Brevet FR2699435A1 — publié le 19940624

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de fabrication d'une boîte métallique, du type boîte de conserve et une boîte métallique obtenue par ce procédé. L'invention s'applique particulièrement aux boîtes métalliques dont la paroi est expansée localement pour former par exemple des boîtes de conserve ayant la forme générale d'une amphore. Pour fabriquer ce type de boîtes métalliques, il est connu de rouler un flan de tôle en forme de tube par rapprochement des bords longitudinaux et ensuite de souder ensemble lesdits bords longitudinaux pour former une virole cylindrique. Cette virole cylindrique est ensuite expansée localement par exemple au moyen d'un mandrin métallique à segments. A la suite de cette opération, un fond est serti à chaque extrémité de cette virole expansée, l'un de ces fonds pouvant être muni d'un dispositif à ouverture facile par rupture d'une ligne de moindre résistance. L'opération d'expansion d'une partie de la virole permet d'augmenter localement le diamètre de ladite virole et de lui conférer ainsi une forme générale d'amphore. Habituellement, le taux d'expansion réalisé sur des viroles en acier standard d'épaisseur comprise entre 0,21 et 0,30 mm est d'environ 12 à 15%. Mais, ce type de boîtes métalliques présente un certain nombre d'inconvénients. Tout d'abord, du point de vue esthétique, la présence d'un cordon de soudure longitudinal est préjudiciable à son aspect. De plus, du point de vue économique, la réalisation d'une boîte métallique en trois pièces indépendantes et le sertissage des deux fonds nécessitent plusieurs opérations successives ce qui engendrent un prix de revient élevé. Par ailleurs, la boîte étant réalisée à partir d'une virole cylindrique soudée, d'épaisseur constante, cette épaisseur doit être suffisante pour que après expansion, l'épaisseur restant dans la zone la plus fortement expansée soit suffisante afin d'assurer la tenue mécanique de ladite boîte. Cette contrainte nécessite une surépaisseur dans les zones non expansées et faiblement expansées, ce qui entraîne un surcoût de matière et une augmentation du poids de cette boîte. Enfin, du point de vue technique, la présence d'un cordon de soudure sur la virole entraîne une augmentation locale de la dureté du métal due au traitement thermique induit par le soudage des bords longitudinaux de ladite virole. De plus, lorsque la virole est soudée à la molette, elle présente un recouvrement au niveau du joint soudé. Ce recouvrement conduit à une épaisseur non constante après expansion qui peut aller jusqu'au doublement local de l'épaisseur. L'invention a pour but de proposer un procédé et un dispositif de fabrication d'une boîte métallique, du type boîte de conserve, à partir d'un flan de tôle ou d'une coupelle et ayant par exemple la forme d'une amphore, permettant de s'affranchir de ces inconvénients. L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une boîte métallique, du type boîte de conserve, à partir d'un flan de tôle ou d'une coupelle, caractérisé en ce que - on emboutit le flan de tôle pour former un récipient comportant un fond et une jupe périphérique, - on expanse une partie de la jupe périphérique, - et on sertit un couvercle sur le bord libre de ladite jupe périphérique pour former la boîte métallique. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - l'épaisseur de la jupe périphérique est variable, - l'épaisseur de la jupe périphérique croît à partir de son bord situé à proximité du fond du récipient jusqu a son bord libre, - l'épaisseur de la jupe périphérique croît linéairement à partir de son bord situé à proximité du fond du récipient jusqu'à son bord libre, - on réalise l'expansion de la jupe périphérique dans une zone de forte épaisseur, - l'emboutissage du flan de tôle est un emboutissage en rétreint. L'invention a aussi pour objet un dispositif de fabrication d'une boîte métallique, du type boîte de conserve, à partir d'un flan de tôle ou d'une coupelle, pour la mise en oeuvre du procédé mentionné ci-dessus, ledit dispositif comprenant - une matrice formée par une paroi latérale et par une surface formant un support pour le flan de tôle et coopérant avec un serre-flan pour maintenir la partie périphérique dudit flan de tôle, - un poinçon destiné à coopérer avec ladite matrice pour former un récipient comportant un fond et une jupe périphérique, - et des moyens d'expansion d'une partie de la jupe périphérique, caractérisé en ce que la paroi latérale de la matrice est reliée à la surface de la matrice formant support pour le flan de tôle par un rayon de raccordement compris entre 5 et 25 fois l'épaisseur dudit flan de tôle, et de préférence compris entre 10 et 20 ladite épaisseur. L'invention a également pour objet une boîte métallique, du type boîte de conserve, obtenue par le procédé mentionné ci-dessus, ladite boîte métallique étant obtenue à partir d'un récipient comportant un fond et une jupe périphérique, caractérisée en ce que ledit récipient est réalisé sous la forme d'une seule pièce par emboutissage d'un flan de tôle ou d'une coupelle et la jupe périphérique comporte une partie expansée. Selon une autre caractéristique de l1inven- tion, le récipient est cylindrique. 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, dans lesquels - les Figs. 1 à 4 sont des schémas illustrant les différentes étapes de fabrication d'une boîte métallique par le procédé selon l'invention, - la Fig. 5 est une vue schématique en coupe d'un dispositif de fabrication pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le procédé de fabrication selon l'invention d'une boîte métallique, telle qu'illustrée schématiquement aux Figs. 1 à 4 comporte les étapes suivantes: - on découpe un flan métallique 1 ou une coupelle, d'épaisseur E (Fig. 1), - on emboutit le flan métallique 1 pour former un récipient 2 comprenant un fond 3 et une jupe périphérique 4 (Fig. 2), - on expanse une partie 4a de la jupe périphérique 4 pour former une boîte ayant la forme générale d'une amphore (Fig. 3), - et on sertit un couvercle 6 sur le bord libre 7 de la jupe périphérique 4 (Fig. 4) pour former la boîte métallique 5. L'emboutissage du flan de tôle 1 s'effectue au moyen d'un dispositif désigné dans son ensemble par la référence 10 et représenté à la Fig. 5. Ce dispositif 10 comprend une matrice 11 formée par une paroi latérale 12 et une surface 13 formant un support pour le flan de tôle 1 et coopérant avec un serre-flan 14 pour maintenir la partie périphérique dudit flan de tôle 1. Le dispositif comporte également un poinçon 15 destiné à coopérer avec la matrice 11 pour former le récipient 2 (Fig. 2). L'emboutissage peut être réalisé en une seule passe avec un taux de réduction important, ou en plusieurs passes successives, par exemple deux, permettant ainsi d'obtenir un récipient plus profond possédant donc une plus grande contenance. Cette opération d'emboutissage du flan de tôle 1 est une opération d'emboutissage en rétreint. Comme représenté à la Fig. 2, à la suite de l'opération d'emboutissage par le dispositif 10 représenté à la Fig. 5, on obtient un récipient 2 possédant un fond 3 et une jupe périphérique 4. Le récipient peut être par exemple cylindrique. L'épaisseur e de la jupe périphérique 4 est variable et varie d'une valeur e1 à proximité du fond 3 du récipient 2 jusqu a une valeur e2 à proximité du bord libre 7 de la jupe périphérique 4, e2 étant supérieur à e1. L'épaisseur e de la jupe périphérique 4 du récipient cylindrique 2 croît de la valeur e1 jusqu a la valeur e2 et de préférence croît linéairement. Pour obtenir un récipient 2 après l'opération d'emboutissage du flan de tôle 1 dont l'épaisseur e de la jupe périphérique 4 croît linéairement de la valeur el jusqu'à la valeur e2, le rayon de raccordement R entre la paroi latérale 12b et la surface 13 de matrice formant support pour le flan de tôle 1 est compris entre 5 et 25 fois l'épaisseur E du flan de tôle 1, et de préférence entre 10 et 20 fois ladite épaisseur E de ce flan de tôle 1. En effet, si le rayon de raccordement R est inférieur à 5 fois l'épaisseur E du flan de tôle 1 à emboutir, l'épaisseur e de la jupe périphérique 4 du récipient cylindrique 2 ne varie quasiment pas. De plus, si le rayon de raccordement R est inférieur à 10 fois l'épaisseur E du flan de tôle 1, l'épaisseur e de la jupe périphérique 4 varie de manière insuffisante pour obtenir l'épaisseur souhaitée dans la partie 4a de la jupe périphérique 4 où doit être réalisée l'expansion. De même, si le rayon de raccordement R est supérieur à 20 fois à l'épaisseur E du flan de tôle 1, des phénomènes de plissage dudit flan de tôle 1 peuvent apparaître lors de l'opération d'emboutissage. Ce phénomène se produit régulièrement si le rayon de raccordement R est supérieur à 25 fois l'épaisseur E du flan de tôle 1 à emboutir. Après avoir réalisé cette opération d'emboutissage, une partie 4a de la jupe périphérique 4 est expansée localement de manière classique, par exemple au moyen d'un mandrin métallique à segments, non représenté, pour obtenir une boîte 5 (Fig. 3) qui a la forme générale d'une amphore et ne possède aucun cordon de soudure. D'une manière générale, l'expansion d'une partie 4a de la jupe périphérique 4 est réalisée dans une zone de forte épaisseur. Des essais ont été réalisés pour montrer l'influence du rayon de raccordement R de la matrice 11 sur la variation d'épaisseur e de la jupe périphérique 4 du récipient 2. Un flan de tôle 1 en acier standard d'épaisseur E égale à 0,25mm a été embouti avec une matrice A dont le rayon de raccordement R est égal à 1,5mm, soit six fois l'épaisseur E, et avec une matrice B dont le rayon de raccordement R est égal à 3mm, soit douze fois l'épaisseur E du flan de tôle 1. La jupe périphérique 4 du récipient 2 obtenu avec la matrice B a une épaisseur e1 égale à 0,23mm et une épaisseur e2 égale à 0,275mm, alors que la jupe périphérique 4 du récipient 2 obtenue avec la matrice A à une épaisseur e1 égale à 0,220 mm et une épaisseur e2 égale à 0,255 mm, soit une augmentation d'épaisseur e égale à 0,045mm avec la matrice B et 0,035mm avec la matrice A. L'expansion de la partie 4a de la jupe périphérique 4 du récipient ainsi obtenu permet de réaliser une boîte 5 dont l'épaisseur de la paroi est homogène et permet ainsi d'optimiser la quantité de métal de base à utiliser. De plus, la boîte obtenue ne présente aucun cordon de soudure, donc pas de surépaisseur locale. Enfin, l'absence de cordon de soudure évite un revernissage de la boîte, car le procédé selon l'invention préserve toujours la couche de vernis. D'autre part, une boîte de conserve sans fond rapporté et sans cordon de soudure est nettement plus esthétique. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une boîte métallique (5), du type boîte de conserve, à partir d'un flan de tôle (1) ou d'une coupelle, caractérisé en ce que: - on emboutit le flan de tôle (1) pour former un récipient (2) comportant un fond (3) et une jupe périphérique (4), - on expanse une partie (4a) de la jupe périphérique (4) du récipient (2), - et on sertit un couvercle (6) sur le bord libre (7) de ladite jupe périphérique (4) pour former la boîte métallique (5). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de la jupe périphérique (4) est variable. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'épaisseur de la jupe périphérique (4) croît à partir de son bord situé à proximité du fond (3) du récipient (2) jusqu'à son bord libre (7). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'épaisseur de la jupe périphérique (4) croît linéairement à partir de son bord situé à proximité du fond (3) du récipient (2) jusqu a son bord libre (7). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on réalise l'expansion de la partie (4a) de la jupe périphérique (4) dans une zone de forte épaisseur. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'emboutissage du flan de tôle (1) est un emboutissage en rétreint. 7. Dispositif de fabrication d'une boîte métallique (5), du type boîte de conserve, à partir d'un flan de tôle (1) ou d'une coupelle, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit dispositif comprenant - une matrice (11) formée par une paroi latérale (12) et par une surface (13) formant un support pour le flan de tôle (1) et coopérant avec un serre-flan (14) pour maintenir la partie périphérique dudit flan de tôle (1), - un poinçon (15) destiné à coopérer avec ladite matrice (11) pour former un récipient (2) comportant un fond (3) et une jupe périphérique (4), - et des moyens d'expansion d'une partie (4a) de la jupe périphérique (4), caractérisé en ce que la paroi latérale (12) de la matrice (11) est reliée à surface (13) de la matrice formant support pour le flan de tôle (1) par un rayon de raccordement R compris entre 5 et 25 fois l'épaisseur dudit flan de tôle (1). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le rayon de raccordement R est compris entre 10 et 20 fois l'épaisseur du flan de tôle (1). 9. Boîte métallique du type boîte de conserve obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, ladite boîte métallique (5) étant obtenue à partir d'un récipient (2) comportant un fond (3) et une jupe périphérique (4), caractérisée en ce que ledit récipient (2) est réalisé sous la forme d'une seule pièce par emboutissage d'un flan de tôle (1) ou d'une coupelle et la jupe périphérique (4) comporte une partie expansée (4a). 10. Boîte métallique selon la revendication 9, caractérisée en ce que le récipient (2) est cylindrique.