Brevet FR2515541A1 — publié le 19830506

L'invention concerne un procédé et une installa- tion de transformation de la section d'une bande, notamment en cuivre, pour obtenir une section ayant des parties d'épaisseur réduite, sans usinage par enlèvement de matière. Dans différents domaines, il est nécessaire d'usi- ner des bandes, et en particulier des bandes de cuivre. Cette transformation ne peut être faite par lami- nage, car le laminage entratne l'allongement de la partie cor- respondante de la bande dans l'axe de la bande, ce qui est im- possible puisque les parties non laminées ne peuvent ni ne doivent s'allonger. La solution généralement utilisée pour réaliser de telles bandes à une ou plusieurs parties d'épaisseur réduite, consiste à partir d'une bande de cuivre de section sensiblement rectangulaire, et usiner les parties correspondantes par enlè- vement de matière Cela représente un travail important et une quantité considérable de déchets qu'il faut, si possible, re- cycler. La présente invention a pour but de créer un procédé et une installation permettant de transformer la section d'une bande pour obtenir des zones d'épaisseur réduite par une opération de transformation, c'est-à-dire sans enlèvement de copeaux en partant d'une bande de grande longueur, éventuelle- ment découpée longitudinalement à la largeur nécessaire. A cet effet, l'invention concerne un procédé caractérisé en ce qu'on crée un mouvement de défilement relatif de la bande par rapport à l'outil, sur chaque zone transversale par rapport au sens de défilement de la bande, on effectue une succession d'écrasements élémentaires dont chacun ne concerne qu'une fraction de la largeur de la partie dont l'épaisseur est à réduire, en élargissant progressivement la partie d'épais- seur réduite par écrasement des parties adjacentes encore à l'épaisseur initiale et refoulement dans la direction perpendi- culaire à l'axe de déplacement et, simultanément, sur les zones transversales en aval et/ou en amont, on effectue de tels écrasements élémentaires mais décalés de façon complémentaire dans la direction transversale de la bande de façon que, globa- lement, dans la zone d'usinage, ta section de la bande évolue progressivement dans le sens du défilement, entre la Section initiale et la section définitif Grâce à ce procédé, du fait des écrasements élé- mentaires, la matière est refoulée dans la direction transver- sale et ne peut provoquer un allongement local de la bande, mais seulement un élargissement de celle-ci Comme l'écrasement n'est pas fait en une seule fois sur toute la largeur de la partie dont l'épaisseur doit être réduite, mais seulement sur une fraction de celle-ci et cela de façon progressive entre le point o la section a encore la forme initiale et le point o la section a la forme définitive, le refoulement transversal de la matière se fait sans induire dans la bande aucune contrainte susceptible de provoquer des déformations locales de la bande, des ondulations, etc. De plus, bien que, de façon générale, le procédé envisagé concerne la réduction de l'épaisseur d'une partie d'une bande, ce procédé peut être répété pour réaliser autant de parties d'épaisseurs réduites identiques ou différentes (en épaisseur et en largeur) que nécessaire et cela en partant de bandes de sections initiales très différentes et non nécessai- rement rectangulaires. Le choix des différents paramètres pour la mise en oeuvre du procédé, tels que les paramètres des outils (lar- geur, longueur), de la force utilisée dépend du matériau à usiner et de la forme de section à réaliser. Suivant une autre caractéristique, dans la zone d'usinage, on dispose les outils pour que la trace des écra- sements élémentaires réalisés à l'aide des outils correspondent globalement à une forme en V renversée, dont la pointe est dirigée vers l'amont, dans le sens de défilement. Cette disposition en V peut être plus ou moins ouverte et même l'une des branches de cette forme en V peut être supprimée ou mise parallèle à l'axe de défilement. Suivant une autre caractéristique, la longueur du mouvement de la bande avec avance continue, ou entre chaque écrasement élémentaire dans le cas d'un mouvement pas à pas, est inférieure à la longueur de la surface d'écrasement élé- mentaire des outils, longueur considérée dans la direction du défilement. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé. Une telle installation est caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'entraînement de la bande pas à pas et des outils en forme de poinçons, et notamment des outils solidaires et ayant une surface active en forme de V. Suivant une autre caractéristique, l'installation comporte un moyen d'entratnement en continu de la bande et les outils sont constitués par des galets. De façon générale, le procédé et l'installation selon l'invention offrent l'avantage de permettre la réalisa- tion d'une section de bande que l'on ne pouvait obtenir autre- ment que par un usinage avec enlèvement de copeaux. Les moyens pour la mise en oeuvre de l'invention sont relativement simples et peu complexes Le rendement du procédé et les formes des sections obtenues sont excellents. Un procédé et une installation selon l'invention seront décrits, à titre d'exemple, à l'aide des différents des- sins annexés, dans lesquels: les figures 1, 2 et 3 représentent diverses sections de bandes de cuivre réalisées actuellement par usinage avec enlèvement de copeaux, et qui peuvent être réalisées à l'aide du procédé selon l'invention: la figure 4 est une coupe transversale d'une bande en cours de transformation; la figure 5 est une coupe simplifiée d'une première variante de l'outil; la figure 6 est une vue de-dessous de l'outil selon la figure 5; la figure 7 est une vue de-dessus d'une bande en cours de transformation; les figures 8 A à 8 D représentent schématiquement diverses étapes du procédé de fabrication d'une bande de cuivre selon l'invention, avec une section correspondant à celle donnée à la figure 1; la figure 9 est un schéma récapitulatif des phases des figures 8 A à 8 D; la figure 10 est une section d'une bande à deux rainures" réalisées selon l'invention; la figure ll est une vue en plan schématique de la fabrication d'une forme selon la figure 10. La figure 1 est une vue en coupe d'une bande de cuivre 1 qui, initialement, correspond à une section rectangl- laire de largeur L et de hauteur H; après usinage avec enlè- vement de copeauxde la partie 2, il subsiste la partie 3 d'épaisseur réduite bordée par les parties 4 qui restent à l'épaisseur initiale H. La figure 2 montre une autre section de bande de cuivre 1 ', réalisable également par usinage avec enlèvement de copeaux Dans le cas de cette section, on enlève la partie 2 ' pour laisser subsister la partie 3 ' d'épaisseur réduite et la partie 4 ' dont l'épaisseur correspond à l'épaisseur initiale H. La figure 3 montre une troisième variante de section de bande de cuivre 1 " réalisable par usinage avec enlèvement de copeaux des parties 2 " bordant une partie cen- trale 4 " qui reste à la hauteur intiale;l'enlèvement des deux parties latérales laisse subsister les parties 3 " d'épaisseur réduite. Le procédé selon l'invention sera décrit d'abord à l'aide des figures 4 à 7 correspondant, par la figure 4, à la description de la déformation d'un segment de bande sous l'effet d'un outil, les déformations nécessaires se faisant, par exemple, à l'aide d'un outil en forme de V comme celui re- présenté aux figures 5, 6, 7. La description pas à pas des diverses opérations et de l'intervention des différents outils ou parties d'outils sera faite à l'aide des figures 8 A-8 D et 9. La figure 4 est une vue en coupe verticale d'un outil pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Partant d'une bande-100 prenant appui sur un sup- port 101 et ayant déjà subi une déformation (cavité 102), on utilise un outil 103 en forme de poinçon dont les bords infé- rieurs latéraux 104 sont en biais pour repousser la matière vers l'extérieur dans la direction transversale (flèches 105). Cet outil 103 laisse une trace dans la bande 100 L'amorce de cette trace est représentée en pointillés; la matière ainsi refoulée provoque un élargissement de la bande 100 (voir les bords 106, 107 en pointillés). Cette figure montre que la zone d'action efficace de l'outil 103 se situe au niveau des bords 104, le fond 108 ne participant pratiquement pas au refoulement de la matière vers l'extérieur Il est donc intéressant d'utiliser un outil 109 ayant en section une forme telle que celle donnée à la figure 5 Dans cet outil, on a remplacé le fond 108 (figure 4) par une cavité 110 bordée par deux parties 111, 112 en relief à bords 113, 114 en biais On évite ainsi d'appuyer le fond de l'outil sur le fond de la cavité ce qui, dans la plupart des cas, est gênant. La figure 6 est une vue de-dessus de la trace dé l'outil 109 de forme générale en V (comme cela sera expliqué à l'aide des figures 8 A-8 D et 9), les deux branches 111, 112 étant réunies en une seule pièce. La figure 6 donne un mode de réalisation d'outil en une seule pièce et la figure 7 montre les diverses phases de déformation d'une bande à l'aide de l'outil selon la figure 6. La vue en plan de la figure 6 montre la forme de l'outil 109 constitué par un support 115 et par une partie en relief 111, 112 correspondant à la partie efficace de l'outil assurant l'écrasement et le refoulement de la matière. Les essais faits dans le cadre de l'invention ont en effet montré qu'il était particulièrement intéressant d'uti- liser, dans le cas du cuivre, non pas des outils 108 pleins, dont la surface utile correspond à une forme triangulaire ou trapézoïdale, mais qu'il était préférable de limiter la forme utile de l'outil à la partie en relief 111, 112 La largeur m de la surface utile de la partie en saillie 111, 112 de l'outil dépend du matériau que l'on veut transformer. La figure 7 montre la position de l'outil et de la partie en saillie 111, 112 par rapport à la bande 100 avan- çant pas à pas dans la direction de la flèche F A chaque avance correspond une trace Tl, T 2, Tn, Tn + 1, etc de l'outil Ces traces ont, de préférence, une largeur inférieure à l'épaisseur m de l'outil, pour obtenir une déformation régulière. En général, la largeur m de l'outil 111, 112 ne doit pas être mesurée dans la direction transversale mais dans la direction longitudinale c'està-dire dans le sens d'avance F. Dans ce cas, le pas d choisi pour l'avance de la bande 100 à chaque opération, doit être inférieur a la largeur m de l'outil. Ces différents paramètres sont choisis en fonction de la ma- tière, de la puissance de l'outil, etc. Dans l'exemple ci-des Gsc, l'outil e Dzecu-: lu mouvement alternatif de frappe r par exemple par urn vérin ou une presse. La mise en oeuvre du procédé selon l'invention sera décrite, de façon très schématique, à l'aide des figures 8 A à 8 D qui correspondent à diverses étapes, très simplifiées, de la fabrication d'une bande de cuivre dont la section corres- pond à celle de la figure 1 mais qui, dans le cadre de l'inven- tion, est réalisée par un usinage sans enlèvement de copeaux. L'amorçage de l'opération de déformation de la bande étant une phase transitoire, la description du procédé concernera une opération normale de déformation; pour cela, l'opération de déformation sera fictivement découpée en plu- sieurs phases correspondant, tout aussi fictivement, à la mise en oeuvre d'un outil respectif Ces diverses phases sont repré- sentées aux figures 8 A, 8 B, 8 C, 8 D, juxtaposées et qui montrent l'évolution de la forme d'une même zone Zi de longueur élémen- taire de la bande, chaque fois décalée d'un pas dans le sens de l'avance de la bande par rapport à l'outil ou aux outils respectifs. Pour ne pas compliquer les figures, par convention les outils ont été représentés sous forme de poinçons sans bords coupés en biais Il est toutefois évident que dans la plupart des cas et notamment pour travailler des rubans métal- liques, ces bords en biais (voir figures 4, 5) sont favorables pour refouler la matière dans la direction transversale. Le sens de défilement de la bande de cuivre est indiqué par la flèche F. Pour simplifier l'exposé et ne pas multiplier les références, dans chaque figure, les références 8 A, 8 B, 8 C, 8 D désignent une vue en plan dans la partie supérieure et une vue en coupe dans la partie inférieure. La vue en coupe a respectivement été faite selon le plan de coupe A-A pour la figure 8 A, selon le plan de coupe B-B pour la figure 8 B, selon le plan de coupe C-C pour la figure 8 C et selon le plan D-D pour la figure 8 D. La figure 8 A montre la forme de la bande de cuivre en amont de l'outil avant transformation de la section La Bande a une section rectangulaire de largeur LA et d'épaisseur H. La figure 8 B montre la déformation de la bande 10 après que celle-ci ait avancé d'un pas ou longueur élémentaire d, pour venir sous un premier outil il; celui-ci (de forme sensiblement triangulaire) écrase la partie centrale de la bande 10, pour refouler la matière vers les côtés et laisser deux bandes latérales 12; cette opération consiste à écraser et étaler la matière de la partie centrale perpendiculairement à la direction de déplacement, c'est-à-dire dans la direction transversale. La coupe de la figure 8 D montre les parties laté- rales 12 qui bordent la partie centrale 3 B de section réduite. Les parties latérales 12 restent à l'épaisseur H. La partie centrale d'épaisseur réduite 3 B a une largeur l B. La figure 8 C montre le résultat de l'action des outils après que la bande se soit de nouveau avancée d'un pas d Dans cette figure, on a représenté en pointillés la forme de la bande avant l'exécution de l'opération correspondant à la figure 8 C; ce dessin en pointillés correspond exactement au dessin en traits pleins de la figure 8 B. Au cours de la phase de déformation représentée à la figure 8 C, l'outil ll agit sur la partie de la bande non encore déformée, comme cela a été représenté à la figure 8 B alors que le second outil 13 agit sur la trace déjà réalisée au cours de l'étape 8 B par l'outil 11. La vue en coupe de la figure 8 C montre les parties 13 C qui ont été écrasées par l'outil 13 pour arriver à la section ainsi représentée Dans cette coupe, on a utilisé la référence 14 pour désigner les nouvelles parties latérales d'épaisseur H, mais dont la largeur est moindre que la largeur des parties 12 de la figure 8 B. La figure 8 D représente une troisième phase opéra- toire correspondant aux phases précédentes, et qui est réalisée à l'aide d'un troisième outil 15 Comme aux figures précédentes, la figure 8 D montre, en pointillés, la forme de la bande issue de la phase 8 C; le tracé en traits pleins montre la forme de la bande après l'action de l'outil 15. Comme précédemment, la vue en coupe dans la partie basse de la figure 8 D montre la section de la bande Il s'agit là de la section définitive que l'on veut obtenir. La figure 9 est une récapitulation ou ui nr upe ment des figures 8 A-8 D montrant l'ensemble de la zone d'usinage. Pour simplifier l'exposé du procédé, on a décrit celui-ci comme appliqué uniquement à la zone élémentaire Zi. Or, pendant qu'un outil déforme la zone Zi, l'outil directement en aval déforme la zone Zi + 1, l'outil suivant déforme la zone Zi + 2, etc. Ces outils agissent simultanément ou successive- ment, dans un certain ordre, suivant un mouvement cyclique. Cette caractéristique du procédé est importante pour éviter que la déformation se traduise par un allongement élémentaire dans la direction longitudinale et non dans la direction trans- versale. Dans l'exposé ci-dessus, on a volontairement divisé l'outil 11, 13, 15 en trois parties de longueur corres- pondant chaque fois à la longueur d'un pas d'avance de la bande. Or, de façon évidente, cela n'est pas le cas lors- que l'outil est en une seule pièce Par contre, lorsque l'outil est constitué pour des raisons de fabrication ou autres de plusieurs pièces 11, 13, 15, la longueur de ces pièces n'est pas nécessairement liée à la longueur du pas d et peut être sans aucun rapport avec cette longueur. De façon générale, chaque outil ou partie de l'outil global, agit non seulement sur une largeur de la bande, qui correspond à une fraction de la largeur de la bande, mais surtout sur une fraction de la largeur déformée définitivement de la bande Les outils ou parties d'outils agissent nécessai- rement sur des longueurs élémentaires successives de la bande. Ces conditions constituent les conditions de base de l'invention, car il faut que les déformations (écrasements élémentaires de l'épaisseur de la bande se traduisent par un refoulement de la matière dans la direction latérale de la bande, et non dans la direction longitudinale, puisque la non déformation de certaines parties provoque une déformation imprévisibles de-la bande hors de son plan pour absorber les allongements locaux ainsi créés. Le choix de la déformation élémentaire réalisée par un outil, ou une partie d'outil, à chaque pas ou avance élémentaire, dépend de différents paramètres tels que nature du matériau de la bande, épaisseur et largeur de la bande, géométrie de la déformation (épaisseur et lar- geur de la bande), puissance de la machine. Pour réaliser une section de bande 200 à rainures 201, 202 (figures 10 et 11), on utilise un outil en deux par- ties 203, 204 en forme de V dont la surface active est hachurée. Les deux branches 205, 206 qui bordent la bande intermédiaire 207, sont parallèles au sens de déplacement cette disposition est indispensable car il ne faut pas que l'outil refoule de la matière vers cette bande 207 Par contre, les autres branches 208, 209 sont inclinées et comportent un bord en biais (non apparent à cette figure), ces bords laissent les traces sous la forme des surfaces inclinées 210, 211. Suivant une variante non représentée, l'outil est constitué par une succession de galets correspondant à la forme globale de l'assemblage des parties 111, 112 ou de galets dis- posés suivant une forme générale V comme la trace ou des par- ties en saillie de l'outil selon les figures 5, 6, 7. Une telle réalisation de l'outil permet de faire avancer la bande non plus pas à pas, mais par un mouvement d'avance continue à la vitesse appropriée, étant donné que l'outil n'a plus à effectuer de mouvement de poinçon ou d'écra- sement, opération qui nécessite l'arrgt de la bande. Le choix de la forme des galets, de leur largeur et de leur diamètre, ainsi que de leur répartition de façon que la trace corresponde à une action "successive" dans le sens de défilement de la bande, permettent de ne pas provoquer un allongement de la bande mais uniquement un élargissement. Bien que le procédé selon l'invention et les outils aient été décrits cidessus dans le cas de la transformation de la section d'une bande de cuivre, d'autres matériaux peuvent également être transformés dans les mêmes conditions. Dans le même ordre d'idée, bien que le procédé et l'installation décrits ci-dessus aient été envisagés pour trans- former une bande de section rectangulaire en une bande dont la section correspond à la figure 1, d'autres transformations de formes de sections sont envisageables avec le même procédé et des outils analogues. On peut également modifier la forme de l'outil, par exemple pour réaliser les sections des figures 2 et 3. Ainsi, pour réaliser la section de la figure 2, on peut envisager d'orienter l'outil différemment pour que l'un des c 8 tés de l'outil, qu'il s'agisse des outils 11, 13, 15, ou de l'outil 20, soit parallèle à l'axe de déplacement de la bande. De tels outils symétriques peuvent être utilisés pour réaliser la section selon la figure 3. REVENDICATIONS ) Procédé de transformation de la section d'une bande, notamment en cuivre, pour obtenir une section ayant des parties d'épaisseur réduite, sans usinage par enlèvement de matière, procédé caractérisé en ce qu'on crée un mouvement de défilement relatif de la bande par rapport à l'outil sur chaque zone transversale (Zi) dans le sens de défilement (F) de la bande ( 10), on effectue une succession d'écrasements élémentai- res dont chacun ne concerne qu'une fraction de la largeur de la partie dont l'épaisseur est à réduire, en élargissant pro- gressivement la partie d'épaisseur réduite par écrasement des parties adjacentes encore à l'épaisseur initiale (H), et, si- multanément, sur les zones transversales en aval et/ou en amont, on effectue de tels écrasements élémentaires mais décalés de façon complémentaire dans la direction transversale de la bande de façon que, globalement dans la zone d'usinage, la section de la bande évolue progressivement dans le sens du défilement entre la section initiale et la section définitive. ) Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que dans la zone d'usinage, on dispose les outils pour que la trace des écrasements élémentaires, réalisés à l'aide des outils, corresponde globalement à une forme en V renversé dont la pointe est dirigée vers l'amont, dans le sens de défi- lement (F). 30 > Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que la longueur du mouvement de la bande au cours de (continu) ou entre (pas à pas) chaque écrasement élémentaire est inférieure à la longueur de la sur- face d'écrasement élémentaire des outils, longueur considérée dans le sens de défilement (F). ) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'on fait avancer la bande pas à pas et les outils effectuent des mouvements alternatifs. ) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'on fait avancer la bande en continu et les outils exécutent des mouvements de roulement. ) Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'entraînement de la bande pas à pas et des outils en forme de poinçons. 7 ) Installation selon la revendication 6, caracté- risée en ce que les outils ( 11, 13, 15) sont solidaires et ont une surface active ( 111, 112) en forme de V. ) Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen d'entraînement en continu de la bande et les outils sont constitués par des galets.