaines boissons, et notamment de la bière. Elle est d'autant mieux adaptée à une telle application que, dans ce cas, une telle boîte doit pour l'essentiel être en mesure de résister à une pression interne relativement modérée et qu'elle peut se satisfaire à cet égard d'épaisseurs de paroi relativement réduites. Ce n'est évidemment pas le cas pour le conditionnement de conserves, pour lequel au contraire les boîtes mises en oeuvre doivent être en mesure de résister aussi bien à la pression qu'à la dépression interne dont elles sont l'objet au cours du refroidissement consécutif au processus de stérilisation thermique qui leur est usuellement appliqué, comme rappelé ci-dessus. En bref, pour la fabrication de boîtes dont le rapport de la hauteur au diamètre est inférieur à I, qui est plus couramment le domaine de boites propres au conditionnement de conserves, la technique d'emboutissage DRD est la mieux adaptée, tandis que la technique d'emboutissage-étirage DWI, plus dispendieuse en investissement, convient alors moins bien compte tenu de la nécessité qu'il y a d'avoir dans ce cas des épaisseurs de paroi relativement élevées, ce qui ne permet pas alors de tirer tout le profit d'une telle technique d'emboutissage-étirage, et, au contraire, pour la fabrication de boîtes dont le rapport de la hauteur au diamètre est supérieur à 1,5, qui est le domaine de boîtes plus particulièrement destinées au conditionnement de boissons gazeuses, la technique d'emboutissage-étirage DWI est la plus adaptée, tandis que la technique d'emboutissage seul D2D se trouve alors mal adaptée en raison notamment de la grosse consommation de matière qu'elle entraîne et des difficultés résultant de la succession répétée de passes d'emboutissage qu'elle nécessite. Reste le domaine des boites dont le rapport de la hauteur au diamètre est globalement compris entre environ 1 et environ 1,5, pour lequel un choix difficile est à faire entre les deux techniques DRD et DWI succinctement étudiées ci-dessus, notamment dans le cas oh il s'agit de boites destinées au conditionnement de conserves. Pour résoudre ce problème il a déjà été proposé, suivant une technique communément désignée par le sigle DIR, d'appliquer successivement au flan travaillé au moins une opération d'emboutissage, une opération d'étirage, et à nouveau une opération d' emboutissage, ou autrement dit, suivant sensiblement une combinaison des deux techniques DRD et DWI précédemment étudiées, de terminer le travail d'un tel flan par une opération d'emboutissage. Mais, suivant les modalités usuellement proposées pour 1' application de cette technique DIR, telles que décrites notamment dans le brevet français No 74 44363 publié sous le No 2.226.227, la prééminence est donnée à l'opération d'étirage, le taux d'étirage appliqué au flan travaillé étant couramment au moins égal à 35 %, ce qui apparente cette technique à la technique d'emboutissage étirage DWI plutôt qu'à la technique d'emboutissage seul DRD. En pratique, et du fait de la large part qu'elle fait à l'opération d'étirage, cette technique DIR emprunte à la technique DWI l'avantage de permettre pour le flan initial un diamètre de coupe relativement réduit, car l'épaisseur initiale est plus forte, et donc des consommations de matière relativement modérées. Pour fixer les idées, il est possible de préciser que, les conditions étant égales par ailleurs, le diamètre de coupe nécessaire en application de cette technique DIR est avantageusement voisin de celui nécessaire en application de la technique DWI, et est donc inférieur à celui nécessaire en application de la technique DRD, Mais, en raison également de la part importante faite à l'étirage, cette technique DIR emprunte aussi à la technique DWI l'inconvénient de nécessiter des investissements relativement lourds. Elle lui emprunte également, pour la même raison, d'une part l'inconvénient de ne pas permettre la mise en oeuvre d'un flan déjà muni d'un revêtement protecteur, un tel revêtement ne pouvant manquer de se trouver irrémédiablement détérioré lors d' un tel étirage, et d'autre part l'inconvénient de nécessiter, au cours de cet étirage, une lubrification particulière du flan travaillé imposant ultérieurement un lavage de celui-ci, au prix d' un cotit supplémentaire. Enfin, avec cette technique DIR, le flan travaillé devant autre en mesure de supporter un étirage important, le matériau constitutif de ce flan doit nécessairement présenter des caractéristiques de malléabilité difficilement conciliables avec les caractéristiques de flexibilité élastique que doit au contraire présenter, pour les raisons exposées ci-dessus, le fond des bottes métalliques destinées au conditionnement de conserves. il en résulte que si cette technique DIR est, comme la technique D-I, particulièrement intéressante pour la fabrication de boîtes métalliques dont le rapport de la hauteur au diamètre est supérieur à environ-1,5, comme c'est le cas pour les boites usuellement utilisées pour le conditionnement de boissons gazeuses, elle demeure mal adaptée, aussi bien pour concurrencer la technique DRD pour la fabrication de boîtes dont le rapport de la hauteur au diamètre est inférieur à 1, que pour la fabrication de boîtes dont le rapport de la hauteur au diamètre est globalement compris entre I et 1,5, notamment dans le cas où il s'agit de boîtes destinées au conditionnement de conserves. La présente invention a notamment pour objet un procédé particulièrement adapté à ces deux domaines d'application ; elle a encore pour objet une boîte obtenue en application d'un tel procédé. Gomme la technique DIR succinctement étudiée ci-dessus, le procédé suivant l'invention est du genre suivant lequel, pour la fabrication d'une boîte métallique à partir d'un flan circulaire, on applique successivement à ce flan au moins une opération d'emboutissage, une opération d'étirage, et à nouveau une opération d'emboutissage, mais, et il s'agit là de sa caractéristique, on y limite à au plus 25% le taux de réduction d'épaisseur résultant de l'opération d'étirage, dit ci-après taux d'étirage. Par ce taux d'étirage réduit, le procédé suivant l'invention, qui s'apparente bien plus à la technique DRD qu'à la technique DWI, autorise la mise en oeuvre de flans avantageusement munis d'un revêtement protecteur, au prix il est vrai, pour un tel flan, d'un diamètre de coupe légèrement supérieur à celui qui pourrait être mis en oeuvre dans les mêmes conditions en application de la technique DIR succinctement étudiée ci-dessus mais avantageusement inférieur à celui qui, également dans les mimes conditions, serait par ailleurs nécessaire en application de la technique DRD. En outre, ltétirege mis en oeuvre au cours du procédé suivant l'invention demeurant faible, il est possible de pratiquer cet étirage sans une lubrification particulière du flan travaillé, et ainsi d'éviter la nécessité d'appliquer ultérieurement à ce flan une quelconque opération de lavage. De plus le procédé suivant l'invention s'acconode avantageusement de matériaux de qualités plus courantes que celles nécessitées pour la mise en oeuvre de la technique DIR succinctement étudiée ci-dessus, qui peuvent être identiques à ceux susceptibles d'être travaillés par la technique d'emboutissage seul DXD. Enfin, le procédé suivant l'invention ne nécessite pas d' investissements particulièrement élevés, compte tenu de surcroît de ce qu'il peut aisément être mis en oeuvre sur une ligne usuellement utilisée à la mise en oeuvre de la technique d'emboutissage seul DRD, par adaptation sur une telle ligne d'un simple poste d'étirage. En raison du faible taux d'étirage mis en oeuvre, l'étirage peut d'ailleurs être combiné à un emboutissage, c'est-àdire être réalisé simultanément à un tel emboutissage, à l'aide d'un meme outillage. En bref, la technique du procédé suivant 11 invention marie avantageusement les avantages des techniques d'emboutissage seul DRD et d'emboutissage étirage DWI sans en présenter les inconvénients. Elle permet donc avantageusement l'accès à l'étirage du domaine usuellement réservé à ce jour à la technique d'emboutissage seul DRD, c'est-à-dire du domaine correspondant aux boîtes dont le rapport de la hauteur au diamètre est globalement inférieur à l'unité, et/ou, par adjonction d'un poste d'étirage, de reporter facilement, avec des équipements classiques, la limite supérieure usuelle de cette technique d'emboutissage seul DRD, en donnant accès à cette technique au domaine des boîtes dont le rapport de la hauteur au diamètre est compris entre environ 1 et environ 1,5, notamment dans le cas oû de telles boîtes sont destinées au conditionnement de conserves. lies caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels la figure 1 est une vue en coupe d'un flan circulaire propre à la réalisation d'une boîte métallique suivant la technique dite DIR analysée ci-dessus les figures 2 à 4 sont des vues de ce flan au cours des opérations successives d'emboutissage, d'étirage, et d'emboutissage final qui lui sont appliquées, la figure 4 étant à échelle réduite vis-à-vis des précédentes. la figure 5 reprend à échelle supérieure le détail de la figure 4 repéré par un encart V sur cette figure 4~ les figures 6 à 10 sont des vues respectivement analogues à celles des figures 1 à 5 et se rapportent au procédé suivant l' invention la figure Il est une vue partielle en élévation de l'ex trémité de travail du poinçon mis en oeuvre au cours de la phase d'étirage que comporte le procédé suivant l'invention. Les figures 1 à 5 se rapportent à la technique DIR succinctement analysée ci-dessus, telle que décrite notamment dans le brevet français No 73 44363 publié sous le No 2.226.227. Partant d'un flan initial en métal 10 de contour circulaire, d'épaisseur El et de diamètre de coupe DI, figure 1, on applique d'abord à ce flan une passe d'emboutissage au terme de laquelle il a globalement la configuration d'une ébauche en forme de coupe 11, de diamètre interne D'l et de hauteur HI, figure 2. Une opération d'emboutissage se traduisant essentiellement par un travail en surface du flan auquel elle est appliquée, l'épaisseur de paroi de l'ébauche 11 ainsi obtenue est globalement égale à l'épaisseur El du flan initial, notamment en ce qui concerne son fond 12. En réalité, une telle opération d'emboutissage confère à la surface extérieure de la paroi latérale d'une telle ébauche Il une certaine conicité conduisant à une surépaisseur à la partie haute de cette paroi latérale, mais pour la simplicité de l'exposé, et une meilleure clarté des dessins, ce fait sera ici, volontairement, momentanément ignoré. On soumet ensuite l'ébauche Il à une opération d'étirage au cours de laquelle sa paroi latérale 13 passe entre une filière annulaire et un poinçon qui en affinent l'épaisseur. Au terme de cette opération d'étirage est ainsi obtenue une nouvelle ébauche en forme de coupe 14, figure 3, de diamètre interne D'l identique à celui de l'ébauche Il dont elle est issue, et de hauteur '1 supérieure à celle H1 de cette ébauche 11. L'épaisseur El du fond 15 de l'ébauche 14 est égale à celle du fond 12 de l'ébauche Il dont est issue la précédente, mais, en raison de l'étirage dont elle a été l'objet, l'épaisseur el de sa paroi latérale 16 est inférieure à l'épaisseur El en question. E lie rapport 1-el définit le taux d'étirage appliqué au El flan travaillé. Suivant la technique DIR, ce taux d'étirage est au moins de 35 %, et il est le plus souvent supérieur. Enfin, on applique à l'ébauche 14 une opération finale d' emboutissage au terme de laquelle, figure 4, est obtenue une botte 18 présentant globalement la configuration finale recherchée, exception faite de joncs concentriques éventuels dans sa paroi de fond 19 et/ou de moulures annulaires éventuelles dans sa paroi latérale 20. Suivant la technique DIR décrite dans le brevet français mentionné ci-dessus, la phase d'emboutissage finale est conduite avec un poinçon présentant latéralement, à distance de son extrémité libre, un chanfrein tronconique de hauteur très courte, et la paroi latérale 20 de la boîte 18 obtenue présente, à distance de la paroi de fond 19, un chanfrein 21 qui forme une zone de transition abrupte entre une portion supérieure le long de laquelle la paroi latérale 20 a une épaisseur égale à l'épaisseur e1 de la paroi latérale 16 de l'ébauche 14 précédente, et une portion inférieure le long de laquelle, en continuité avec la paroi de fond 19, la paroi latérale 20 a-une épaisseur égale à l'épaisseur El du fond 15 de ladite ébauche 14. Conjointement, la paroi de fond 19 de la boîte 18 ainsi obtenue a une épaisseur globalement égale à l'épaisseur El du flan initial 10, son diamètre interne est le diamètre dl recherché, et sa hauteur est une hauteur H"1 supérieure à la hauteur B'1 de la coupe 14 dont elle est issue. De préférence, et tel que représenté à la figure 4, la phase d'emboutissage finale conduit conjointement à la formation, le long du bord libre de la boîte 18 obtenue, d'un collet 22, qui est globalement dirigé radialement vers l'extérieur, et auquel est appliquée une opération de détourage. lies figures 6 à 10 illustrent, en correspondance avec les figures 1 à 5, le procédé objet de la présente demande. Pour une meilleure compréhension de celui-ci, il a été supposé qu'il était appliqué à la fabrication d'une botte 38 de diamètre interne d2, d'épaisseur de paroi latérale e2, et de hauteur H"2 respectivement égaux au diamètre dl, à l'épaisseur de paroi latérale el, et à la hauteur H"1 de la boîte 18 obtenueevec le flan 10 précédent. Suivant l'invention, pour l'obtention d'une telle boîte 58, on part d'un flan initial 30, figure 6, ayant un diamètre de coupe D2 supérieur à celui D1 du flan 10 précédent, et une épaisseur E2 inférieure à celle El de ce flan 10. Comme précédemment, on applique d'abord au flan 30 une opé- ration d'emboutissage, figure 7, en une passe, tel que représenté en trait plein sur cette figure 7, ou en deux ou plusieurs passes, tel qu'il y est schématisé en traits interrompus, au terme de la quelle est obtenue une ébauche en forme de coupe 31 de diamètre interne D'c et de hauteur H2. S'agissant d'une opération d'emboutissage, l'épaisseur de la paroi de fond 32 de l'ébauche 31 et celle de sa paroi latérale 33 sont sensiblement égales à l'épaisseur E2 du flan initial 30. En pratique, et pour des raisons qui apparaitront ci-après, la hauteur H2 de cette ébauche 31 est supérieure à la hauteur H1 de l'ébauche 11 obtenue par embo utissage du flan initial 10 pré cédentt daUs la mesure où les diamètres dlemboutissage D'I et D'2 sont ldentlques. Comme précédemment, onapplique ensuite à l'ébauche 31 une opération d'étirage à l'issue de laquelle, figure ti, est obtenue une nouvelle ébauche en forme de coupe 34 ayant même diamètre interne D'2 que la précédente, mais ayant une épaisseur de paroi e2 réduite. Suivant l'invention, le taux d'étirage théorique, ou taux de réduction d'épaisseur de paroi défini comme étant égal à E2-e2 est inférieur à 25 %. De préférence, ce taux d'étirage théorique est compris entre 10 et 20 %. En pratique ce taux d'étirage peut cependant être nul, si seul est recherché un simple calibrage de l'ébauche emboutie traitée, ayant pour but de ramener à la partie haute de la paroi latérale de cette ébauche la matière formant en raison même de 1' emboutissage précédent, et tel que mentionné ci-dessus, une surépaisseur progressive en cône de cette paroi latérale. Quoi qu'il en soit, la paroi de fond 35 de l'ébauche 34 a toujours dans ce cas une épaisseur sensiblement égale à l'épaisseur E2 du flan initial 30, et compte tenu de l'étirage moindre, sa hauteur H'2 est redevenue sensiblement égale à celle H'1 de 1' ébauche 14 comparable obtenue précédemment à partir du flan 10. Suivant cependant une caractéristique de la présente invention, le poinçon 37 utilisé pour la conduite de cette opération d'étirage, figure 11, a une surface extérieure dont l'extrémité, seule représentée sur cette figure 11, est globalement troncoeique et présente par exemple une conicité C comprise entre 5 et 30 minutes. Il en résulte que la paroi latérale 39 de l'ébauche 34 obtenue a une surface interne qui, à sa base, et en continuité avec la paroi de fond 35 de cette ébauche, est globalement tronconique, tel que visible en 40 à la figure 8. Il y a ainsi avantageusement dans ce cas une transition progressive entre l'épaisseur de paroi e2 de la portion supérieur de la paroi latérale 39 de l'ébauche 34 et l'épaisseur de paroi E2 de la paroi de fond 35 de cette ébauche 34. On applique alors à l'ébauche 34 une opération d'emboutissage finale, au terme de laquelle, surtout des modalités comparables à celles décrites précédemment, est obtenue la boîte 38 recherchée, figure 9. La transition conique progressive 40 de la paroi latérale de l'ébauche 34 à emboutir est favorable à ltobtention pour la boîte finale 38 recherchée d'une paroi latérale 42 dépourvue de tout pli ou amorce de pli longitudinal intempestif et présentant un dégradé d'épaisseur pratiquement insensible au toucher et invisible à la vue car s'étendant sur une hauteur relativement grande.Sur la figure 10 ce dégradé d'épaisseur, globalement tronconique, a été volontairement exagéré, sous la référence 43 ; il sépare une portion supérieure de la paroi latérale 42 de la boîte 38 d'épaisseur e2 d'une portion inférieure de cette paroi latérale 42 d' épaisseur E2 La base de la paroi latérale 42 de la boîte 38 obtenue reste cependant avantageusement renforcée, notamment à son raccordement avec la paroi de fond 44 correspondante, et il est ainsi possible d'y imprimer un quelconque jonc annulaire, par exemple un jonc d'empilabilité, c'est-à-dire un jonc qui, faisant saillie vers ltextérieur facilite le gerbage de la boîte qu'il affecte avec une boîte d'un même type. Bien entendu, et comme précédemment, une opération de détourage est appliquée au collet 41 de la boîte 38 obtenue. Suivant l'invention, le métal constitutif du flan initial 30 peut avantageusement être un métal muni en surface d'un revê- tement protecteur, le faible étirage auquel est soumis ce flan suivant l'invention permettant à ce revêtement de conserver ses qualités de souplesse, d'adhérence, de protection, et d'homo généit é. Il peut s'agir par exemple de fer blanc, de fer noir, ou de fer verni. Par ailleurs, et ainsi qu'on l'aura compris, l'épaisseur de la partie supérieure de la paroi latérale d'une boîte obtenue en application du procédé suivant l'invention est en pratique au moins égale à 75 % de l'épaisseur de son fond. Bien entendu la présente invention ne se limite d'ailleurs pas à la forme de mise en oeuvre décrite et représentée, mais englobe toute variante d'exécution. En particulier, lorsque le taux d'étirage à assurer est peu important, il est possible d'envisager de procéder à l'opération d'étirage correspondante simultanément avec la première opération d'emboutissage, à l'aide d'un même outillage. REVENDIGli#TI0NS 1. Procédé pour la fabrication d'une boîte métallique à partir d'un flan circulaire, suivant lequel on applique successivement à ce flan au moins une opération d'emboutissage, une opération d'étirage, et à nouveau une opération d'emboutissage, dite ci-après opération d'emboutissage finale, caractérisé en ce que, s'agissant de l'opération d'étirage, on limite le taux de réduction d'épaisseur qui en résulte à au plus 25%. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé-en ce qu'on limite le taux d'étirage à une valeur comprise entre 10 et 20*. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, l'opération d'étirage se réduisant a un simple calibrage, le taux d'étirage correspondant est nul. 4. Procédé suivant la revendication 1, et suivant lequel la conduite de l'opération d'étirage se fait à l'aide d'un poin çon, caractérisé en ce qu'on choisit pour poinçon-un poinçon dont la surface extérieure est à son extrémité globalement tronconique et présente par exemple une conicité comprise entre 5 et 30 minutes. 5. Boîte obtenue en application d'un procédé conforme à 1' une quelconque des revendications 1 à 4. 6. Boîte suivant la revendication 4, caractérisée en ce que l'épaisseur de la partie supérieure de sa paroi latérale est au moins égale à 75 % de l'épaisseur de son fond.