Brevet FR2637207A1 — publié le 19900406

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de formage d un flan de tole notamment pour réaliser un masque de tube cathodique. L'invention a également pour objet un masque de tube cathodique obtenu selon 'ce procédé. Dans un procédé classique de formage d'un flan de tôle, on tient le flan de tôle à sa partie périphérique et on agit sur la partie centrale de ce dernier sous 1 action de descente ou de montée d'un poinçon qui forme progressivement le flan en tombant le bord périphérique. Dans -ce procédé. la partie périphérique subit un rétreint compte-tenu de la diminution du périmètre en partant de l'extérieur, alors que la partie centrale est en expansion. On est donc conduit pour éviter la formation de plis à accroitre la pression sous serre-flan, ce qui conduit à accroitre la force de traction à exercer sur la partie centrale en fonction des efforts périphériques et par voie de conséquence l'allongement du métal dans cette partie. Or ceci est inacceptable pour certaines applications dans lesquelles on ne peut tolérer de déformation par allongement. en particulier dans le cas de tôles extra-minces ourlet perforées notamment pour des masques de tubes cathodiques. En effet on sait que les masques pour tubes cathodiques sont réalisés à partir d'un flan de tôle extra-mince comportant à sa partie centrale un réseau de micro-perforations devant répondre à des exigences extrêmement sévères de positionnement et de forme des perforations. Jusqu à présent, les masques pour tubes cathodiques sont réalisés par un emboutissage classique de la partie centrale avec poinçon et matrice, en chauffant la partie périphérique du flan de tôle à une température adaptée pour rendre cette dernière plus ductile et donc favoriser sa déformation en limitant l'effort de traction dans la partie centrale. Mais, le chauffage a toutefois pour inconvénient de provoquer l'apparition d'oxydes et de nécessiter un décapage et un refroidissement dans la partie centrale du flan de tôle. Par ailleurs, pour tenir compte de l'allongement du métal sous l'effet du poinçon dans l'opéra- tion d'emboutissage, il était nécessaire de donner aux micro-perforations réalisées par un procédé d'attaque chimique sur le flan de tôle une forme initiale spécifique telle que ces dernières aient, après emboutissage, la forme désirée. L'invention a pour but de fournir un procédé fonctionnant à froid. de formage d'un flan de tôle et réalisant, en une seule opération, le galbe de la partie centrale et le tombage ou le relevage de la zone périphérique du flan de tôle. sans déformer le réseau de perforations, tout en évitant les inconvénients de l'apport calorifique mentionné précédemment. L'énergie de la déformation périphérique n'est donc plus d'origine thermo-mécanique, mais d'origine mécanique. L'invention a ainsi pour objet un procédé de formage d un flan de tôle, notamment pour réaliser un masque de tube cathodique,- sur une presse. caractérisé en ce que - on dispose le flan de tôle entre un poin çon déformable et une matrice déformable, - on tient la partie périphérique du flan de tôle sur une faible largeur dans un organe de serrage périphérique. - on serre la partie centrale du flan de tôle entre le poinçon déformable et la matrice déformable, - on forme, selon un galbe déterminé, la partie centrale du flan de tôle en déformant le poinçon et la matrice sous l'effet d'un plongeur de façon à placer la fibre moyenne du flan de tôle dans une position déterminée, par rapport à la fibre neutre de l'ensemble du poinçon et matrice, telle que l'on puisse engendrer, au moins dans des zones localisées dudit flan de tôle, une contrainte interne réglable, - on exerce, sur des zones localisées de l'organe de serrage, une action mécanique en rapprochant les éléments opposés dudit organe de serrage pour réaliser sur la partie libre du flan de tale située entre le poinçon et l'organe de serrage, un flambage contrôlé et orienté par une action motrice sur la partie périphérique du flan de tôle, tout en conservant une épaisseur et un périmètre sensiblement constants dudit flan de tôle, - et simultanément on applique et on déroule la zone périphérique du flan de tôle le long des parois du poinçon ou de la matrice, par un mouvement relatif de l'organe de serrage par rapport au poinçon ou à la matrice pour obtenir le bord tombé final. L'invention a également pour objet un dispositif de formage d'un -flan de tôle, notamment pour réaliser un masque de tube cathodique, sur une presse comprenant une matrice et un poinçon, caractérisé en ce que la matrice et le poinçon sont réalisés en un matériau déformable et en ce qu'il comporte un organe de serrage de la périphérie du flan de tale, des moyens pour exercer dans des zones localisées une action mécanique sur l'organe de serrage en rappro chant les elements opposes de l'organe de serrage, des moyens de déplacement relatif de l'organe de serrage par rapport au poinçon ou à la matrice. et des moyens complémentaires pour contrôler le flambage et dérouler la partie périphérique du flan de tôle le long des parois latérales du poinçon ou de la matrice afin d'obtenir le bord tombe final. L'invention a aussi pour objet un masque de tube cathodique réalisé selon le procédé mentionné précédemment. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre. donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - La figure 1 est une vue en perspective d'un flan de tôle à partir duquel est réalisé un masque de tube cathodique, - la figure 2 est une vue en perspective d'un masque forme, - la figure 3 est une vue schématique en coupe du dispositif selon l'invention. - la figure 4 est une vue en perspective schématique de l'organe de serrage de la partie périphérique du flan de tôle. - les figures 5 à 16 sont des vues schématiques en coupe - montrant des étapes successives de formage d'un masque. La figure 1 représente un flan de tôle 1 de très faible épaisseur à partir duquel est réalisé un masque de tube cathodique. Ce flan de tôle 1 comporte une partie centrale la munie d'un réseau de microperforations et une partie périphérique lb non perforée. Le masque réalisé aprés formage a donc sa partie centrale la correspondant au réseau de micro-perforations galbé et son bord périphérique lb relevé, comme cela apparait à la figure 2. Le dispositif de formage représenté à la figure 3 pour réaliser un masque de tube cathodique comporte une semelle inférieure 10 sur laquelle repose un fond de matrice 11. Ce fond de matrice Il est muni à sa partie supérieure d une empreinte 12 correspondant au galbe de la pièce finie à obtenir. Au-dessus du fond de matrice 11, le dispositif de formage comporte une matrice déformable 13 qui repose sur le fond de matrice 11 par sa partie périphérique 14. Le dispositif de formage comprend également un poinçon déformable 15 disposé au-dessus de la matrice 13 et supporté par une semelle supérieure 16. La matrice 13 et le poinçon 15 sont réalisés en matériau déformable et la- face inférieure du poinçon 15 comporte un jonc périphérique 17 destiné à empêcher le glissement du flan de tôle vers l'exté- rieur au moment de son formage. Par ailleurs, la matrice 13 est reliée par une tige 18 à un système de verrouillage 19 constitué par exemple par un vérin. Le dispositif de formage comporte autour du poinçon 15 et de la matrice 13 et au niveau du plan de séparation de ces deux éléments, un orrane de serrage périphérique 20 constitué d'un cadre inférieur 21 et d'un cadre supérieur 22 (figure 4). Cet organe 20 est destiné à serrer sur une faible largeur la partie périphérique lb du flan de tôle 1. Le dispositif comporte également des moyens complémentaires pour orienter le flambage, comme on le verra ultérieurement, par un mouvement combiné ascendant et de rapprochement desdits moyens de l'ensemble matrice 13-poinçon 15. A cet effet, les moyens complémentaires pour orienter le flambage peuvent être constitués par une lame périphérique 23 déformable, continue ou formée de segments séparés. Cette lame périphérique 23 est insérée entre l'ensemble poinçon 15-matrice 13 et l'organe de serrage périphérique 20 pour orienter le flambage contrôlé de la partie libre lb du flan de tôle de façon uniforme et dans le même sens. Selon un mode de réalisation illustre dans la présente demande, la lame 23 est constituée par une lame élastique pliée, dont l'èxtrémité de l'une des branches 23a est fixée sur la paroi latérale de la matrice 13 et dont l'extrémité de l'autre branche 23b est en appui sur le cadre inférieur 21. Dans le mode de réalisation illustré, la lame 23 a été représentée en-dessous du flan de tôle 1, ce qui conduit à un relevage du bord, mais il est évident que l'on peut concevoir une version symétrique dans laquelle le bord est tombé à l'aide d'une lame disposée au-dessus du flan et à laquelle on imprime un mouvement descendant. Le dispositif comporte en outre des moyens pour exercer, dans des zones localisées, une action mécanique sur l'organe de serrage 20. Ces moyens peuvent être constitués par exemple par des cames 30 ou encore par des verins. De plus, le dispositif comporte également des moyens de montée. non représentés, de l'organe de serrage 20. qui peuvent être constitués par exemple par des vérins. Le formage du flan de tôle 1 est réalisé de la façon suivante. Tout d'abord, on place le flan de tôle 1 sur la matrice 13, puis on serre, sous l'action du vérin 19. la partie centrale du flan de tôle entre la matrice 13 et le poinçon 15 et on maintient la partie périphérique dudit flan sur une faible largeur entre les cadres 21 et 22 de l'organe de serrage périphérique 20 (figures 3 et 41. Ensuite, sous l'action d'un plongeur, non représenté, qui agit sur la semelle supérieure 16, on fait fléchir le poinçon déformable 15 et la matrice déformable 13 pour ainsi former un galbe souhaité de la partie centrale du flan de tôle 1 selon le galbe déterminé par l'empreinte 12 du fond de matrice 11. Le jonc 17 empêche tout glissement vers l'extérieur du flan de tôle. Cette position est maintenue par le vérin 19 au point mort bas (figure 5). Au cours de cette étape de formage de la partie centrale la fibre moyenne réelle du flan de tôle 1 est placée dans une position par rapport à la fibre neutre de l'ensemble constitué par le poinçon 15 et la matrice 13 telle que l'on puisse engendrer au moins dans des zones localisées dudit flan de tôle, une contrainte interne réglable disponible pour annuler les éventuelles contraintes induites par des phénomènes extérieurs tels que la dilatation thermique et les vibrations générées par des phénomènes acoustiques, magnétiques et autres. Ainsi, en modifiant la position du flan de tôle par rapport à la fibre neutre de l'ensemble poinçon 15-matrice 13, on peut engendrer, au moins dans des zones localisées du flan de tôle, des contraintes internes de compression ou de traction en fonction de l'utilisation ultérieure de la pièce formée. De plus, on exerce la déformation par rapport à la fibre moyenne du métal constituant le flan de tôle pour avoir une déformation homogène et pour ne pas détériorer la précision des micro-perforations de la partie centrale du flan de tôle. Pendant cette étape de formage du galbe, la partie supérieure de la lame 23 est en appui audessous de la zone périphérique lb du flan de tôle (figure 6). A l'issue de cette étape de formage du galbe, on réalise le flambage contrôlé de la partie libre lb du flan de tôle située entre le poinçon 15 et l'organe de serrage 20. A cet effet, tout en maintenant par l'organe de serrage 20 la partie périphérique lb du flan de tôle 1, on exerce, sur des zones localisées des cadres 21 et 22 de l'organe de serrage 20, une action mécanique illustrée par les flèches FI (figure7 à 101. Cette action mécanique est réalisée en descendant les cames 30 qui agissent sur les cadres 21 et 22, ce qui a pour effet de rapprocher les branches opposées de l'organe de serrage 20 (figures 7 et 8). De plus, cette action mécanique sur chaque élément opposé de l'organe de serrage 20 a pour objet d'induire une action de poussée sur la partie périphé- rique du flan de tôle qui est tout à fait originale par rapport à l'emboutissage classique opéré sous l'action de traction exercée par le flan sous poinçon. Ainsi, le rapprochement des branches opposées de l'organe de serrage 20 provoque sur la partie libre lb du flan de tôle 1. un flambage contrôlé. Ce flambage orienté et se produisant autour de la fibre moyenne du flan de tôle est réalisé de telle façon que la déformation de la zone périphérique du flan de tôle corresponde å un écoulement de la matière. tel que l'épaisseur du flan et le périmètre de ce dernier soient conservés sensiblement constants. Au cours de cette action mécanique sur l'élément de serrage 20, les branches opposées des cadres 21 et 22 se déforment comme cela apparait à la figure 13. En même temps que cette action mécanique, on réalise un mouvement simultané d'une part de montée du sommet de la lame 23 illustrée par la flèche F2 et de rapprochement de celle-ci illustré par la flèche F3 vers l'ensemble poinçon 15 et matrice 13. En effet, l'extrémité 23a de la lame 23 étant fixée sur la paroi latérale de la matrice 13 et l'autre extrémité 23b étant en appui sur le cadre inférieure 21 de l'organe de serrage 20, le déplacement des branches opposées dudit organe de serrage 20 provoque le mouvement simultané de montée du sommet de la lame et de rapprochement de celle-ci vers l'ensemble poinçon 15 et matrice 13. Cela est obtenu en poursuivant la descente des cames . 30 (figures 11 et 12). Ce mouvement combiné de montée et de rapprochement de la lame 23 a pour rôle d'orienter le flambage de la partie libre lb du flan de tôle 1 située entre l'ensemble poinçon-matrice et l'organe de serrage 20. La phase suivante du procédé (figure 14) consiste en un déroulage du bord lb du flan de tôle 1 par translation dans un mouvement ascendant simultané de la lame 23 et de l'organe de serrage 20 respectivement selon les flèches F4 et F5. Lors de la derniére phase de finition des bords, l'extrémité du bord libre lb du flan de tôle 1 est plaquée contre la paroi latérale du poinçon 15 par montée de la lame 23, l'organe de serrage 20 est alors ouvert et recule, grâce à un dégagement 24 prévu sur la face latérale interne des cames 30. en contact avec l'organe de serrage 20 (figures 15 et 16). Enfin, l'extrémité du bord du flan de tôle peut être détourée par un dispositif approprié. REVENDICATIONS 1. Procédé de formage d'un flan de tôle (1), notamment pour réaliser un masque de tube cathodique, sur une presse, caractérisé en ce que - on dispose le flan de tôle (1) entre un poinçon déformable (15) et une matrice déformable (13) - on tient la partie périphérique du flan de tôle - on serre la partie centrale du flan de tôle (1) entre le poinçon déformable (15) et la matrice déformable (13), - on forme, selon un galbe déterminé, la partie centrale du flan de tôle (1) en déformant le poinçon (15) et la matrice (13) sous l'effet d'un plongeur, de façon à placer la fibre moyenne du flan de tôle (1 > dans une position déterminée, par rapport à la fibre neutre de l'ensemble poinçon (15) et matrice (13), telle que l'on puisse engendrer, au moins dans des zones localisées dudit flan de tôle, une contrainte interne réglable. - on exerce, sur des zones localisées de l'organe de serrage (20), une action mécanique en rapprochant les éléments opposés dudit organe de serrage pour réaliser sur la partie libre (1b) du flan de tôle (1) situé entre l'ensemble poinçon (15 > -ma- trice (13) et l'organe de serrage (20), un flambage contrôlé et orienté par une action motrice sur la partie périphérique du flan de tôle (1), tout en conservant une épaisseur et un périmètre sensiblement constants du flan de tôle, - et simultanément on applique et on déroule la zone périphêrique du flan de tôle (1) le long des parois latérales du poinçon (15 > ou de la matrice (13), par un mouvement relatif de l'organe de serrage (20) par rapport au poinçon (15) ou à la matrice (13) pour obtenir le bord tombé final. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au cours du flambage de la partie libre (lob) du flan de tôle (1), on oriente la déformation de ladite partie libre. 3. Dispositif de formage d'un flan de tôle, notamment pour réaliser un masque de tube cathodique. sur une presse comprenant une matrice (13) et un poinçon (15), caractérisé en ce que la matrice (13 > et le poinçon (15) sont réalisés'en un matériau déformable et en ce qu'il comporte un organe de serrage (20) de la Périphérie du flan de tôle (1), des moyens pour exercer dans dés zones localisées une action mécanique sur l'organe de serrage (20) en rapprochant les éléments opposés de l'organe de serrage (20), des moyens (30) de déplacement relatif de l'organe de serrage (20) par rapport à l'ensemble poinçon (15 > -matrice (13) et des moyens complémentaires pour contrôler le flamblage et dérouler la partie périphérique du flan de tôle le long des parois latérales du poinçon (15) ou de la matrice (13) afin d'obtenir le bord tombé final. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe de serrage périphérique (20) du flan de tôle (1 > est constitue par un cadre inférieur (21) et un cadre supérieur (22). 5. Dispositif selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les moyens de déplacement relatif de l'organe de serrage (20) sont constitués par des cames (23) agissant sur des zones localisées des cadres (21-22). 6. Dispositif selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les moyens de déplacement relatif de l'organe de serrage (20) sont constitués par des vérins agissant sur des zones localisées des cadres 7. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de déplacement vertical de l'organe de serrage (20). 8. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens complémentaires pour contrôler le flambage de la partie périphérique du flan de tôle (1) sont constitués par une lame périphérique déformable (23). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la lame périphérique (23) est constituée par un élément élastique replié dont l'extrémité de l'une des branches (23a) est fixée sur la paroi latérale de la matrice (13) ou du poinçon (15) dont l'extremite de l'autre branche (23b) est en appui sur l'organe de serrage (20). 10. Dispositif selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que la lame périphérique (23) est continue. 11. Dispositif selon les revendications 8 et 9 , caractérisé en ce que la lame périphérique (23) est constituée par des segments séparés. 12. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour verrouiller la matrice (13) au point mort bas. 13. Masque de tube cathodique, caractérisé en ce qu'il est réalisé selon le procédé des revendications 1 et 2.