Brevet FR2425287A1 — publié le 19791207

La présente invention concerne un poinçon d'emboutissage bombé à flancs droits et elle s'applique notamment à la fabrication d'un coude au moyen d'un tel poinçon. On connaît le procédé de fabrication d'un coude à 900 à partir d'un flan capable qui comporte le formage d'une ébauche en U à fond semi-torique à partir d'une tôle convenablement découpée, dans une première passe d'emboutissage, puis le rabattement des parois de l'ébauche dans une seconde passe d'emboutissage et le soudage des bords des parties rabattues. A titre d'illustration, on a représenté une telle ébauche 1 en élévation (figure 1) et en coupe transversale (figure 2), ainsi que le coude cylindro-torique obtenu (figure 3) avec sa ligne de soudure 2. On remarque que 1' ébauche comporte un fond semi-torique la et des côtés droits lb, lc. Cette ébauche est obtenue au moyen d'un outillage qui comprend un mandrin de forme correspondante et une matrice comportant une pièce de fond semi-torique et des joues amovibles. La figure 4 est une coupe longitudinale schimatique du poinçon 3 et de la matrice 4. On constate que l'outillage classique ne convient plus lorsque le rapport du diamètre d au coude à l'épaisseur e de la tole (figure 3) devient important, disons égal ou supérieur à environ 45 : dès le début du formage, l'ébauche s'effondre en A et B en formant des plissements. Le but de la présente invention est d'éviter l'apparition de tels plissements. On y parvient, selon l'invention, en constituant les parties du poinçon qui doivent emboutir les régions de l'ébauche susceptibles de plisser par des pièces aptes à coulisser dans le poinçon entre une position rentrée où elles reconstituent l'extérieur du poinçon et une position sortie où elles sont provisoirement maintenues au niveau ou en avant du niveau du sommet bombé du poinçon. On décrira ci-après un poinçon conforme à l'invention en référence aux figures 5 à 10 du dessin joint sur lequel la figure 5 est une coupe transversale du poinçon à l'emplacement de l'une des pièces - la figure 6 est une vue latérale de l'une des pièces - la figure 7 est une coupe longitudinale schématique d'un outillage comportant un poinçon conforme à l'invention, au début du formage (demi-vue de gauche) et en fin d'escamotage des pièces (demi-vue de droite) - la figure 8 est une coupe transversale de l'outillage de la figure 7 ; la figure 9 est un schéma d'une variante de l'outillage de la figure 7 où le nombre de pièces du poinçon est plus grand, et - la figure 10 est un schéma d'un dispositif hydraulique constituant des cales pour les pièces du poinçon. La pièce (ou "grain") 5 représentée sur les figures 5 et 6 est une pièce EFGHI qui a la forme d'un U ou d'un diapason. Elle présente une extrémité EGH qui, en coupe, a la forme d'un demi-cercle et qui, en volume, a approximativement la forme d'une portion semi-torique ; les côtés EF et HI de la pièce sont des côtés droits. Sur la figure 5, la pièce est représentée hachûrée pour la clartée du dessin. Cette pièce est montée à coulisse sur une partie 6 du poinçon, cette partie 6 constituant l'âme du poinçon. La pièce 5 peut coulisser d'une position sortie (représentée en traits pleins EGI sur la figure 5) à#une position rentrée (représentée en traits interrompus E'G'I' sur la figure 5). En position rentrée, les côtés droits de la pièce reconstituent exactement les côtés droits du poinçon tandis que l'extrémité de la pièce reconstitue approximativement la forme semi-torique de la partie semi-torique du poinçon. L'âme 6 du poinçon, passant à coulisse entre les côtés de la pièce, la rigidifie. Une plaquette 7 rapportée sur la pièce est munie d'une butée 8 qui retient la pièce prisonnière du poinçon lorsque la pièce est en position sortie. Le poinçon comporte deux ou plus de deux pièces telles que la pièce 5 qui constituent un ou plusieurs couples, les deux pièces de chaque couple étant dirigées vers les régions A,B de la tôle à maintenir, symétriques l'une de ltautre par rapport au plan médian transversal P passant par le sommet S du poinçon. Dans le cas décrit à titre d'exemple, les régions A et B sont les extrémités de la partie semi-torique du poinçon et les parties droites contiguës des flancs du poinçon : les pièces 5 sont donc inclinées vers ces régions. Le poinçon de la figure 7 comprend un seul couple de pièces 5 tandis que le poinçon de la figure 9 comprend deux couples de pièces étagées 5, ce qui est conseillé pour des valeurs de rapport très importantes. La fabrication d'une ébauche en U au moyen du poinçon comprend une première phase de la course du poinçon où les pièces 5 sont calées en position sortie et une deuxième phase où ces pièces sont admises à s'escamoter dans le poinçon jusqu'à venir en position rentrée. La figure 7 montre à gauche le début de la première phase : les pièces 5 attaquent la tôle 9 en même temps que le sommet S du poinçon. Pendant cette première phase, la tôle 9 s'enroule autour du poinçon et des pièces pour former un profil en U, puis les extrémités de 1'U entrent en contact avec la matrice torique et se rabattent sur les pièces en formant des raidisseurs qui permettent la tenue de l'ébauche durant la suite de l'opéra- tion. Le calage des pièces- 5 est alors supprimé et, durant la deuxième phase de descente du poinçon, le contact en bout et latéral des pièces 5 avec la tôle 9 est maintenu constamment : les pièces 5 rentrent dans le poinçon tout en maintenant les parois de la tôle aux endroits de cette dernière qui ne pourraient résister d'eux-mêmes aux efforts de compression. Ainsi maintenue, l'ébauche peut être menée à terme. L'ébauche est ensuite utilisée pour fabriquer un coude de la façon connue qui a été rappelée plus haut. Le calage des pièces 5 est assuré mécaniquement ou, ce qui est préférable pour permettre une automatisation, assuré hydrauliquement. Dans ce dernier cas, par exemple, la pièce, en coulissant, chasse un liquide d'une chambre de vérin sous le contrôle d'une valve tarée ou autre moyen d'évacuation taré si la pression de la pièce sur le liquide est inférieure à la pression de tarage, le liquide ne peut s'évacuer et maintient la pièce qui ne peut coulisser. Il suffit donc de choisir la pression de tarage pour qu'elle corresponde-à la valeur de la pression de la pièce à la fin de la première phase. La figure 9 représente schématiquement un tel dispositif ou les pièces 5 appliquent leur pression sur le liquide d'une chambre 10 en relation avec un réservoir 12 par l'intermédiaire d'une valve tarée 11. L'invention a été décrite à propos de la fabrication d'une ébauche en U à fond semi-torique destinée à la fabrication d'un coude à 900 ayant un rapport diamètre du coude/épaisseur de la tôle supérieur à 45. Cet exemple et cette application, bien que parfaitement résolus par la présente invention, ne sont pas limitatifs l'invention s'applique à d'autres formes et les ébauches sont utilisables à d'autres fins. REVENDICATIONS 1. Poinçon d'emboutissage bombé à flancs droits, caractérisé en ce qu'une partie des flancs et du bombé est fournie par une ou plusieurs pièces amovibles aptes à coulisser entre une position sortie où elles sont en saillie dans la direction d'emboutissage et une position rentrée où elles reconstituent le poinçon. 2. Poinçon selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un couple de deux telles pièces qui sont disposées obliquement et symétriquement par rapport à un plan médian transversal du poinçon. 3. Poinçon selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les pièces ont une forme en U et coulissent sur une âme faisant partie du poinçon et passant entre les branches de 1'U. 4. Poinçon selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des butées soutiennent les pièces en position sortie. 5. Poinçon selon la revendication 4, caractérisé en ce que ces butées permettent une rentrée automatique des pièces dans le poinçon lorsque la pression exercée par les pièces sur les butées atteint une valeur choisie. 6. Poinçon selon la revendication 5, caractérisé en ce que la butée d'une pièce est constituée par un liquide remplissant une enceinte fermée par un moyen taré selon ladite valeur. 7. Poinçon selon l'une des revendications 1 à 6; caractérisé en ce que les pièces sont disposées pour constituer les extrémités de la partie bombée et les flancs droits contiguës du poinçon. 8. Poinçon selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le bombé a une forme semi-torique. 9. Procédé pour former une ébauche en U à fond bombé, par emboutissage, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en oeuvre d'un poinçon selon l'une des revendications 1 à 8. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend une première phase de formage pendant laquelle lesdites pièces du poinçon sont maintenues en saillie au moins au niveau du sommet du bombé du poinçon et une seconde phase de formage pendant laquelle lesdites pièces sont admises à s'escamoter dans le poinçon. 11. Les ébauches en U à fond bombé obtenues par emboutissage au moyen d'un poinçon selon l'une des revendications 1 à 8 ou d'un procédé selon la revendication 9 ou 10. 12. Les ébauches selon la revendication 11, caractérisées en ce que leur fond bombé est semiotorique. 13. Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comporte, de façon en soi connue, une opération consistant à rabattre les flancs droits de l'ébauche sur un mandrin pourobtenir un coude de forme cylindrotorique et une opération consistant à souder entre eux les bords des flancs qui ont été ainsi rapprochés l'un de l'autre. 14. Les coudes obtenus par un procédé selon la revendication 13. 15 Coude selon la revendication 14 et caractérisé en ce que le rapport lu diamètre de la section droite de la partie torique du coude à l'épaisseur de la tôle utilisée est au moins égal à 45.