Brevet FR2734182A1 — publié le 19961122

"Procédé de fabrication d'un corps de rivet dans une plaque de métal" L'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un corps de rivet dans une plaque de métal mince comme par exemple et de préférence un fond d'emballage métallique pour la fixation d'un anneau de préhension, ledit fond étant muni d'une empreinte de prédécoupage dite "à ouverture facile". L'invention concerne plus particulièrement un procédé compatible avec une cadence de production élevée et permettant de réaliser des rivets de petit diamètre, y compris dans des aciers minces peu malléables, comme par exemple l'acier double réduction de plus en plus utilisé dans l'industrie des emballages métalliques. Le document FR 2 660 220 décrit un procédé de formage d'un corps de rivet se limitant en principe à deux opérations et consistant à élaborer d'abord une ébauche globalement circulaire comportant des ondulations annulaires produites par étirement du métal puis à conformer le corps de rivet au centre de cette ébauche. La mise en oeuvre d'un tel procédé se traduit par une striction importante du métal dans la zone des ondulations. L'effort principal s'exerce dans la partie centrale, ce qui peut entraîner un amincissement excessif et mal contrôlé du métal, surtout dans la seconde phase où les ondulations sont étirées jusqu'à ce qu'elles disparaissent complètement. On augmente ainsi les risques de rupture au moment de l'écrasement du rivet. Par ailleurs, les flans sont généralement vernis avant la mise en oeuvre du procédé et le traitement indiqué ci-dessus entraîne fréquemment une détérioration de ce revêtement. Enfin, le poinçonnage doit être relativement lent pour éviter de déchirer le métal. En pratique, ce procédé n'est efficace que pour des métaux très malléables, comme par exemple l'aluminium. En résumé, le procédé rappelé ci-dessus est difficilement compatible avec des cadences de production élevées, convient mal à la formation de rivets de petit diamètre et peut difficilement être mis en oeuvre avec des tôles d'acier dur, comme l'acier double réduction. L'invention permet de surmonter tous ces inconvénients. Plus précisément, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un corps de rivet dans une plaque de métal mince, telle que par exemple un fond d'emballage métallique, du type comportant plusieurs opérations successives de déformation du métal, se traduisant d'abord par la formation d'une protubérance puis par le redressement de cette protubérance et dans lequel l'élaboration de ladite protubérance comprend au moins deux opérations dont la formation d'une ébauche au cours de laquelle le métal est étiré suivant une configuration globalement circulaire en créant au moins une ondulation annulaire, caractérisé en ce que la transformation de ladite ébauche en protubérance consiste à serrer ladite plaque métallique à l'extérieur de ladite ondulation et à écraser cette dernière pour repousser le métal vers le centre avant de redresser ladite ébauche. Avantageusement, pendant la transformation de ladite ébauche, la plaque est serrée modérément à l'extérieur de ladite ondulation de façon à permettre un glissement du métal pendant l'opération de redressement, limitant l'amincissement de ce dernier tout en évitant d'endommager le revêtement. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un procédé de fabrication d'un corps de rivet conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - les figures la-le sont des demi-coupes d'un premier poste de déformation du flan et illustrent la formation d'une ébauche; - les figures 2a-2e sont des demi-coupes d'un second poste de déformation du métal et illustrent la formation d'une protubérance; - les figures 3 et 4 illustrent deux postes successifs de déformation du métal permettant de transformer la protubérance en un corps de rivet. En se reportant plus particulièrement aux figures la lc, on distingue un flan de tôle mince 11, ici en acier double réduction, destiné à former ultérieurement un fond à ouverture facile d'un emballage métallique. Ce flan est avantageusement préverni et/ou décoré. Un tel fond est muni d'un anneau de préhension (non représenté mais classique) fixé audit fond par rivetage. Il s'agit donc de former un corps de rivet 10 dans ce flan (figure 4) en lui faisant subir des déformations successives sur une presse-transfert. Le premier poste 12 de cette presse comporte un support à montage élastique 13 et une pièce de serrage 14 mobile axialement de façon à pouvoir serrer le flan sur une face supérieure plane du support annulaire 13. Un poinçon 15, composé de deux parties coaxiales, une couronne 16 et un élément central 17, est placé à l'intérieur du support 13. La couronne 16 et l'élément central 17 sont solidaires.L'extrémité de l'élément central 17, en forme de dôme, est légèrement décalée axialement par rapport à l'extrémité de la couronne 16 en sorte que c'est ledit dôme qui entre le premier en contact avec le flan de tôle 11 lors de la course descendante de la pièce de serrage 14 aboutissant à la formation de l'ébauche 25 (figure le). Une matrice 20 fixée à l'intérieur du bloc de serrage 14 comporte une couronne externe 19 et une couronne interne 21. La couronne externe 19 coopère pour le serrage du flan avec la face supérieure du support annulaire 13. Les couronnes 19 et 21 sont solidaires. L'extrémité inférieure de la couronne 21 est décalée axialement et en retrait de l'extrémité inférieure de la couronne 19 en sorte que ladite couronne 21 n'entre en contact avec le flan que dans la dernière partie de la course de la pièce de serrage 14. Le bord intérieur de la couronne 19, les extrémités des couronnes 16 et 21 de même que le bord du dôme de l'élément central 17 sont arrondis et présentent respectivement des rayons de courbure choisis en fonction de la forme souhaitée de l'ébauche et des caractéristiques de la tôle utilisée. La détermination de ces rayons de courbure est à la portée de l'homme du métier. Le serrage du flan entre la couronne 19 et le support 13 est fort, de façon à n'autoriser sensiblement aucun glissement de la tôle pendant la formation de l'ébauche 25. Sur les figures 2a à 2e, le flan 11 dans lequel a été formée l'ébauche 25 est représenté en place sur un second poste de déformation 28 de la presse, lequel comporte un autre support à montage élastique 30 à l'intérieur duquel se trouve un poinçon 32. Un bloc supérieur de maintien 34, est mobile axialement de façon à pouvoir appliquer le flan 11 contre une face supérieure plane du support 30. Une bague de pression 36 est montée mobile axialement autour d'une matrice 35. Cette bague est sollicitée, par exemple par des ressorts non représentés, vers la face supérieure plane du support 30, pour y appliquer le flan lors de la course descendante du bloc supérieur de maintien 34. Le contact entre la bague de pression 36 et le flan 11 se fait à l'extérieur de l'ébauche 25. Dans l'exemple décrit, le serrage du flan est modéré pour permettre un certain glissement du métal pendant la transformation de l'ébauche à ce second poste de déformation. Selon une caractéristique importante de l'invention, la partie radiale interne de la matrice 35 vient porter sur le flan 11 dans la zone extérieure de l'ébauche, comme on le verra plus loin. Dans la cinématique des pièces du second poste de déformation 28, on remarque que le bloc supérieur de maintien 34 et la matrice 35 s'abaissent vers le support 30 avant que le poinçon 32 entre en contact avec la partie centrale de l'ébauche. La bague de pression 36 est la première à entrer en contact avec le flan. Le bord intérieur de la matrice 35 est arrondi, de même que le bord extérieur du poinçon 32. Les deux derniers postes de déformation sont classiques. Sur la figure 3, le troisième poste de déformation 40 comporte un support inférieur fixe 41 et une matrice 42. Un poinçon 44 est fixé à l'intérieur du support fixe 41. Les diamètres intérieur et extérieur de la matrice 42 et du poinçon 44 sont sensiblement différents pour permettre un redressement de l'ébauche sans un niveau de striction préjudiciable. Bien entendu, le bord intérieur de la matrice 42 et surtout le bord extérieur du poinçon 44 sont arrondis. Sur la figure 4, le quatrième poste de déformation 50 comporte également un support inférieur fixe 51 et une matrice 52. Un poinçon 54 est fixé à l'intérieur du support fixe 51. Il permet de calibrer la protubérance conformée au poste précédent. Le déroulement du procédé est le suivant. Le flan 11 destiné à former un fond à ouverture facile est transféré au-dessus du support à montage élastique 13 du premier poste de déformation 12 et la pièce de serrage 14 est abaissée jusqu'à ce que le flan soit fermement maintenu à l'extérieur de la zone à déformer (figure la). Le flan ainsi maintenu est abaissé pour venir en contact avec la partie centrale du poinçon 17 et déformer le flan dans la partie la plus centrale de la zone à déformer (figure lc). La couronne 16 entre alors en contact avec la partie périphérique de la zone à déformer et repousse le métal dans la même direction (figure ld) jusqu'à ce que l'ébauche entre en contact avec l'extrémité de la couronne interne 21 de la matrice 20. La fin de la course descendante de l'outil supérieur se traduit par la formation d'une ondulation annulaire 39 (figure le). L'ébauche 25 est alors achevée; elle a une configuration globalement circulaire avec l'ondulation annulaire 39, caractéristique de sa forme. Les deux dernières phases (figure 1d et le) s'accompagnent d'un amincissement modéré et contrôlé du métal au voisinage de la zone à déformer. Le flan 11 ainsi conformé est transféré au second poste de déformation 28 et placé sur la surface supérieure plane du support 30. L'actionnement du bloc supérieur de serrage 34 qui s'abaisse vers le flan entraîne un serrage modéré de ce dernier tout autour de la zone à déformer, grâce à la bague de pression 36 (figure 2a). Il est à noter que dans cette position, l'ondulation annulaire 39 se trouve placée entre la matrice 35 et le support 30, radialement à l'intérieur de la matrice 35. La poursuite de l'abaissement de la matrice 35 (figure 2b) se traduit donc par un écrasement de l'ondulation annulaire 39 jusqu'à sa disparition complète (figure 2c). Cet écrasement a pour conséquence de "repousser" le métal vers le centre de la zone à déformer. Au cours de sa descente, la protubérance en formation vient en contact avec le poinçon 32 (figure 2d). Celui-ci repousse le métal jusqu'à obtention de la protubérance souhaitée (figure 2e). Les deux dernières opérations (figures 3 et 4) sont classiques et n'appellent pas de commentaires particuliers; elles consistent à redresser progressivement la protubérance jusqu'à obtention du corps de rivet 10 voulu, tel que représenté à la figure 4. REVENDICATIONS 1- Procédé de fabrication d'un corps de rivet dans une plaque de métal mince telle que par exemple un fond d'emballage métallique, du type comportant plusieurs opérations successives de déformation du métal, se traduisant d'abord par la formation d'une protubérance puis par le redressement de cette protubérance et dans lequel l'élaboration de ladite protubérance comprend au moins deux opérations dont la formation d'une ébauche (25) au cours de laquelle le métal est étiré suivant une configuration globalement circulaire en créant au moins une ondulation annulaire (39), caractérisé en ce que la transformation de ladite ébauche en protubérance consiste à serrer ladite plaque métallique à l'extérieur de ladite ondulation et à écraser cette dernière pour repousser le métal vers le centre avant de redresser ladite ébauche. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est appliqué à un fond d'emballage métallique préverni et/ou décoré. 3- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est appliqué à un fond d'emballage en acier. 4- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est appliqué à un fond d'emballage en acier double réduction. 5- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on immobilise (13, 14) ladite plaque métallique à l'extérieur de la zone de déformation du métal pendant la formation de l'ébauche. 6- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on transforme ladite ébauche avec un serrage modéré (36) de ladite plaque à l'extérieur de ladite ondulation (39), permettant le glissement du métal pendant l'opération de redressement.