Brevet FR2593096A1 — publié le 19870724

La présente invention concerne les équipements pour le traitement impulsionnel de matériaux et a notamment pour objet une table de travail destinée à une installation pour le traitement de matériaux par explosion. Dans les constructions mécaniques, la présente invention peut être utilisée dans les dispositifs de soudage de matériaux par explosion, le durcissement de matériaux par ondes de choc, la compression de poudres et l'emboutissage de tôles par explosion. On connaît une table de travail d'une installation de traitement de matériaux par explosion, réalisée sous forme d'une enveloppe cylindrique placée sur l'embase du corps d'une chambre dans laquelle sont logés un amortisseur et une plaque d'appui pour la pièce à travailler (voir, par exemple, brevet d'invention français n0 2367532, classe B 21D26/08, publié le 12 mai 1978). Dans cette table de travail connue, l'amortisseur est constitué par la grenaille d'acier ou de fonte. Du fait que la grenaille est un matériau pulvérulent, elle absorbe l'énergie des charges de choc. Cependant, cette absorption de l'énergie s'effectue sur un faible parcours de déformation de la grenaille, ce qui engendre des valeurs importantes des forces transmises à l'embase du corps de la chambre. Dans la table de travail en question, utilisant un tel amortisseur constitué par la grenaille, les oscillations, dues à l'explosion, du plateau de la table de travail et, par conséquent, celles de la pièce qu'elle porte, sont pratiquement nulles. Il convient aussi de signaler que les propriétés d'amortissement de la grenaille se dégradent avec le temps par suite de son compactage et de sa corrosion en cours d'exploitation. On connaît aussi une autre table de travail d'une installation de traitement de matériaux par explosion, comprenant un corps disposé au-dessus de l'amortisseur (voir, par exemple, le brevet français n0 2367540, classe B 210 26/08, publié le 12 mai 1978). L'amortisseur de cette table est constitué par un certain nombre de dalles d'acier séparées par des couches de caoutchouc. L'emploi de caoutchouc en tant que milieu amortisseur permet, par suite de l'absorption de l'énergie de la table, de réduire notablement les charges agissant sur l'embase de la chambre. Toutefois, les couches de caoutchouc en déformation après l'explosion n'absorbent irréversiblement (le caoutchouc se réchauffe) qu'une faible partie de l'énergie transmise au plateau de la table. La majeure partie de l'énergie cinétique du plateau de la table se transforme en énergie potentielle des couches comprimées du caoutchouc. Il en résulte que l'énergie potentielle du caoutchouc se transforme de nouveau en énergie cinétique du plateau de la table, c'est-à-dire que le plateau de la table et l'objet sont animés d'un mouvement oscillatoire caractérisé par de grandes amplitudes, accélérations et, par conséquent, des forces aussi importantes qui agissent sur les éléments de la table, les éléments de fixation de l'objet et sur les pièces elles-meme . Vu la faible quantité de l'énergie dissipée au chauffage du caoutchouc, le processus oscillatoire dure longtemps. Tout cela aboutit à des pannes fréquentes des éléments de la table, des éléments de fixation de la pièce et, par conséquent, compromet la fiabilité de fonctionnement de la table de travail. On s'est donc proposé de créer une table de travail pour une installation de traitement de matériaux par explosion, dont la construction permettrait de réduire les charges de choc transmises à l'embase de la chambre, d'obtenir une diminution de l'amplitude et de la fréquence des oscillations et, par conséquent, des accélérations et des forces agissant sur les éléments de la table, la pièce et les éléments de fixation de celle-ci. Ce problème est résolu du fait que la table de travail de l'installation de traitement de matériaux par explosion, comprenant un corps disposé au-dessus d'un amortisseur, est caractérisé, selon l'invention, en ce que le corps forme une enceinte close et comporte un amortisseur d'oscillations sous forme d'une masse d'inertie placée dans ladite chambre close avec un jeu dont la valeur est plus petite que celle de la déformation de l'amortisseur, et pouvant se déplacer dans cette enceinte close suivant l'axe vertical de la table. Il est souhaitable que la table de travail comporte des barres reliant, par l'intermédiaire de l'amortisseur, le corps de la table au bâti de l'installation de traitement de matériaux par explosion. Il est rationnel que l'amortisseur d'oscillations de la table de travail soit constitué par un matériau pulvérulent du type grenaille métallique. Toutefois, l'amortisseur d'oscillations peut être constitué par une dalle métallique. Le mode de réalisation décrit de la table de travail de l'installation de traitement de matériaux par explosion assure le fonctionnement fiable de la table de travail grâce à la réduction de l'amplitude et de la fréquence des oscillations et à la diminution du temps d'amortissement des oscillations de la table après l'explosion, les forces transmises de la table à l'embase de la chambre d'explosion étant de faible valeur. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci-apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente, en coupe longitudinale, une table de travail d'une installation pour le traitement de matériaux par explosion, conforme à l'invention, pourvue d'un amortisseur d'oscillations constitué par un matériau pulvérulent, en position initiale avant l'explosion; - la figure 2 représente, en coupe longitudinale, la table de travail conforme à l'invention, avec amortisseur d'oscillations constitué par une dalle métallique, en position initiale avant l'explosion;; - les figures 3, 4 et 5 représentent, en coupe longitudinale, la position du corps de la table de travail conforme à l'invention, animé d'un mouvement oscillatoire à la suite d'une explosion aux moments des chocs contre l'amortisseur d'oscillations; - la figure 6 représente la courbe d'oscillation de la table de travail conforme à celle représentée sur la figure 1 (sur l'axe des ordonnées est portée l'amplitude G des oscillations du corps de la table, en cm; le temps t des oscillations est porté sur l'axe des abscisses, en secondes). La table de travail d'une installation pour le traitement de matériaux par explosion comporte, selon l'invention, un corps 1 (figure 1) renfermant un espace clos 2 et monté sur un amortisseur 3. Dans l'enceinte close 2 du corps 1 se situe un amortisseur d'oscillations 4 constitué par une masse d'inertie qui occupe ladite enceinte 2 de façon à former un intervalle 87 dont la valeur est plus petite que la valeur de la déformation de l'amortisseur 3, et qui peut se déplacer dans l'enceinte close 2 suivant l'axe vertical de la table. Dans le mode de réalisation décrit de la table de travail conforme à l'invention, l'amortisseur d'oscillations 4 est constitué par un matériau pulvérulent ou analogue du type grenaille métallique. Le corps 1 est relié par l'intermédiaire de barres 5, 6 et de l'amortisseur 3 à une dalle d'appui 7 du corps 8 de l'installation pour le traitement de matériaux par explosion, qui n'est pas représentée sur le dessin du fait qu'elle ne fait pas l'objet de l'invention. Au corps 1 de la table sont fixés une matrice 9, le matériau à façonner 10 et une charge d'explosif 11. L'orientation du déplacement vertical du corps 1 est assurée par des guides 12 réalisés sur ledit corps et par des guides 13 réalisés sur la dalle d'appui. La figure 2 représente un autre mode de réalisation de la table de travail conforme à l'invention. Cette table de travail est analogue à celle de la figure 1, à cette seule différence près que l'amortisseur d'oscillations 4 est constitué par une plaque ou dalle métallique. Le principe de fonctionnement de la table de travail de l'installation pour le traitement de matériaux par explosion, selon l'invention, consiste en ce qui suit. Après la mise du matériau à façonner 10 (figure 1) dans la matrice 9 situé sur le corps 1, la mise en place de la charge explosive 11 et la réalisation des opérations de préparation de l'installation à l'explosion, on fait exploser la charge 11, c'est-à-dire qu'on réalise l'opération technologique voulue, par exemple l'emboutissage. Lors de l'explosion de la charge 11, la moitié de L'énergie de la charge est transmise à la table de travail (figure 3, flèche A), et l'autre moitié, sous forme d'énergie cinétique des produits d'explosion, se propage vers le haut par rapport à la table de travail. La moitié de l'énergie de la charge explosive 11 constitue une impulsion I définie par l'expression dans laquelle m1 est la masse de la charge explosive 11; QO est le pouvoir calorifique de l'unité de masse de la charge explosive 11. En pratique, cette énergie se transmet instantanément au corps 1 de la table de travail ayant une masse m2 et lui communique une accélération jusqu'à la vitesse (mouvement dans le sens de la flèche B sur la figure 3). L'énergie cinétique du corps 1 de la table en déplacement se transforme en énergie potentielle de déformation (de compression) de l'amortisseur 3. Au premier moment qui suit l'explosion, le mouvement n'est imprimé qu'au corps 1 de la table et l'amortisseur d'oscillations 4 reste au repos grâce au jeu s et à son pouvoir d'inertie.Vu que la valeur du jeu & est plus faible que celle de la déformation de l'amortisseur 3 pour l'arrêt complet du corps, le corps se déplaçant à une grande vitesse rencontre, après avoir parcouru l'espace correspondant au jeu J , l'amortisseur d'oscillations 4, de masse m3, qui reste au repos, ce qui s'explique par le temps très réduit de déplacement du corps 1 avant le moment du choc. Etant donné que l'amortisseur 4 est constitué par un matériau pulvérulent, il se produit un choc inélastique entre le corps 1 et l'amortisseur d'oscillations 4 (figure 3). La vitesse V2 de déplacement commun du corps 1 et de l'amortisseur 4 peut être déterminée à l'aide de l'équation de conservation de l'impulsion: m2 . V1 = (m3 + m2 ) V2 ' d'où L'énergie cinétique K1 du corps 1 et de l'amortisseur 4 en déplacement est définie par ltexpres- ce qui veut dire que l'énergie cinétique du corps 1 et de l'amortisseur 4 est égale à l'énergie initiale du corps 1 multipliée par le coefficient k du rapport entre la masse du corps 1 et celle de l'amortisseur 4: Ce rapport est une expression du théorème de Carnot énonçant que l'énergie cinétique perdue lors du choc inélastique est égale à l'énergie cinétique correspondant à la perte de vitesse. La descente du corps 1 et de l'amortisseur 4 continuant1 l'énergie cinétique du corps 1 se transforme en énergie potentielle K2 de compression de l'amortisseur 3: Le corps 1 s'arrête et commence à monter: il se produit une transformation de l'énergie potentielle de l'amortisseur 3 en énergie cinétique du corps 1. L'amortisseur d'oscillations 4 descend de la valeur du jeu r par rapport au corps 1 et vient heurter la surface inférieure du corps (figure 4, flèches C et D). De nouveau, il se produit un choc inélastique et, par conséquent, une perte d'énergie de k fois. Ensuite le corps 1 et l'amortisseur d'oscillations 4 effectuent une course de montée, et le processus recommence. L'énergie cinétique du mouvement de montée du corps 1 est transformée par les barres 5, 6 en énergie potentielle de décompression de l'amortisseur 3, le corps 1 s'arrête et commence à descendre. L'amortisseur d'oscillations 4 se déplace vers le haut d'une valeur égale à la valeur du jeu par rapport au corps 1 et se heurte contre la paroi supérieure du corps 1 (figure 5, flèches E et F). Il se produit de nouveau un choc inélastique et, par conséquent, une perte d'énergie de k fois. Ainsi, au cours du premier cycle d'oscillations du corps 1, il se produit à l'amortisseur trois chocs inélastiques du corps 1 et de l'amortisseur d'oscillations 4, et au cours de chaque cycle suivant, il se produit deux chocs inélastiques. Avec chaque choc, l'énergie diminue suivant la valeur du coefficient de rapport entre la masse du corps 1 et celle de l'amortisseur d'oscillations 4. Ceci assure une diminution de l'amplitude des oscillations d-u corps 1, une augmentation de la période des oscillations, une diminution des accélérations et des forces engendrées et un amortissement très rapide des oscillations du corps 1 (figure 6, courbe 14). Il est évident que plus la masse de l'amortisseur 4 (figure 1) est grande, plus l'amortissement des oscillations est efficace. Le principe de fonctionnement de la table de travail représentée sur la figure 2 est analogue à celui de la table de travail représentée sur la figure 1. La seule différence consiste en ce que les pertes (dissipation) d'énergie lors des chocs inélastiques du corps 1 et de l'amortisseur d'oscillations 4 constitué par une dalle métallique, sont légèrement moins grandes (légèrement moins efficaces) que dans le cas de l'amortisseur constitué par un matériau pulvérulent. La table de travail de l'installation de traitement de matériaux par explosion, conforme à l'invention, permet d'élever notablement la fiabilité de fonctionnement de la table de travail grâce à une diminution efficace de l'amplitude et de la fréquence des oscillations, de la valeur des accélérations et des forces agissant sur les éléments de la table, la pièce à façonner et les éléments de fixation de celle-ci, et de réduire grandement les charges transmises de la table de travail au corps de ladite installation. REVENDICATIONS 1. Table de travail d'une installation pour le traitement de matériaux par explosion, du type comprenant un corps (1) situé au-dessus d'un amortisseur, caractérisé en ce que le corps (1) forme une enceinte close (2) et comporte un amortisseur d'oscillations (4) se présentant sous forme d'une masse d'inertie placée dans ladite enceinte close (2) avec un jeu .r dont la valeur est plus petite que celle de la déformation de l'amortisseur (3), et ayant la possibilité de se déplacer dans cette enceinte close (2) suivant l'axe vertical de la table. 2. Table de travail selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'elle comporte des barres (5, 6) qui relient par l'intermédiaire de l'amortisseur (3) le corps (1) de la table au corps (8) de l'installation de transformation des matériaux par explosion. 3. Table de travail selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'amortisseur d'oscillations (4) est constitué par un matériau pulvérulent ou analogue du type grenaille métallique. 4. Table de travail selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'amortisseur d'oscillations (4) est constitué par une dalle ou plaque métallique.