Brevet FR2670709A1 — publié le 19920626

La présente invention est relative à la déforma- tion à chaud d'une pièce de travail, notamment par pliage, pour que cette pièce présente une forme définitive différen- te de la forme initiale Plus particulièrement, l'invention s'applique à une telle déformation pour des pièces en matière plastique. Dans ce domaine technique, on a rencontré jusqu'à présent des difficultés de répétitivité et de régularité pour l'obtention de pièces identiques, notamment quant à l'amplitude de la déformation, par exemple les angles de pliage, et à l'aspect final de la matière dans la zone défor- mée, cet a S p e c t dépendant non seulement du degré de déformation de la matière, mais également de la température à laquelle celle-ci est portée Actuellement, pour effectuer la déformation à chaud d'une pièce, notamment d'une pièce en matière plastique, on réalise un chauffage de la matière dans la zone à déformer, et les caractéristiques de ce chauf- fage, c'est-à-dire sa durée, la température de la source thermique, la température espérée pour la-matière dans sa zone de déformation, la précision du flux de chaleur, ainsi que d'autres paramètres, sont commandés et contrôlés de telle manière que, finalement, on chauffe la pièce pendant une durée prédéterminée, après quoi, éventuellement après avoir écarté la source thermique, on procède à l'opération mécanique de déformation de la pièce à l'aide d'un outil approprié. Toutefois, on s'est rendu compte que cette durée prédéterminée calculée du temps de chauffage devait être pondérée en fonction de la température ambiante; c'est pourquoi on a adjoint aux installations connues des sondes thermiques qui captent les variations de la température am- biante et corrigent, éventuellement automatiquement, cette durée de chauffage en la raccourcissant ou en l'allongeant. Malgré cette précaution, la technique actuelle de déformation thermique d'une pièce, notamment d'une piè- ce en matière plastique, présente de graves inconvénients qui sont liés au fait que les variations non mesurées de certains paramètres ne sont pas prises en compte, par exemple la température initiale de la pièce à déformer, la température de certains éléments mécaniques coopérant avec la pièce de travail, par exemple le support ou les guides de pièce, ou encore l'outil de déformation, ainsi que la stabilité de la source thermique. Il en résulte que, même si la durée de chauffage prédéterminée est respectée, il arrive fréquemment que, lors de la phase proprement dite de déformation de la pièce, la zone à déformer ne soit pas à la température requise, soit qu'elle soit à une température trop faible, ce qui risque de provoquer sa dégradation mécanique, voire sa rupture, soit qu'elle soit à une température trop grande, avec pour conséquence, par exemple, sa dégradation thermique par modi- fication de sa structure. L'invention a pour but de remédier à ces inconvé- nients en permettant de déformer à chaud une pièce de tra- vail, principalement une pièce en matière plastique, en pre- nant ren compte le fait que, en relation avec l'action méca- nique à laquelle elle est soumiseï c'est la température ef- fective de la zone de la pièce à déformer qui constitue la condition opératoire principale, quelles que soient les variations possibles des autres conditions opératoires. A cet effet, la présente invention concerne un procé- dé qui consiste à exercer sur la pièce de travail, dans la zone à déformer, une pression contrôlée de déformation et, pendant au moins le début de l'application de cette pres- sion, à chauffer de manière contrôlée la pièce de travail, au moins dans la zone à déformer, de sorte que, sous l'ef- fet conjugué de la pression et de la chaleur, la pièce se déforme jusqu'à son état final désiré lorsqu'elle a at- teint une température en relation avec la contrainte mécani- que de déformation à laquelle elle est soumise. Ainsi, selon l'invention, on ne prend en compte que la température effective de la pièce dans la zone à déformer, en s'affranchissant de tous les paramètres extérieurs qui pourraient influencer cette température, pour effectuer la déformation de la pièce sous l'effet mécanique de la pression exercée. Suivant un mode de mise en oeuvre préféré, on ne chauffe la pièce que pendant le début de l'application de la pression, jusqu'à ce que la pièce se déforme d'une quan- tité prédéterminée que l'on détecte, après quoi le chauffa- ge est supprimé Cette suppression du chauffage peut être nécessaire pour éviter une surchauffe de la pièce pendant le reste de la déformation et/ou pour escamoter les moyens de chauffage hors du trajet de la pièce lorsque celle-ci se déforme. Pendant tout le processus, la pression appliquée peut soit être sensiblement constante, soit être variable, la valeur de la pression après l'amorce de la déformation étant supérieure ou inférieure à la valeur avant cette amorce de déformation. Suivant un mode de mise en oeuvre préféré du procé- dé selon l'invention, on chauffe la pièce sur une face et on applique la pression de déformation sur l'autre face. Le procédé ci-dessus peut être appliqué à une pièce qui est initialement à la température ambiante ou qui a été préchauffée. Si le chauffage est supprimé avant la fin de la dé- formation, cette suppression est pratiquement sans effet sur la température de la pièce dans la zone à déformer du fait que la fin de la déformation finale s'effectue en général très rapidement. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comporte: un support pour la pièce à déformer; des moyens pour appliquer une pression sur ladite pièce dans la zone à déformer; et des moyens de chauffage de la pièce dans la zone à déformer au moins pendant le début de l'application de cette pression. De préférence, on fait également comporter à ce dispositif des moyens pour détecter le début de la déforma- tion de la pièce et pour commander la fin du chauffage lorsque ce début de déformation est déteeté. La déformation de la pièce peut être réalisée à l'aide d'un élément-dtappuh Aqui est en contact avec celle- ci et sur lequel s'exerce la pression de travail. On comprendra bien l'invention à l'aide du complément de description qui va suivre d'un mode de réali- sation préféré non limitatif pour la mise en oeuvre du pro- cédé, en référence au dessin annexé qui fait partie de la- description et dans lequel: Fig 1 est une vue en élévation verticale, par- tiellement en coupe, d'un dispositif pour le pliage à chaud d'une pièce en matière plastique, dans la phase initiale du procédé lors de laquelle on procède au chauffage de la piè- ce à travailler; Fig 2 est une vue-zanalogue à la Fig 1, la pièce s'étant déformée d'un degré prédéterminé par l'effet conjugué de la chaleur et de la pression primaire; et Fig 3 est une vue analogue aux Figs 1 et 2, la pièce étant cette fois complètement déformée. La description qui va suivre sera faite en référen- ce à la déformation par pliage d'une pièce plane en matière plastique; toutefois, il ne s'agit là que d'un exemple d'application de l'invention qui n'est pas limitatif, la déformation pouvant se faire autrement que par pliage,par exemple par cambrage ou ondulation, et la pièce de travail pouvant présenter une autre forme initiale ou être en une autre matière. Dans l'exemple représenté à titre illustratif, le dispositif comporte une table 1 pour supporter, sur sa face supérieure, une plaque 2 en matière plastique qui repose librement sur la table Dans la zone de pliage, la table 1 présente une fente 3 à l'intérieur de laquelle, comme mon- tré sur les Figs 2 et 3, viendra se loger l'arête de pliage lors de la déformation Le dispositif comporte également d'autres éléments mécaniques statiques, schématisés en 4,- par exemple des butées, des guides ou des moyens d'amenée successive des plaques 2. - Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'inven- tion, la pièce 2, dans sa zone 2 a à déformer, est soumise initialement et simultanément à un chauffage et à une pression Pl dans le sens de la déformation à obtenir fina- lement Le chauffage est réalisé de toute manière appropriée, par au moins un élément chauffant 5, ce chauffage étant par exemple du type électrique ou à projection d'un flux d'air chaud Avantageusement, l'élément chauffant 5 est situé- dans la fente 3, à une distance appropriée de la pièce 2, et du côté de la face de celle-ci qui, lors de la déforma- tion complète, subira le plus grand allongement Quant à la p r e S si o N Pi, elle est exercée à l'aide d'un élément ou outil d'appui 6, qui est en contact avec l'autre face de la pièce 2 et dont l'extrémité inférieure active 6 a pré- sente une forme étudiée du fait que, à la fin de la défor- mation (Fig 3), elle présente une grande surface de con- tact avec la pièce 2 La p r e S S i o N Pl exercée par l'élément 6 sur la pièce 2 est obtenue, de manière précise et constante, par tout système approprié (non représenté), par exemple un système hydraulique, mécanique ou pneumati- que dont les caractéristiques de stabilité quantitative sont indiscutables. Ainsi, lors de la première phase opératoire du pro- cédé selon l'invention, la pièce 2 est soumise à l'effet conjugué du chauffage par l'élément 5 et de la pression Pl 1 u par l'élément 6, dans le sens de la déformation finale à ob- tenir. Avantageusement, on détecte le début ou amorce de la déformation de la pièce 2, du I à l'effet conjugué ci- dessus, et on effectue la déformation complète, de plus grande amplitude, de la pièce, en supprimant le chauffage. On a schématiquement représenté sur le dessin des moyens détecteurs permettant de détecter ce début de défor- mation Dans cet exemple, l'élément d'appui 6 porte un doigt en saillie 7 qui, lors du déplacement vertical de l'élément 6, vient coopérer avec un microcontact 8 pour le faire changer d'état lorsque l'élément 6 s'est déplacé d'une distance prédéterminée a correspondant du début de déformation choisi de la pièce 2 La Fig 2 illustre l'ins- tant du procédé selon l'invention auquel cette valeur de déformation est atteinte A cet instant, le microcontact 8 change d'état, et l'élément chauffant 5 est escamoté,et éventuellement mis au repos. L'élément d'appui 6 est soumis à une pression P 2, pour déformer complètement la pièce 2 et lui donner sa for- me définitive, comme montré à la Fig 3 En fin de proces- sus, l'élément d'appui 6 s'est déplacé verticalement d'une distance b par rapport à sa position initiale de la Fig 1, et la pièce 2 a atteint sa forme finale De façon connue, selon le cas, l'élément d'appui 6 peut rester dans sa posi- tion de la Fig 3, jusqu'à un refroidissement approprié de la pièce 2, ou être remonté immédiatement après sa fin de course de descente La position de fin de course de l'élé- ment d'appui 6 est définie par exemple par une butée (non représentée). Dans l'exemple ci-dessus de mise en oeuvre du pro- cédé et de réalisation du dispositif selon l'invention, le chauffage et la pression sont appliqués simultanément; tou- tefois, il est possible de réaliser un préchauffage de la pièce à travailler; en outre, la pression P 2 est en général égale à la pression Pl, toutefois, il n'est pas à exclure que ces deux pressions puissent être différentes, la pres- sion P 2 étant alors supérieure ou inférieure à la pression Pl. La pression qui est exercée sur la pièce de travail, ainsi que la température à laquelle celle-ci est portée dans sa zone de déformation, dépendent de plusieurs paramè- tres et sont déterminées cas par cas, en fonction notamment de la nature de la pièce, de ses caractéristiques géométri- ques initiales, et du type et de l'amplitude de la déforma- tion à effectuer. Pour des matières plastiques, qui constituent l'ap- plication préférée mais non limitative de l'invention, les températures de la pièce de travail, dans sa zone de défor- mation, peuvent aller de 500 C à 3000 C et la pression ap- pliquée peut aller de 0,2 bar à 6 bars. Suivant un exemple pratique effectivement mis en oeuvre, on a utilisé une plaque de polystyrène choc d'une longueur de 700 mm, on lui a fait comporter une rainure de pliage sur sa face interne et on l'a pliée à 900 On a chauffé la plaque dans la zone de travail de manière à obtenir une température d'environ 1000 C et on a appliqué sur l'outil de déformation, qui se déplaçait verticalement vers le bas, une pression de 3 bars, cet outil pesant envi- ron 15 kg. Il ressort de la description ci-dessus du procédé et du dispositif selon l'invention, à l'aide d'un exemple, que l'on s'affranchit totalement des paramètres difficile- ment contrôlables pour ne s'intéresser qu'au paramètre prin- cipal de la déformation de la pièce, à savoir sa capacité à se déformer sans dégradation, de manière répétitive et précise lorsqu'elle a atteint une température qui, en rela- tion avec la pression appliquée et sans être prédéterminée ou calculée, confère à la matière à déformer une plasticité suffisante pour que, sous une pression donnée, elle se dé- forme de manière appropriée. Ainsi avec l'invention, on obtient une excellente stabilité des pièces dans une même série, on peut passer d'une matière à une autre ou d'une épaisseur à une autre sans changement de réglages, la pièce est chauffée et déformée à sa conformation finale-sans qu'elle doive être déplacée, on réduit grandement le coût des systèmes de contrôle, et on peut facilement adapter la technique ci- dessus à des machines existantes. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mo- de de réalisation et de mise en oeuvre, non plus qu'au mode d'application, qui ont été décrits; on pourrait au con- traire concevoir diverses variantes sans sortir pour autant de son cadre, par exemple en appliquant le chauffa- ge sur les deux faces de la pièce. REVENDICATIONS 1 Procédé pour la déformation à chaud d'une pièce de travail ( 2), notamment par pliage d'une pièce en matière plastique, caractérisé par le fait qu'il consiste à exercer sur la pièce de travail, dans la zone à déformer ( 2 a), une pression contrôlée de déformation et, pendant au moins le début de l'application de cette pression, à chauffer de ma- nière contrôlée la pièce de travail, au moins dans la zone à déformer, de sorte que, sous l'effet conjugué de la pres- sion et de la chaleur, la pièce se déforme jusqu'à son état final désiré lorsqu'elle a atteint une température en rela- tion avec la contrainte mécanique de déformation à laquelle elle est soumise. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pièce ( 2) n'est chauffée que pendant le début de l'application de la pression, jusqu'à ce que la pièce se déforme d'une quantité prédéterminée détectée, après quoi le chauffage est supprimé. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le chauffage est supprimé par escamotage d'un élément chauffant ( 5). 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la pression de déformation est sensiblement constante pendant toute la déformation de la pièce. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la pression est variable, sa valeur après l'amorce de déformation étant supérieure ou inférieure à sa valeur avant l'amorce de déformation. 6 Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'on chauffe la pièce sur une face et qu'on applique la pression de déformation sur l'au- tre face. 1 0 7 Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, carac- térisé par le fait que le chauffage est exercé sur les deux faces de la pièce. 8 Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la pièce est soumise à un pré- chauffage avant l'application de la pression. 9 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comporte: un support ( 1) pour la pièce ( 2) à défor- mer; des moyens pour appliquer une pression sur ladite pièce ( 2) dans la zone à déformer ( 2 a); et des moyens ( 5) de chauffage de la pièce ( 2) dans la zone à déformer ( 2 a) au moins pendant le début de l'application de la pression. Dispositif selon la revendication 9, caractéri- sé par le fait qu'il comporte des moyens ( 7,8) pour détecter le début de la déformation de la pièce et pour commander la fin du chauffage lorsque ce début de déformation est détec- té. 11 Dispositif selon l'une des revendications 9 et , caractérisé par le fait qu'il comporte un élément d'ap- pui ( 6) qui est en contact avec la pièce de travail ( 2) et sur lequel s'exerce la pression de déformation.