Brevet FR2374106A1 — publié le 19780713

L'invention décrite ci-après, se rapporte à des perfectionnements aux procédés de formage par impulsion magnétique. Les principes. des procédés de formage par impulsion magnétique sont bien connus depuis plusieurs années. On sait que ces procédés consistent à soumettre pendant un instant très court à un champs magnétique extrêmement intense un objet conducteur d'électricité, objet que lgon désire déformer d'une façon bien précise. Le champs magnétique intense que l'on forme au voisinage dudit objet, induit dans celle-ci, par voie électro-magnétique, un courant électrique qui interagit mécaniquement avec le courant ayant engendré ledit champs magnétique. Cette interaction produit des efforts mécaniques de très courte durée, mais excessivement intenses, et pouvant réaliser dans l'objet considéré les déformations souhaitées. D'une façon très générale, le champs magnétique est engendré à l'intervention d'un solénoide électriquement conducteur, et les efforts mécaniques sont d'autant plus intenses que la matière conductrice, siège du courant électrique induit, est de résistivité plus faible, par exemple en cuivre. Il est cependant à remarquer que si les principes ci-dessus décrits sont bien connus, la mise en oeuvre de ceux-ci peut dans certains cas, s'avérer très délicate, spécialement lorsqu'on envisage d'effectuer des opérations de mandrinage dans des espaces relativement restreints. Dans cette optique#, on arrive rapidement à une impasse lorsqu'on désire mandriner des objets de petites dimensions, comme par exemple des tubes de petits diamètres, et cela plus spécialement lorsque la matière dont ils sont constitués est de grande résistivité électrique et que les épaisseurs à déformer sont relativement grandes. Ceci est dû au fait que pour un inducteur donné, la pression d'expansion exercée sur l'objet à mandriner diminue lorsque la résistivité électrique de l1objet augmente. Si l'on veut accro#tre ladite pression, il faut accroire l'énergie libérée par l'inducteur, énergie qu'il doit naturellement être en état de supporter. On est toutefois rapidement limité dans cette possibilité, surtout lorsque les dimensions de l'inducteur sont faibles, par exemple un solénoïde de 20 mm de diamètre. Un accroissement inconsidéré de cette énergie ne peut conduire qu'à la destruction rapide de l'inducteur, notamment par la production de tensions électriques qu'il ne peut supporter. A la connaissance du demandeur, il n'existe pas, à ce jour, de procédé permettant de remédier aux inconvénients cités ci-dessus, et constitués notamment par les limitations décrites, inhérentes aux procédés usuels de formage par impulsion magnétique. La présente invention a précisément pour objet un procédé particulier de formage par impulsion magnétique grâce auquel on peut remédier aux inconvénients sus-mentionnés. Ce procédé s'applique aussi aux opérations de mandrinage. Le procédé objet de la présente invention est basé sur le fait que, d'une façon très générale, la valeur de la limite élastique d'un objet métallique (par exemple en acier) diminue lorsque sa température augmente, et qu'il est ainsi possible en élevant de façon judicieuse la température d'un tel objet de lui faire subir une déformation déterminée, en mettant seulement en jeu une énergie qui aurait été insuffisante pour réaliser la même déformation à froid sur ce meme objet, ladite énergie libérée par l'inducteur étant cette fois compatible avec sa capacité de résistance à la destruction mécanique, au moins pendant une durée suffisante pour permettre la terminaison de l'opération de mandrinage considérée. Afin d'éviter toute interprétation équivoque du texte de la présente description, il est spécifié que dans le présent brevet, le mot métallique't doit être considéré comme s'appliquant exclusivement à tout objet métallique dont la limite élastique diminue lorsque sa température augmente ; tout objet métallique ne remplissant pas cette condition doit etre considéré comme exclu du domaine de la présente invention. Le procédé objet de la présente invention dans lequel on, soumet un objet métallique déterminé à une opération de formage par impulsion magnétique est essentiellement caractérisé en ce qu'au moins la partie dudit objet qui doit être soumise à la pression de déformation par ladite impulsion, est, avant cette opération, portée à une température appropriée pour réduire de façon prédéterminée la valeur de sa limite élastique, ce qui permet de lui imprimer une déformation déterminée, en ne mettant en oeuvre qu'une énergie sensiblement moindre que celle qui aurait été nécessaire pour effectuer cette même déformation sur un objet identique, non préchauffé, ladite énergie ne faisant courir aucun risque de destruction à l'inducteur, au moins pendant l'opération de mandrinage. Suivant une variante particulièrement intéressante de ce procédé, l'élévation de température est obtenue par chauffage inductif, au moyen du même inducteur que celui dont on se sert pour produire les impulsions magnétiques provoquant l'expansion. Suivant l'invention, la durée du chauffage inductif dépend de ltépaisseur, de la forme et de la nature de la par tie de l'objet qui doit être soumise à la déformation. Elle ne dépasse pas en général quelques secondes et le chauffage inductif est effectué avec un courant de fréquence appropriée, comprise de préférence entre 3 et 300 kHz, et si possible entre 30 et 60 kHz. Suivant l'invention encore, l'impulsion magnétique est réalisée immédiatement après la phase de chauffage inductif, et au moyen du meme inducteur que celui ayant servi audit c:zauf- fage. Cette façon de procéder, permet de se passer dune phase au cours de laquelle l'objet à mandriner doit être maintenu à la température à laquelle il vient d'être élevé, pendant le temps nécessaire à la mise en route du générateur d'impulsion ; ceci est rendu possible au fait que l'utilisation du même inducteur pour les deux opérations de chauffage et d'impulsion, permet de passer de la première à la seconde de ces opérations au moyen d'une simple commutation pouvant être instantanée. Dans le cas plus précis où l'objet métallique à mandriner est en acier inoxydable, il est important de limiter la valeur de l'élévation de température à laquelle on le soumet, à des valeurs auxquelles ne se produisent aucune modification interne de structure, ces modifications pouvant entraîner certains inconvénients, comme par exemple une diminution importante de la résistance à la corrosion. Dans cette optique, des résultats particulièrement intéressants ont été obtenus en soumettant au procédé de l'in- vention des aciers tels 304L et 3161 (Normes AISI), la température du chauffage ne devant, dans ce cas, pas dépasser 4300 C. La présente invention a également pour objet un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Le dispositif objet de l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte, une bobine d'induction électrique, de dimensions appropriées, à laquelle sont raccordés des moyens pour produire, par son intermédiaire, soit des impul sions magnétiques, soit un chauffage inductif, ainsi qu'un organe de commutation pour passer de l'un à l'autre des deux moyens cités ci-dessus. Le schéma ci-après, donné à titre d'exemple non limitatif et non à ltéchelle, montre comment on peut concevoir un dispositif conforme à celui de l'invention. Sur ce schéma, on reconnut en 1 l'objet (ici un tube) qui doit être mandriné contre la matrice 2. A l'intérieur de ce tube, lui-même placé dans la matrice, se trouve le bobinage électrique inducteur 3. Ce bobinage 3, par ailleurs mis à la terre 4, est muni en 5 d'un commutateur à deux directions 6 et 7. La direction 6 est reliée à un générateur alternatif 8 pour produire le courant nécessaire au chauffage inductif du tube par l'intermédiaire dudit bobinage. La direction 7 est reliée à un générateur d'impulsions 9 pour le mandrinage du tube, immédiatement après son chauffage. On peut concevoir de plusieurs façons les dispositifs électriques réalisant le chauffage ou les impulsions magnétiques décrites ci-dessus, tous ces dispositifs rentrent dans le domaine de l'invention du moment qu'ils font appel au préchauffage de l'objet immédiatement avant de le soumettre au mandrinage par impulsions magnétiques. REVENDICATIONS 1 / Procédé pour le formage d'un objet métallique par impulsions magnétiques, c a r a c t é r i s é en ce que au moins la partie dudit objet qui doit être soumise à la pression de déformation résultant de ladite impulsion est, avant cette opération, portée à une température appropriée pour réduire de façon prédéterminée la valeur de sa limite élastique. 20/ Procédé suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que l'élévation de température est obtenue par chauffage inductif, au moyen du meme inducteur que celui dont on se sert pour produire les impulsions magnétiques provoquant l'expansion dudit objet. 3 / Procédé suivant la revendication 2, c-a r a c t é r i s é en ce que le courant de chauffage est un courant comportant au moins en principal une fréquence comprise entre 3 et 300 kHz, et de préférence comprise entre 30 et 6G kHz. 40/ Procédé suivant lune ou l'autre des revendications 1 à 3, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce que lXopération de mandrinage est réalisée immédiatement après la phase de chauffage par induction et, de préférence, par voie de simple commutation de quelle-que nature que soit cette commutation. 50/ Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce qu'il est appliqué à des aciers inoxydables, et en ce que lé- lévation de température à laquelle on les soumet pour chauffage inductif, ne provoque aucune modification interne de structure dans ceux-ci, la température de chauffage atteinte étant de préférence aussi voisine que possible d'une telle valeur particulière, tout en lui restant inférieure. 60/ Dispositif pour la mise en oeuvre des procédés repris sous les revendications 1 à 5, prise isolément, c a r a t é r i s é en ce qu'il comporte une bobine d'induction électrique, de dimensions appropriées, à laquelle sont raccordés des moyens pour produire par son intermédiaire, soit des impulsions magnétiques, soit un chauffage inductif, ainsi qu'un organe de commutation pour passer de l'un à l'autre des deux moyens cités.