Brevet FR2391786A1 — publié le 19781222

La présente invention concerne un procédé de formage d'un élément métallique, dans lequel on place l'élément à former en appui contre un support présentant une empreinte qui correspond à la forme désirée, pour exercer ensuite sur une face de l'élément opposée à l'empreinte une pression de formage qui dépasse la limite élastique de l'élément. L'invention vise également un dispositif de formage favorisant l'exécution du procédé précité. On connaît divers procédés et dispositifs de formage du genre qu'on vient d'indiquer, notamment pour estamper ou emboutir des éléments métalliques à l'aide d'outils de formage pourvus d'empreintes. Par exemple, pour former des éléments en tôle, on emploie couramment une matrice en creux associée à un poinçon en relief pour mettre en forme à la presse une pièce en tôle placée entre la matrice et le poinçon. Dans certains cas, par exemple pour le formage en moyenne série de pièces en tôle d'alliage d'aluminium utilisées en construction aéronautique, on simplifie la réalisation des outillages en remplaçant le poinçon par un bloc de matériau élastique, tel que du caoutchouc, appuyé fortement à l'aide d'une presse hydraulique contre la pièce à former dans la matrice. Le principal inconvénient des systèmes de formage connus quton vient d'évoquer est de nécessiter en général l'emploi d'une presse à plateaux onéreuse et encombrante. En outre, pour le formage d'éléments tubulaires, les procédés connus de formage à la presse ne sont pas normalement applicables sans avoir recours à des outillages complexes. De tels outillages ne sont d'ailleurs pas toujours utilisables, par exemple pour fixer par épanouissement une extrémité d'un tube dans un passage d'un support. Le but de l'invention est d'éviter les sujétions qu'on vient d'indiquer, en permettant de former des éléments métalliques sans avoir recours à une presse ou à des outillages complexes et onéreux. L'invention vise un procédé de formage d'éléments métalliques, dans lequel on place l'élément à former en appui contre un support présentant une empreinte qui correspond à la forme désirée, pour exercer ensuite sur une face de l'élément opposée à l'empreinte une pression de formage qui dépasse la limite élastique de 11 élément. Selon l'invention, le procédé précité est caractérisé en ce qu'on place contre la face de l'élément opposée à l'empreinte une face d'une capacité déformable raccordée à un circuit de fluide, en ce qu'on assure contre le support l'appui d'une autre face de la capacité déformable opposée ltelement à former, et en ce qu'on exerce la pression de formage dans le circuit de fluide associé à la capacité. La pression du fluide du circuit associé à la capacité déformable est communiquée uniformément à la surface de l'élément à former dans l'empreinte du support, puisque l'autre face de la capacité est en appui ferme contre le support. On évite ainsi d'avoir à employer une presse à plateaux encombrante et onéreuse. Pour le formage en série de pièces sensiblement planes, on dispose de préférence deux supports à empreinte en regard l'un de l'autre; on place deux pieces à former en appui chacune contre l'un des supports précités dans la zone de chaque empreinte, et on dispose la capacité déformable entre les deux pièces à former. Pour le montage par épanouissement d'un tube dans un passage d'un support pourvu d'au moins une gorge annulaire en regard du tube, on engage le tube à former dans le passage précité, et on place la capacité déformable dans le tube en regard de la gorge. Comme on l'expose plus loin, les particularités qu'on vient d'indiquer permettent de réaliser commodément de manière industrielle le formage de pièces en tôle ou le raccordement de tubes métalliques par leur extrémité. L'invention vise également un dispositif pour former un élément métallique par pression contre un support présentant une empreinte qui correspond à la forme désirée, des moyens étant prévus pour exercer sur une face de l'élément opposée à l'empreinte une pression de formage qui dépasse la limite élastique de l'élément. Selon l'invention, le dispositif précité est caractérisé en ce qu'il comporte une capacité déformable associée à un circuit de fluide, et des moyens pour placer une face de la capacité contre l'élément en regard de l'empreinte, des moyens pour assurer 11 appui contre le support d'une autre face de la capacité déformable opposée à l'élément à former, et des moyens pour exercer la pression de formage dans le circuit de fluide associé à la capacité. De préférence, la capacité déformable est constituée d'un matériau élastique, tel qu'un caoutchouc synthétique à grand allongement, à l'épreuve des fluides utilisés dans les circuits de pression hydraulique. On peut ainsi réaliser un dispositif de formage d'une endurance prolongée, pour une production industrielle de pièces formées en série. Selon un mode de réalisation industrielle, le dispositif de formage comporte deux supports opposés en position de service, comportant des empreintes disposées en regard l'une de l'autre pour deux pièces à former simultanément; des moyens sont prévus pour placer les deux pièces précitées en appui chacune contre llun des supports dans la zone de chaque empreinte et pour disposer la capacité déformable entre les deux pièces à former. Comme on l'expose plus loin, le dispositif précité permet une production industrielle commode et économique, en particulier pour réaliser des pièces en tôle de forme plate. Selon un autre mode de réalisation, pour fixer par épanouissement l'extrémité d'un tube engagée dans un passage d'un support pourvu au moins d'une gorge annulaire de retenue en regard de l'extrémité précitée, le dispositif de formage conforme à l1inven- tion comporte un manchon annulaire pourvu dlun passage axial pour une tige de fixation solidaire d'une monture raccordée au circuit de fluide sous pression; le manchon élastique présente au repos un diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre interne du tube, pour pouvoir etre introduit dans l'extrémité précitée du tube à épanouir; la tige porte à l'opposé de la monture un disque transversal de retenue du manchon, sensiblement de même diamètre que le manchon au repos et en appui sur celui-ci pour empêcher l'expansion axiale du manchon dans le tube à l'opposé de la monture. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description de quelques modes de réalisation de l'invention, présentés ci-après à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une coupe verticale en long d'un dispositif de formage conforme à l'invention, suivant I-I de la figure 2; la figure 2 est une vue en plan par-dessus de la figure 1, avec coupe partielle suivant Il-Il; la figure 3 est une coupe transversale en élévation du même dispositif de formage, suivant III-III de la figure 2; les figures 4 et 5 sont deux coupes verticales d'un autre mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention pour fixer par épanouissement I1 extrémité d'un tube dans un support. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, le dispositif proposé est prévu pour l'application d'un procédé de formage d'au moins un élément métallique 1A, dans lequel on place l'élément à former 1A en appui contre un support 2A présentant une empreinte 3 qui correspond à la forme désirée, pour exercer ensuite sur une face 10 de l'élément 1A opposée à l'empreinte 3 une pression de formage qui dépasse la limite élastique de l'élément Conformément au procédé proposé par 1'invention, on place contre la face de l'élément 1A opposée l'empreinte 3 une face d'une capacité déformable 4 raccordée à un circuit de fluide 5. On assure contre le support 2A l'appui d'une autre face de la capacité déformable 4 opposée à l'élément à former lA, et on#exerce la pression de formage dans le circuit de fluide 5 associé à la capacité 4. Par exemple, pour le formage en série de pièces sensiblement planes 1A, IB, on dispose deux supports 2A, 2B, comportant chacun au moins une empreinte 3 en regard l'un de l'autre. On place deux -pieces à former 1A, IB, en appui chacune contre l'un des supports précités, et on dispose la capacité déformable 4 entre les deux pièces à former IA, 13. Pour une réalisation industrielle, telle que représeritée sur les figures 1 à 3, le dispositif de formage comporte deux supports 2A, 2B sensiblement jointifs, en position de service, en dehors de la zone de leurs empreintes doubles 3. Dans la zone précitée, les deux supports 1A, 1B présentent une cavité pour recevoir les deux pièces lA, IB, à former, et deux capacités élastiques allongées 4A, 4B, disposées entre les pièces 1A, IB, en regard de chaque empreinte 3. Pour faciliter les déplacements de la monture 6, comme on ltexpose ci-après, le circuit hydraulique 5 comporte de préférence une tuyauterie flexible de raccordement à la monture. De préférence, chaque capacité déformable 4A, 4B est constituée d'un matériau élastique, tel qu'un caoutchouc synthétique à grand allongement, à l'épreuve des fluides utilisés dans les circuits hydrauliques sous pression. Ces capacités peuvent être moulées avec précision, pour s'adapter exactement à la cavité existant entre les deux pièces 1, 1A, ainsi qu'on l'a représenté sur les figures 1 à 3. Les deux capacités élastiques lA, 1B, sont fixées côte à côte sur une monture 6 amovible par rapport aux deux supports 2A, 2B, et permettant d'introduire les capacités en place dans la cavité ménagée entre les supports. Une entretoise 7, par exemple en matière plastique armée, est fixée à la monture 6 entre les deux capacités lA, lB, pour limiter l'expansion des capacités l'une vers l'autre dans la cavité. L'entretoise 7 comporte une extrémité transversale 7A, à l'opposé de la monture 6, pour limiter l'expansion axiale des capacités élastiques 1A, 1B dans la cavité, sous l'action du fluide sous pression du circuit 5. D'une manière avantageuse, les deux supports 2A, 2B comportent des moyens de positionnement pour assurer avec exactitude la mise en place relative des empreintes 3 des deux supports en position de service. Egalement, les deux supports 2A, 2B comportent des moyens amovibles de verrouillage pour solidariser les deux supports sensiblement jointifs en position de service pour faciliter l'utilisation du dispositif de formage sans avoir recours à aucun moyen de serrage extérieur, comme on l'expose plus loin. Ainsi qu'on l'a représenté sur les figures 1 à 3, les moyens de positionnement relatif des deux supports 2A, 2B comportent par exemple des glissières verticales 8 disposées intérieurement en regard l'une de l'autre sur deux joues latérales du support inférieur 2B encadrant le support supérieur 2A en position de service. Des tenons latéraux 9 du support supérieur 2A peuvent coulisser verticalement dans les glissières 8 du support inférieur 2B, pour empêcher un déplacement relatif des supports 2A, 2B, dans le sens des axes X1-X2 des capacités allongées 4A, 4B, en assurant un positionnement relatif exact des empreintes 3 des deux supports. On réalise les deux supports 2A, 2B, par exemple en métal, de préférence en acier moulé, pour obtenir une grande solidité ainsi que des formes et profils précis pour les empreintes 3, les glissières verticales 8 et les tenons latéraux 9. Les moyens amovibles de verrouillage des deux supports 2A, 2P comportent par exemple (figures 1 à 3) deux broches démontables 11 pouvant être engagées chacune en position de verrouillage dans un trou 12 de chaque joue du support Inférieur 2B, et dans un logement correspondant 13 de chaque tenon latéral du support supérieur 2A en position de service. On va maintenant exposer l'utilisation et les avantages du procédé et du dispositif conformes à l'invention, tels qu'on les a décrits. Le mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures 1 à 3 est prévu pour réaliser en série des pièces métalliques sensiblement planes, par exemple des panneaux nervurés 1 pour des radiateurs de chauffage en tôle d'acier, comportant-des bossages à former dans les empreintes 3 (figures I à 3). Pour former les bossages des panneaux 1 dans les empreintes 3, on place un premier panneau 1B dans le support inférieur 2B. On dispose ensuite sur le premier panneau 1B l'ensemble constitué par les deux capacités allongées 4A, 4B, et l'entretoise 7, fixées à la monture 6, en appliquant celle-ci contre le support inférieur 2B. Ce faisant, les capacités allongées 4A, 4B se trouvent exactement en regard des empreintes 3 du support inférieur 2B. On dispose ensuite le panneau supérieur lA sur l'ensemble précité des deux capacités 4A, 4B et de l'entretoise 7, et on met en place le support supérieur lA, en faisant coulisser les tenons latéraux 9 dans les glissières 8, qui définissent un positionnement relatif exact des deux supports, assurant la mise en regard des empreintes 3 du support supérieur 2A avec les empreintes 3 du support inférieur 2B. On verrouille le support supérieur 2B en position de service sur le support inférieur 2A au moyen des broches ll introduites dans les trous 12 des joues du support 2B, et dans les logements correspondants des tenons latéraux 9 du support supérieur 2A. En appliquant au circuit hydraulique 5 une pression de formage prévue pour dépasser la limite élastiqiie de la tôle d'acier des deux panneaux lA, lB, on provoque l'expansion des capacités élastiques 4A, 4B, dans la zone des empreintes 3 pour réaliser les bossages des panneaux. On réduit ensuite la pression dans le circuit hydraulique 5, pour enlever les broches de verrouillage 11, le support supérieur 2A, la monture 6 portant les capacités 4 et l'entretoise 7, et les deux panneaux formés 1A, 1B, Grâce à l'invention, le formage des panneaux peut ainsi être réalisé de manière économique, sans avoir recours à une presse onéreuse. Pour mettre en forme des pièces de tôle d'acier doux lA, 1B (figures 1 à 3) de 1,25 à 1,50 mm d'épaisseur dans des empreintes 3 mesurant sensiblement 30 x 40 mm, et environ 4 mm de profondeur, on a obtenu des résultats satisfaisants en appliquant au circuit hydraulique 5 des capacités 4 une pression comprise entre 900 et 1100 bars. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qu'on vient de décrire, et on peut y introduire diverses variantes sans sortir du domaine de l'invention. Par exemple, les deux éléments métalliques sensiblement plans 1A et 1B (figure 3) peuvent être les deux faces d'une pièce tubulaire (non représentée) sur laqueile l'invention permet de réaliser commodément des bossages correspondant aux empreintes 3 des supports 2A, 2B. Sur les figures 4 et 5 on a représenté un autre mode de réalisation du dispositif de formage 21 conforme à l'invention, pour fixer par épanouissement l'extrémité d'un tube 22 engagée dans un passage d'un support 23 pourvu de deux gorges annulaires de retenue 24, en regard de l'extrémité du tube 22. Dans ce mode de réalisation, la capacité élastique est cons tituée d'un manchon annulaire 25 comportant un passage axial pour un boulon de fixation 26, solidaire d'une monture 27 raccordée à un circuit de fluide sous pression 28. Au repos, le manchon élastique 25 présente un diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre interne du tube 22, pour pouvoir être introduit, par exemple à la main, dans l'extrémité du tube 22 à épanouir. A l'opposé de la monture 27, le boulon 26 porte un écrou plat 29 en appui sur le manchon et sensiblement de même diamètre que le manchon au repos, pour empêcher l'expansion axiale du manchon 25 dans le tube 22 De préférence, pour faciliter la mise en place-exacte du manchon 25 dans l'extrémité du tube, en regard des gorges 24 du support 23, la monture 27 présente un épaulement radial 31, en saillie par rapport au manchon 25 à l'opposé de l'écrou 29. Pour fixer par épanouissement l'extrémité du tube 22 engagée dans le passage du support 23, on fait pénétrer à la main le dispositif dans l'extrémité du tube 23 mise en place comme il vient d'être dit. L'épaulement 31 assure un positionnement exact du dispositif 21. En appliquant la pression de formage dans le circuit de fluide 28, on provoque l'épanouissement de l'extrémité du tube 22 dans les gorges de retenue 24, assurant la fixation du tube sur le support 23. Bien entendu, le support 23 peut être quelconque, et présenter notamment une forme tubulaire (figures 4,5), par exemple dans le cas d'un collecteur de chaudière à vapeur Sur la figure 6, on a représenté une variante du dispositif de formage 41, adaptée à la fixation d'un tube 42 à une bride d'extrémité 43. Dans ce cas, la monture 44 du dispositif de formage présente avantageusement un épaulement 45 de profil plan, exactement ajusté à une face plate de la bride 43, pour assurer un positionnement précis du manchon élastique de formage 25, déjà décrit en référence aux figures 4 et 5, en regard de la gorge de retenue 24 réalisée dans le passage de la bride 43 ou on a engagé l'extrémité du tube 42. REVENDICATIONS 1.- Procédé de formage d'au moins un élément métallique, dans lequel on place l'élément à former en appui contre un support présentant une empreinte qui correspond à la forme désirée, pour exercer ensuite sur une face de l'élément opposée à l'empreinte une pression de formage qui dépasse la limite élastique de l'élément, caractérisé en ce qu'on place contre la face de l'élé- ment opposée à l'empreinte une face d'une capacité déformable raccordée à un circuit de fluide, en ce qu'on assure contre le support l'appui d'une autre face de la capacité déformable opposée à l'élément à former, et en ce qu'on exerce la pression de formage dans le circuit de fluide associé à la capacité. 2.- Procédé conforme à la revendication 1, pour le formage en série d'une pièce sensiblement plane, caractérisé en ce qu'on dispose deux supports à empreinte en regard l'un de l'autre, en ce qu'on place deux pièces à former en appui chacune contre l'un des supports précités dans la zone de chaque empreinte, et en ce qu'on dispose la capacité déformable entre les deux pièces à former. 3.- Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est appliqué au montage par épanouissement d'un tube dans un passage d'un support pourvu d'au moins une gorge annulaire en regard du tube, caractérisé en ce qu'on engage le tube à former dans le passage précité, et en ce qu'on place la capacité déformable dans le tube en regard de la gorge. 4.- Dispositif pour former un élément métallique par pression contre un support présentant une empreinte qui correspond à la forme désirée, comportant des moyens pour exercer sur une face de l'élément opposée à l'empreinte une pression de formage qui dépasse la limite élastique de l'élément, caractérisé en ce qu'il comporte une capacité déformable associée à un circuit de fluide, et des moyens pour placer une face de la capacité contre l'élément à l'opposé de l'empreinte, pour assurer l'appui contre le support d'une autre face de la capacité déformable opposée à l'élément a former, et pour exercer la pression de formage dans le circuit de fluide associé à la capacité 5.- Dispositif conforme la revendication 4, caractérisé en ce que la capacité déformable est constituée d'un matériau élastique, tel qu'un caoutchouc synthétique à grand allongement, à l'épreuve des fluides utilisés dans les circuits hydrauliques sous pression. 6.- Dispositif conforme à l'une des revendications 4 ou 5, pour le formage d'une pièce sensiblement plane, caractérisé en ce qu'il comporte deux supports opposés en posi#tion de service comportant des empreintes disposées en regard l'une de l'autre pour deux pièces à former simultanément, des moyens étant prévus pour placer les deux pièces précitées en appui chacune contre l'un des supports dans la zone de chaque empreinte et pour disposer la capacité déformable entre les deux pièces à former. 7.- Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que les deux supports en position de service sont sensiblement jointifs en dehors de la zone des empreintes, les deux supports présentant dans la zone précitée une cavité pour recevoir les deux pièces à former et la capacité élastique disposée entre les deux pièces. 8.- Dispositif conforme à la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de positionnement pour assurer la mise en place relative des empreintes des deux supports en position de service. 9.- Dispositif conforme à l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens amovibles de verrouillage pour solidariser les deux supports sensiblement jointifs en position de service. 10.- Dispositif conforme à la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte deux capacités élastiques allongées fixées côte à cote sur une monture amovIble par rapport aux supports, la monture précitée permettant d'introduire dans la cavité des supports les deux capacités élastiques, une entretoise fixée à la monture entre les deux capacités élastiques pour limiter leur expansion alune vers l'autre en position de service dans la cavité, cette entretoise comportant une extrémité transversale à l'opposé de la monture, pour limiter l'expansion axiale des capacités élastiques dans la cavité, sous l'action du fluide sous pression. 11.- Dispositif conforme à la revendication 5, pour fixer par épanouissement l'extrémité d'un tube engagée dans un passage d'un support pourvu au moins d'une gorge annulaire de retenue en regard de l'extrémité précitée, caractérise en ce que la capacité élastique est constituée par un manchon annulaire comportant un passage axial pour une tige de fixation solidaire d'une monture raccordée au circuit de fluide sous pression, le manchon élastique présentant au repos un diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre interne du tube pour pouvoir être introduit dans l'extrémité précitée du tube à épanouir, la tige portant à l'opposé de la monture un disque transversal de retenue du manchon, le disque précité ayant sensiblement le même diamètre que le manchon au repos et se trouvant en appui sur le manchon, pour en empêcher l'expansion axiale dans le tube à l'opposé de la monture. 12.- Dispositif conforme à la revendication 11, caractérisé en ce que la monture présente un épaulement radial par rapport au manchon à l'opposé du disque transversal, pour faciliter la mise en place exacte du manchon dans l'extrémité du tube en regard de la gorge de retenue du support.