Brevet FR2404483A1 — publié le 19790427

La présente invention concerne les dispositifs pour l'usinage des métaux par déformation et a notamment pour objet un inducteur pour l'usinage des métaux par déformation à l'aide d'un#champ magnétique impulsionnel. L'invention s'applique à l'usinage de pièces métalli- ques tubulaires et plates, pour l'exécution des opérations de rétreinte ou compression, d'expansion ou élargissement, d'emmanchement serré, de soudage et de formage plan. On connaît un inducteur pour l'usinage des métaux par déformation à l'aide d'un champ magnétique impulsionnel, comprenant un concentrateur de champ magnétique pourvu d'une fente d'isolement et ayant une surface cylindrique sur laquelle est disposé un enroulement qui induit des courants de Foucault dans le concentrateur . Le concentrateur est un cylindre à paroi épaisse avec un alésage axial dans lequel on place la pince à usiner. Les courants de Foucault se concentrent sur la surface de cet alésage et induisent des courants de Foucault dans la pièce. L'interaction de ces courants engendre des forces électrodynamiques qui déforment la pièce. Toutefois, la présence de la fente d'isolement ne permet pas au champ de se répartir uniformément dans l'entrefer entre le concentrateur et la pièce à usiner , ce qui entraîne l'irrégularité de la pression électromagnétique sur la surface à usiner de la pièce et, après l'opération de déformation, l'apparition sur la pièce,' en regard de la fente, d'un repli de métal ayant la forme d'un bourrelet. Il s'ensuit que, dans la zone en regard de la fente d'isolement du concentrateur, le taux de déformation du métal est plus faible , ce qui abaisse la qualité de la pièce usinée. Compte tenu des considérations qui précèdent, on s'est proposé de modifier la conception de l'inducteur de façon à compenser l'irrégularité du champ magnétique du concentrateur dans la zone de la fente d'isolement. La solution consiste en ce que, dans l'inducteur pour l'usinage des métaux par déformation è l'aide d'un champ magnétique impulsionnel, du type comprenant un concentrateur de champ magnétique pourvu d'une fente d'isolement et ayant une surface cylindrique sur laquelle est placé un enroule- ment qui induit des courants de Foucault dans le concentrateur, et une surface sur laquelle se concentrent les courants de Fouca#t, qui induisent à iur tour des courants de Foucault dans la pièce à usiner, d'après l'invention une barre de compensation en matériau électroconducteur recouvrant l'ouverture de la fente d'isolement est placée dans un loge- ment ménagé le long de ladite fente d'isolement , au voisinage de la surface du concentrateur sur laquelle sont concentrés les courants de Foucalt induisant les courants de Foucault dans la pièce à usiner, un isolement électrique étant prévu entre ladite barre et ledit concentrateur. Une telle réalisation de l'inducteur permet de compen- ser l'irrégularité du champ magnétique due à la fente d'iso liement et, par cela-même , d'élever la qualité de l'u dnage de la pièce. Dans ce qui suit , l'invention est expliquée par la description d'exemples de réalisation concrets mais non limitatifs illustrés par les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue d'ensemble d'un inducteur pour la rétreinte (rétrécissement) de tubes péta11 ligues, conforme à l'invention (vue en coupe longitudinale); - la figure 2 représente une vue de l'inducteur suivant la flèche A de la figure 1, montrant la disposition de la barre conformément à l'invention;; - la figure 3 représente une vue en coupe du concentrateur suivant III-III de la figure I, à l'endroit où se trouve la barre de compensation, montrant le caractère de la circulation des courants de Foucault dans le concentrateur , dans la barre de compensation et dans la pièce à usiner, ainsi que l'interaction de ces courants, conformément à l'invention; - la figure 4 représente une variante de réalisation de l'inducteur conforme à l'invention, utilisée pour l1expan- sion (élargissement) de pièces tubulaires métalliques (vue en coupe longitudinale); - la figure 5 représente encore une variant de réalisa- tion de l'inducteur conforme à l'invetion, utilisée pour l'usinage de pièces plates métalliques (vue en coupe longitudinale ). L'inducteur pour l'usinage des métaux par déformation à l'aide d'un champ magnétique impulsionnel se compose d'un concentrateur cylindrique 1 (figure 1) de champ magnétique, sur la surface extérieure duquel sont réalisées des rainures 2 dans lesquelles est logé un enroulement 3 qui induit des courants de Eoucalt dans le concentrateur 1. Le concentrateur 1 a un alésage axial dans lequel on place la pince à usiner 4. Dans le oencentrateur 1, auprès de l'alésage axial est ménagé un logemertdans lequel est placée une barre de compensation 5 en matériau iectroconducteur. La barre 5 est séparée du concentrateur 1 et de la pièce 4 par un élément intercalaire' isolant 6 qui assure l'isolement électrique de la barre 5 par rapport au concentrateur 1. Dans le concentrateur 1 est pratiquée une fente d'isolement 7 (figure 2) qui est recouverue par la barre 5. L'inducteur décrit ici à titre d'exemple est employé pour rétreindre (rétrécir) des tubes métalliques. La pièce à usiner 4 est engagée dans l'alésage axial du concentrateur 1. Le courant impulsionnel, en circulant dans 1' enroulement 3, induit dans les parois des rainures 2 des courants de Foucault qui, à travers les surfaces de h fente d'isolement 7 et du logement dans lequel est placée la barre de compensation 5, se referment et se concentrent sur la surface de l'alésage axial dans lequel est engagée la pièce à usiner 4 (figure 3). Le sens des courants est montré sur la figure 3 par des flèches. Le champ magnétique produit par les courants circulant autour de 1 'alésage axial engendre des courants d'induction dans la pièce à usiner 4. Le courant circulait autour du logement dans lequel est placée la barre de compensation 5 induit dans celle-ci des courants de Foucault dont le sens, dans la zone de la fente d'isolement 7 et de la pièce 4, coïncide avec le sens du courant dans l'alésage axial.. il en résulte que dans la zone de la fente d'isolement 7 la pièce 4 subit l'action d'un flux magnétique supplémentaire dt au courant circulant dans la barre de compensation 5. En conséquence, l'induction du champ magnétique dans l'entrefer entre le concentrateur 1 et la pièce 4 est plus uniforme suivant le contour circulaire de celle-ci, ce qui se traduit par une égalisation , suivant le contour de l'alésage axial, de la pression électromagnétique assurant la compression de la pièce 4 , une amélioration de la précision. et de la qualité d'usinage de la pièce 4. Un autre inducteur conforme à l'invention, mais utilisé pour l'expansion (1 'élargissement)d#ièces tubulaires métalliques, se compose d'un concentrateur cylindrique 8 (figure 4) de champ magnétique, comportant une fente d'isole- lent 9. L'enroulement 10 induisant lesbourants de Foucault dans le concentrateur 8 est logé dans des rainures Il qui sont creusées dans la surface de 1' alésage axial du coneentra- teur 8, lequel est rempli d'un tampon 12 en matériau isolant. Pour l'expansion des pièces tubulaires métalliques , on place l'inducteur à l'intérieur de la pièce à usiner 13. Les courants de Foucault induisant des courants de Foucault dans la pièce à usiner 13 se concentrent sur la surface extérieure du concentrateur 8. Au voisinage de cette surface, le long de la fente d'isolement 9, est ménagé un logement dans lequel est placée une barre de compensation 14 en matériau électro- conducteur. Cette barre recouvre l'ouserture de la fente d'isolement 9 et est séparée du concentrateur 8 par une douille isolante 15. Ce second inducteur fonctionne de la même anière que celui décrit plus haut. L'inducteur pour l'usinage de pièces plates métalliques représenté sur la figure 3, se compose d'un concentrateur cylindrique 16 de champ magnétique , pourvu d'une fente d'isolement 17. Dans la surface cylindrique extérieure du concentrateur 16 sont réalisées des rainures 18 dans lesquelles est logé un enroulement 19 induisant des courants de Foucault dans le concentrateur 16. Ces courants de Foucault se concentrent sur la surface frontale du concentrateur 16 et induisent des courants de Foucault dans la pièce à usiner 20 qui est placée sur la matrice 21. Dans le concentrateur 16, le long de la fente d'isolement 17, est réalisé un logement situé près de la surface frontale du concentrateur 16, à laquelle il est parallèle. Dans ce logement est placée une barre de compensation 22 en matériau électroconducteur, qui recouvre la fente d'isolement 17. La barre de compensation 22 est séparée du concentrateur 16 par une douille isolante 23. Suivant l'axe du concentrateur 16 est usiné un alésage étagé 24. L'inducteur pour l'usinage de pièces plates métalliques fonctionne de la façon suivante. D'abord la pièce plate à usiner 20 est placée sur la matrice 21. L'inducteur est rapproché de la pièce à usiner 20. Le courant impulsionnel circulant dans l'enroulement 19 induit des courants de Foucault dans les parois des raines 18 du concentrateur 16. En donnant à l'alésage axial 24 du concentrateur 16 des dimensions appropriées on obtient que la partie principale des courants de Foucault engendrés aux rainures 18 circule le long de la fente 17, contourne le logement dans lequel est placée la barre de compensation 22 et se referme sur la surface frontale plane du concentrateur 16, du côté où la pièce plate 20 doit être façonnée dans la matrice 21. Pour le reste , le fonctionnement de l'inducteur pour l'usinage de pièces en tôle est analogue à celui des inducteurs pour l'expansion et la rétreinte de pièces tubulaires métalliques, décrits plus haut. Une fois la pièce plate 20 formée, le concentrateur 16 et les autres éléments de l'inducteur sont écartés de la pièce 20 et celle-ci est extraite de la matrice 21. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constîkiant des équivalents techniques des moyens décrit s ainsi que leurs combinaisons , si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la revendication qui suit. REVENDICATION Inducteur pour l'usinage des métaux par déformation à l'aide d'un champ magnétique impulsionnel, du type comprenant un concentrateur de champ magnétique pourvu d'une fente d'isolement et ayant une urface cylindrique sur laquelle est placé un enroulement induisant des courants de Foucault dans le concentrateur , et une surface sur laquelle se concentrent les courants de Foucault, qui induisent à leur tour des courants de Foucaultflans la pièce à usiner , caractérisé en ce que le concentrateur de champ magnétique est équipé d'une barre de compensation en matériau électroconducteur , électriquement isolée du concentrateur , recouvrant l'ouverture de la fente d'isolement de ce dernier et placée dans un logement ménagé le long de ladite fente, au voisinage de la surface du concentrateur sur laquelle sont concentrés les courants de Foucault induisant les courants de Foucault dans la pièce à usiner.