Brevet FR2698027A1 — publié le 19940520

La présente invention est relative à un procédé et à un appareillage pour l'obtention d'une tôle perforée comportant des coupures ou entailles parallèles, la matière de la tôle étant repoussée cylindriquement le long d'un bord de chacune de ces coupures. La présente invention est également relative à une telle tôle, présentant des particularités qui résultent de son procédé d'obtention. Dans la demande de brevet FR-A-2.264.6O7, on a décrit un procédé pour obtenir des tôles du type indiqué plus haut, selon lequel on fait passer une tôle pleine entre deux jeux de galets de forme convenable portés par deux arbres parallèles. Certains galets du premier arbre sont munis de dents dont la surface de sommet est cylindrique, et qui ont un certain développement circonférentiel. Ces dents présentent un bord à angle vif, qui coopère avec un bord à angle vif d'un galet du deuxième arbre pour cisailler la tôle sur une certaine longueur. Pour cela, chaque dent est limitée d'un côté par une surface plane perpendiculaire à l'axe du galet qui la porte, et le galet formant matrice correspondant présente lui-aussi une surface plane perpendiculaire à l'axe.Le côté opposé de chaque dent est constitué par une surface tronconique qui vient en regard d'un surface en forme de fraction de tore d'un galet conformateur porté par le second arbre. L'arrangement réciproque des galets est adapté pour que la tôle cisaillée soit serrée entre le bord incliné de la dent et le bord arrondi du galet conformateur, ce qui engendre une portion de cylindre dont les génératrices sont parallèles à la direction de la coupure et au plan de la tôle. Cette technique permet d'obtenir des tôles perforées qui donnent satisfaction, en particulier pour constituer des surfaces d'absorption acoustique. Cependant, il est apparu possible d'obtenir certaines améliorations sur les points suivants Lorsque la tôle passe entre les galets, elle n'est pas maintenue dans son plan, et des faibles variations de la nature du métal, ou du degré d'usure des moyens de cisaillement, peuvent entraîner que la tôle s'incurve légèrement en direction du premier ou du second arbre qui porte des galets. Il peut en résulter une planéité imparfaite, nuisible à l'aspect général. Pour améliorer celui-ci, et éviter d'avoir des tôles présentant une courbure d'ensemble, qui ne peuvent être assemblées de façon satisfaisante avec d'autres tôles, il est d'usage de plier à angle droit les bords de la tôle obtenue, ce qui complique le procédé, et augmente son prix. D'autre part, au voisinage de l'extrémité de chaque coupure, la matière de la tôle a subi un étirement relativement important, qui peut agir sur ses propriétés physiques ou chimiques ou cristallographiques, et entraîner, par exemple, dans certains cas, une variation locale de la résistance à la corrosion. Cet étirement peut aller, au cas où le bord de la portion de cylindre est très écarté du plan d'ensemble de la tôle, jusqu a un déchirement de la matière. L'aspect de cette déchirure n'est pas régulier, ce qui n'apparaît qu a un examen attentif, mais la variation de caractéristiques mécaniques dues à l'étirement subsiste. Il est connu depuis longtemps, voir par exemple le brevet US-A-3.018.010, d'obtenir une tôle perforée du type indiqué au début par pressage entre deux plateaux de presse. L'un des plateaux porte au moins un poinçon pourvu d'une arête coupante limitée d'un côté par une surface perpendiculaire au plan d'ensemble du plateau, et de l'autre côté par une surface oblique, plane ou concave. L'autre plateau porte des contre-pièces en saillie dont un bord est limité par une surface perpendiculaire au plan d'ensemble du plateau, qui coopère avec le poinçon pour couper la tôle. Lorsque les deux plateaux se rapprochent, l'arête coupante du poinçon pénètre dans la tôle, qui est retenue par la contre-pièce. Après la formation de la coupure, la matière de la tôle qui est sur le bord de la coupure opposé à la contre-pièce est refoulée par la surface oblique du poinçon, et s'incurve en prenant la forme d'une portion de cylindre. Cette technique n'assure pas une meilleure planéité de la tôle perforée que la précédente, car, pendant le cisaillement, la tôle n'est pas maintenue de façon continue. En outre, l'incurvation de la partie découpée de la tôle se fait de façon non contrôlée, ce qui ajoute encore aux défauts d'aspect. Au voisinage des extrémités des coupures, la déformation de la matière de la tôle est sensiblement la même que celle qui a été mentionnée plus haut. La présente invention a pour but de fournir une tôle perforée du type indiqué plus haut, qui peut être obtenue avec une planéité parfaite, et avec une altération réduite de la structure de la matière au voisinage des extrémités des coupures. Pour obtenir ce résultat, l'invention fournit un procédé d'obtention d'une tôle perforée comportant des incisions, la tôle étant repoussée cylindriquement le long d'un bord de chacune des coupures, selon lequel on place une tôle plane continue entre deux plateaux de presse, - un premier des plateaux portant au moins un poinçon en saillie, ayant la forme générale d'une portion de prisme à arêtes parallèles au plan de la tôle, avec une première face latérale, perpendiculaire au plan du plateau, terminée par une arête coupante principale, parallèle au plan du plateau, une deuxième face qui se termine sur l'arête coupante principale, et deux faces d'extrémité perpendiculaires à l'arête coupante principale, - et le deuxième des plateaux comportant une première paroi latérale, perpendiculaire au plan du plateau, et dont l'intersection avec la surface extérieure du plateau définit une contre-arête de coupe principale, de longueur, de position et d'orientation calculées pour coopérer avec arête coupante principale pour créer une encision, - et on rapproche les plateaux de presse pour créer la ou les incisions et repousser la tôle, ce procédé ayant pour particularité que 1) on utilise un outillage dans lequel - les premier et deuxième plateaux portent, autour de chaque poinçon et de chaque matrice, des surfaces planes parallèles, - l'intersection de chaque face d'extrémité du poinçon avec la face frontale est conçue pour constituer une arête coupante secondaire, - le deuxième plateau présente une cavité destinée à recevoir chaque poinçon, limitée par ladite paroi latérale, et par deux parois latérales, faisant un angle, de préférence de 90 , avec ladite contre-arête principale, l'intersection de ladite paroi latérale et des parois d'extrémité avec la surface extérieure du plateau définissant ladite contre-arête de coupe principale et des contre-arêtes auxiliaires de coupe, - et ladite cavité est encore limitée par une deuxième paroi latérale, opposée à la première paroi latérale et dont au moins une partie a la forme d'un partie de cylindre convexe disposée pour serrer une partie repliée de la tôle entre elle et la deuxième face latérale du poinçon à la fin d'une opération de formation de la tôle perforée, et 2) on serre la tôle entre les surfaces planes portées par les deux plateaux au moins à la fin de l'opération de formage. Le fait que, pendant l'opération, la tôle est serrée autour de chaque région de formage permet d'obtenir une excellente planéité, sans qu'il soit nécessaire de recourir à l'artifice consistant à replier les bords. En outre, la présence d'arêtes secondaires et de contrearêtes secondaires de coupe a pour effet que la tôle est cisaillée selon trois lignes de coupe qui se coupent pour former une incision en U à bords à angle vif. Il nty a donc pas étirement de la matière de la tôle aux extrémités de la ligne de coupe principale, mais formation d'une amorce de coupe perpendiculaire, avec cisaillement. Il en résulte que la surface de la tôle reste plane jusqu a cette amorce de coupe, d'où un aspect plus net et plus plaisant que celui des tôles perforées selon la technique antérieure, où l'étirement de la matière, qu'il y ait ou non déchirure, entraîne le gauchissement localisé de la tôle au voisinage des extrémités des parties cisaillées. Même au cas où un gauchissement s'étend sur une distance de l'ordre du millimètre, on a pu observer que sa disparition résultant de l'emploi du procédé de l'invention, produit un changement d'aspect qui est décelable à plusieurs mètres de distance. On observera que l'arête de coupe secondaire n'agit pas nécessairement sur toute la largeur de la partie découpée et repliée. Il suffit qu'elle constitue une amorce de coupe bien prononcée. La coupe peut se continuer de façon sensiblement rectiligne sous l'effet des contraintes exercées par la deuxième face latérale du poinçon. Le mouvement s'arrête lorsque la partie découpée de la tôle est serrée entre cette deuxième face latérale et la deuxième paroi latérale de la cavité, ce qui entraîne la fin du déplacement du poinçon. Dans ce qui précède, on a parlé d'une forme cylindrique de la partie repoussée de la tôle, et des surfaces de formage correspondantes. L'homme de métier comprendra qu'il ne s'agit pas uniquement de forme cylindrique à section en arc de cercle. La section de la partie repoussée peut avoir aussi une forme à courbure variable, avec éventuellement un ou plusieurs méplats, et, à la limite, une forme polygonale, le cylindre étant alors plutôt un prisme, sans qu'on sorte de l'invention. On notera qu'il n'est pas possible d'obtenir le résultat ci-dessus dans un procédé utilisant des galets tournant autour d'un axe, car les faces d'extrémités du poinçon et les parois d'extrémité de la cavité se comporteraient comme les dents d'un engrenage, et l'homme de métier sait qu'un engrenage ne peut pas fonctionner si les faces coopérantes des dents sont toutes dans des plans passant par l'axe du pignon correspondant. La présente invention va être maintenant être expliquée de façon plus détaillée à l'aide d'exemples pratiques, parmi lesquels Figure 1 montre, en perspective, un fragment de tôle perforée conforme à l'art antérieur, Figure 2 montre, en vue agrandie, un "crevé" de la figure 1, Figure 3 montre une vue en perspective correspondant à la figure 1, d'une partie d'une tôle conforme à l'invention, et Figure 4 est un agrandissement de la figure 3, analogue à la figure 2. Figure 5 est une vue en perspective partielle d'un outillage pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. La figure 1 montre la disposition en quinconce de cinq crevés 1 disposés sur une plaque de tôle plane 2. La figure 2 montre, en vue agrandie, un agrandissement d'un de ces crevés. Comme le montre la figure 2, la tôle 2, plane dans son ensemble, présente, à l'endroit du crevé, une partie repoussée 3, de forme générale cylindrique, qui se raccorde à la partie plane 2 de la tôle par une zone 4, relativement peu déformée. Cette zone 4 se prolonge par deux zones de raccordement 5, où la matière de la tôle est étirée pour compenser la différence entre la zone 6 de la partie repoussée 3 qui s'écarte du plan 2 de la tôle. La partie repoussée 3 est limitée par deux bords parallèles 7, qui sont écartés du plan 2 de la tôle, et définissent avec la ligne de cisaillement 8 de cette tôle un orifice 9, de forme générale à peu près trapézoïdale, mais dont les bords d'extrémité 10 sont incurvés pour correspondre à la partie étirée 5. Les figures 3 et 4 décrivent une tôle obtenue selon un procédé conforme à l'invention. Sur ces figures, les éléments identiques à ceux des figures 1 et 2 portent les mêmes repères, augmentés de 10. La disposition relative en quinconce des crevés 11 sur la partie plane de la tôle 12 est la même que dans l'art antérieur. La partie repoussée 13 est de forme générale cylindrique, avec peu de différence avec la partie repoussée 3 de l'art antérieur. Elle se raccorde à la partie plane 12 de la tôle par une zone peu déformée 14, mais on constate que la zone étirée 5 de l'art antérieur a disparu. En effet, la zone 16 qui fait partie de la partie repoussée 13 et qui est la plus écartée du plan de la tôle 12 se termine, dans la direction des génératrices de la surface cylindrique, par une ligne à bord vif 21,qui constitue l'intersection de cette surface cylindrique avec une surface 22, sensiblement plane et perpendiculaire aux génératrices de ladite surface cylindrique. Les bords 17 de la zone 16 qui sont parallèles aux génératrices sont inchangés par rapport à ceux de l'art antérieur, mais ils font un angle droit avec la ligne d'extrémité 21 dont on vient de parler.La ligne d'incision 18 qui a été formée dans la tôle plane 12 se raccorde, à chacune de ses extrémités, à une incision perpendiculaire 22, qui lui est perpendiculaire et qui est dirigée vers la partie centrale 14 du bord du crevé. On constate donc que l'ouverture 19 entre la partie plane de la tôle et la partie emboutie de celle-ci a été agrandie à ses extrémités et que les zones fortement étirées 5, qui sont plus sensibles à la corrosion que le reste de la tôle, ont été, sinon complètement supprimées du moins considérablement réduites. La figure 5 montre, en perspective, la partie de l'outillage qui permet de faire un poinçon unique, tel que ceux qui sont décrits aux figures 3 et 4. Il est entendu que, pour l'exécution d'une tôle perforée, un plateau de presse porte une pluralité de poinçons du type qu'on va décrire ci-après, cependant que l'autre plateau de presse comporte une série de matrices correspondantes, de façon à permettre la formation d'une pluralité de crevés en une seule opération. La partie active du poinçon 30 a la forme d'un prisme à section rectangulaire, limité par deux faces latérales 31, deux faces d'extrémité 32 et une face frontale 33. La face frontale 33 présente une rainure longitudinale 34, à section en arc de cercle, voisine d'un demi-cercle, qui s 'détend d'une face d'extrémité 32 à l'autre. De chaque côté de la rainure 34, la face frontale 33 présente deux méplats longitudinaux 35, qui se relient chacun à une face latérale 31 par une arête de coupe principale 36. Les méplats 35 se raccordent aux surfaces latérales 31 par une courte ligne de coupe secondaire 37, qui s'étend depuis l'arête de coupe principale 36 jusqu'au bord de la rainure 34. La rainure 34 se termine, sur la face d'extrémité 32 par une arête 38 à bords lisses. La partie active du poinçon peut coulisser en vue de la formation du crevé, avec un faible jeu, à travers un passage 39 prévu dans une plaque d'appui P1, dont la surface libre est plane, et qui est supportée par une structure de soutien S. La matrice présente une cavité 40, en réalité une série de cavités, traversant une pièce d'appui P2, dont la surface libre 41 est plane et parallèle à la surface libre de la plaque d'appui P1. La cavité 40 est à section rectangulaire, et est limitée par deux faces latérales 42, et deux faces d'extrémité 43, qui correspondent aux faces latérales 31 et d'extrémité 32 du poinçon. Le fond de la cavité est occupé par une pièce de forme 44, dont la surface frontale présente une nervure 45, à section en arc de cercle, de rayon égal à celui de la rainure 34, diminué de l'épaisseur de la tôle à conformer. La nervure 45 s'étend d'une extrémité transversale à l'autre de la cavité. Elle se raccorde, sur ses bords longitudinaux, à deux méplats 46, qui s'étendent jusqu'aux faces latérales d'extrémité 43 de la cavité.La pièce de forme 44 peut coulisser à l'intérieur de la cavité 40, pour une adaptation aux variations d'épaisseur de la tôle, puis pour l'éjection de la tôle mise en forme. En position de travail, le sommet de la nervure 45 s'étend en direction de la surface supérieure 41 de la pièce d'appui P2, jusqu'à # #t une distance du plan de cette surface 41 qui correspond à l'épaisseur de la tôle. Les arêtes 48, 49 par lesquelles les surfaces latérale 42 et d'extrémité 43 de la cavité 40 se raccordent à la surface 47 de la plaque 41 sont des contre-arêtes de coupe, qui coopèrent avec les arêtes de coupe 36, 37 du poinçon. La mise en oeuvre de l'appareillage décrit est évidente : après avoir placé la tôle à percer sur la pièce d'appui P2, on déplace la plaque d'appui P1 de façon à venir serrer la tôle entre ladite plaque d'appui P1 et la pièce d'appui P2, dont les surfaces libres sont tournées l'une vers l'autre. Ensuite, on fait avancer le poinçon à travers le passage 39, puis dans la cavité 40. La tôle est découpée d'abord le long des arêtes de coupe 36, 37 du poinçon, puis l'enfoncement de celui-ci continuant, elle se coupe par cisaillement le long des bords vifs 38 de la rainure 34, coopérant avec les arêtes de coupe d'extrémité 49 de la matrice, jusqu a ce que la contrainte de cisaillement déplacée devienne inférieure à la charge de rupture de la matière. Il suffit alors de retirer le poinçon, puis d'écarter la plaque d'appui P1 de la pièce d'appui P2, et enfin de déplacer la pièce 44 dans la cavité de façon à expulser le crevé de la cavité et libérer la plaque de tôle ainsi formée. On observera que les arêtes de coupe du ou des poinçons n'ont pas nécessairement des orientations parallèles, à condition bien entendu que les contre-arêtes de la matrice présentent des orientations correspondantes. Cela permet des effets décoratifs nouveaux, qu'il était impossible d'obtenir avec le procédé de FR-A-2.264.607. REVENDICATIONS 1. Procédé d'obtention d'une tôle perforée comportant des incisions le long desquelles la tôle est repoussée cylindriquement, procédé selon lequel on place une tôle plane continue entre deux plateaux de presse, - un premier des plateaux portant au moins un poinçon en saillie (30), ayant la forme générale d'une portion de prisme à arêtes parallèles au plan de la tôle, avec une face latérale (31), perpendiculaire au plan du plateau, terminée par une arête coupante principale, parallèle au plan du plateau, une face frontale (33), qui se termine sur l'arête coupante principale, et deux faces d'extrémité (32) faisant un angle avec l'arête compacte principale, - et le deuxième des plateaux comportant une matrice présentant une paroi latérale (42), perpendiculaire au plan du plateau, et dont l'intersection avec la surface extérieure du plateau définit une contre-arête de coupe principale (48), de longueur, de position et d'orientation calculées pour coopérer avec l'autre arête coupante principale pour créer une incision, et on rapproche les plateaux de presse pour créer la ou les incisions et repousser la tôle, caractérisé en ce que 1) on utilise un outillage dans lequel - le premier et le deuxième plateau portent, autour de chaque poinçon et de chaque matrice, des surfaces planes parallèles, - l'intersection de chaque face d'extrémité (32) du poinçon avec la face frontale (33) est conçue pour constituer une arête de coupe secondaire (37), - le deuxième plateau présente une surface plane (41), dans laquelle débouche une cavité (40) destinée à recevoir chaque poinçon, limitée par ladite paroi latérale (42), et par deux parois d'extrémité (43), perpendiculaires à ladite surface plane et faisant un angle avec ladite contre-arête principale, l'intersection de ladite paroi latérale et des parois d'extrémité avec la surface extérieure du plateau définissant ladite contrearête de coupe principale (48) et des contre-arêtes secondaires de coupe (49), - et ladite cavité est encore limitée par une paroi de fond, opposée à la paroi frontale du poinçon et dont au moins une partie (45) a la forme d'une portion de cylindre convexe disposée pour serrer une partie repliée de la tôle entre elle et la face frontale du poinçon à la fin d'une opération de formage de la tôle perforée, et 2) on serre la tôle entre les surfaces planes portées par les deux plateaux au moins à la fin de l'opération de formage, puis on fait avancer le poinçon jusque dans la cavité de la matrice tout en maintenant le serrage de la tôle. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi frontale (33) du poinçon présente une partie cylindrique de forme conjuguée avec celle de la paroi de fond de la matrice. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les faces d'extrémité du poinçon, et les parois d'extrémité de la cavité sont perpendiculaires à la direction de l'arête de coupe principale. 4. Tôle perforée comportant au moins une incision (8, 18), une partie de la tôle qui est adjacente à une incision étant repoussée en forme de portion de cylindre (3, 13), obtenue selon le procédé de l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la partie de tôle qui est repoussée en forme de portion de cylindre est limitée, dans une direction parallèle à l'incision, par une ligne (21) située sensiblement dans un plan perpendiculaire à la direction de l'incision et qui se raccorde à angle vif à la surface repoussée en forme de cylindre sur la majeure partie du bord de cette surface. 5. Tôle selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite surface sensiblement plane présente principalement une structure métallographique correspondant à une coupure par cisaillement, une partie de cette surface présentant éventuellement une structure correspondant à une propagation de fissure. 6. Tôle selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce qu'elle présente deux incisions parallèles entre lesquelles une partie de la tôle est repoussée en forme de portion de cylindre. 7. Tôle selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs incisions d'orientations différentes.