Brevet FR2806950A1 — publié le 20011005

La présente invention est relative au domaine des presses chauffantes qui permettent de façonner par déformation superplastique à des températures voisines de 1000 , et avec l'aide d'un outillage approprié, des pièces en tôle destinées à du matériel aéronautique ou autre. L'invention concerne, sur ces presses, I'aménagement du plateau coulissant sur lequel est fixé le couvercle de l'outillage de formage, et plus particulièrement, le système d'accrochage de ce couvercle. Le plateau coulissant est constitué d'un simple plateau métallique refroidi par eau, solidaire du ou des vérins de manoeuvre, et d'un plateau céramique chauffant interposé entre le plateau métallique et le couvercle de l'outillage. Ce plateau céramique est composé de blocs qui sont fixés sur le plateau métallique par des tirants appropriés. Les blocs constituant le plateau sont réalisés en matériau du genre silice vitreuse. Ce plateau céramique est utilisé comme plateau chauffant et présente de nombreux avantages qui tiennent à sa stabilité dimensionnelle quels que soient la température, sa planéité, sa faible inertie thermique et son faible coût de maintenance. Le chauffage de l'outillage et en particulier du couvercle, s'effectue au moyen d'éléments chauffants tels que des fils résistifs ou cannes chauffantes. Ces éléments chauffants sont logés dans des trous aménagés dans les blocs céramiques, à proximité de la surface qui est en contact avec le dessus du couvercle. Ces éléments chauffants sont multiples, étalés sur une ou plusieurs couches et forment un réseau compact qui fait que la fixation du couvercle de l'outillage de formage, sur le plateau coulissant, s'effectue généralement au moyen d'un système d'accrochage disposé sur les bords supérieurs latéraux du couvercle, coopérant avec les rebords du plateau coulissant. Ce système d'accrochage latéral présente plusieurs inconvénients. Il nécessite une adaptation de la géométrie du couvercle de l'outillage et, par ailleurs, il favorise les déformations dudit couvercle. 2 2806950 La présente invention propose un système d'accrochage qui permet de remédier à ces inconvénients grâce à un aménagement particulier du plateau coulissant. L'invention propose un système d'accrochage d'un couvercle d'outillage sur le plateau coulissant d'une presse de formage à chaud, lequel plateau coulissant est constitué d'un plateau supérieur métallique refroidi par circulation d'eau et, sous ce dernier, d'un plateau céramique équipé d'éléments chauffants qui permettent d'atteindre une température de l'ordre de 1000 , lequel système d'accrochage comprend des rails en acier réfractaire logés dans des rainures dudit plateau céramique, lesquels rails permettent d'une part de fixer ledit plateau céramique sous ledit plateau métallique par l'intermédiaire de tirants interposés entre les rails et le plateau métallique et, d'autre part, d'accrocher ledit couvercle, par exemple au moyen de pièces à section en H qui se logent dans des rainures en Té aménagées en vis-à-vis dans lesdits rails et ledit couvercle. Toujours selon l'invention, l'épaisseur des rails d'accrochage est inférieure à la profondeur de leurs rainures d'accueil, afin d'éviter le contact entre lesdits rails et le dessus du couvercle. Selon une autre disposition de l'invention, chaque rail est fixé au plateau supérieur métallique par l'intermédiaire de tirants constitués d'une part, d'une tige en acier réfractaire munie à son extrémité inférieure d'une tête logée dans une cavité appropriée du rail qui se situe au-dessus de la rainure en Té, et à son extrémité supérieure, d'un écrou, et d'autre part, entre ledit écrou et le dessus du plateau métallique, de moyens de compensation constitués d'un ressort et/ou d'un empilage de rondelles ressorts. Selon une autre disposition de l'invention, les rails ont une longueur limitée correspondant au maximum à deux fois l'intervalle existant entre deux tirants adjacents qui permettent leur fixation, pour limiter les problèmes liés aux déformations par l'allongement desdits rails sous l'effet de la température. Selon une autre disposition de l'invention, lorsque dans une même rainure, le rail est constitué de plusieurs tronçons de rail, les extrémités de deux tronçons de rail adjacents, comportent un aménagement mâle/femelle pour permettre leur emboîtement et réaliser ainsi une continuité au niveau 3 2806950 notamment de la rainure en Té et permettre le passage des pièces à section en H sans difficulté. Selon une autre disposition de l'invention, pour obtenir une bonne répartition de la chaleur, des éléments de chauffage sont disposés également près du fond de la rainure d'accueil des rails, de part et d'autre des tirants, assurant une certaine continuité de la surface chauffée. Selon une autre disposition de l'invention, pour conserver une même inertie thermique par rapport à un plateau céramique classique, l'épaisseur du plateau céramique avec rainures, est augmentée de l'épaisseur des rails de fixation. Selon une autre disposition de l'invention, chaque rainure d'accueil des rails a une largeur supérieure à celle des rails, ces derniers reposant uniquement sur le fond de ladite rainure, lequel fond est raccordé aux parois de ladite rainure par des arrondis pour éviter les amorces et risques de cassures. L'invention sera encore détaillée à l'aide de la description suivante et des dessins annexés, donnés à titre indicatif et dans lesquels: - la figure 1 est une vue générale d'une presse de formage à chaud utilisant un plateau selon l'invention; - la figure 2 représente, d'une façon plus détaillée, le système d'accrochage du plateau céramique sous le plateau métallique; la figure 3 montre d'une façon plus détaillée encore le rail de fixation associé à une pièce à section en H qui coopère avec une rainure aménagée dans le couvercle à fixer; - la figure 4 est une coupe longitudinale verticale du rail montrant sa fixation et l'aménagement des extrémités de deux tronçons de rail adjacents; - la figure 5 est une vue de dessous de la jonction de deux rails adjacents; - la figure 6 est une vue en perspective des extrémités de deux rails adjacents; - la figure 7 est une vue de dessous partielle du plateau coulissant. La presse schématisée figure 1 comporte un plateau inférieur fixe 1 qui porte un outillage 2, et un plateau coulissant 3 sous lequel est accroché le couvercle 4 dudit outillage. Le plateau coulissant 3 est porté par un sommier 5, par l'intermédiaire de vérins 6 qui permettent sa manoeuvre et qui permettent d'appliquer la 4 2806950 pression nécessaire à l'opération de fermeture de l'outillage, pour réaliser l'opération de formage. Cette opération de formage s'effectue à chaud pour travailler des pièces en tôle, à une température voisine de 1000 qui permet une déformation superplastique. Compte-tenu de la température, et pour éviter les déperditions, la zone centrale o se situe l'outillage est fermée latéralement; des panneaux 7 mobiles, font office de portes ou de trappes pour permettre l'introduction et l'évacuation des pièces à former et, éventuellement, du fond 2 de l'outillage. La sole 1 et le plateau coulissant 3 sont constitués d'une partie métallique et d'une partie en matériau céramique. La figure 2 montre une portion du plateau coulissant 3 constituée en fait de deux plateaux: un plateau métallique 10 qui est solidaire des extrémités des vérins 6 et, sous ce plateau métallique, un plateau 11 en matériau céramique qui permet d'isoler le plateau métallique 10 de la partie chaude, et en particulier du couvercle 4 de l'outillage. Le plateau métallique 10 comporte un circuit 12 de refroidissement dans lequel circule de l'eau par exemple. Le plateau céramique 11 est constitué de blocs, comme détaillé plus loin en liaison avec la figure 7. Ces blocs sont réalisés en matériau du genre silice vitreuse; ils sont solidarisés au plateau métallique 10 au moyen de simples tirants 13 ou comme détaillé ci-après en liaison avec les figures 2 et 3, au moyen de tirants 14 qui offrent une fonction complémentaire liée à l'accrochage du couvercle 4 de l'outillage. Les blocs céramiques, comme représenté figure 7, sont de dimensions variables adaptées à la dimension du plateau métallique. On trouve des blocs périphériques 15 et des blocs 16 qui sont en contact avec le couvercle 4 dont l'encombrement est représenté en traits mixtes fins. La surface de contact 17 du plateau céramique 11, sur laquelle est fixé le couvercle 4, est parfaitement plane et cette surface est chauffée à haute température, 1000 par exemple, au moyen d'éléments chauffants 20 en forme de fils résistifs ou de cannes chauffantes logées dans des rangées de trous aménagés sur une ou plusieurs couches. 2806950 La fixation du couvercle 4 sur le plateau céramique 11 s'effectue au moyen de pièces 22 à section en H, comme représenté figure 3, lesquelles pièces couramment dénommées " dogbones ", sont interposées entre une rainure en Té 24 aménagée sur le dessus du couvercle 4 et une rainure en Té 25 aménagée dans un rail 26. Ces pièces 22 à section en H sont en fait de petites pièces dont la longueur est de l'ordre de quelques centimètres, entre 5 et 10 par exemple. Ce rail 26 est disposé dans une rainure 27 aménagée en creux dans l'épaisseur du plateau céramique 11, à partir de la surface de contact 17. Ce rail 26 contribue à la fixation du plateau céramique 11 sur le plateau métallique 12, au moyen des tirants 14 dont il a été question précédemment. L'espace ou le pas entre les rails 26 est défini en fonction des contraintes dimensionnelles des outillages. Pour éviter des déperditions de chaleur au niveau des rails 26, des éléments chauffants 31 sont également disposés au-dessus de la rainure 27, de part et d'autre des tirants 14. L'épaisseur du plateau céramique est déterminée à partir des éléments chauffants 31, ce qui fait que par rapport à un plateau céramique classique (sans rainures), l'épaisseur du plateau selon l'invention est supérieure d'une valeur qui correspond à la profondeur des rainures 27. Les tirants 13, 14 et les rails 26 sont réalisés en matériau réfractaire. Le rail 26 a une épaisseur qui est légèrement inférieure à la profondeur de la rainure 27; sa largeur est également inférieure à la largeur de la rainure 27 et il comporte des chanfreins 29 du côté du fond 32 de la rainure. Le fond 32 et les parois latérales 33 sont raccordés au moyen de larges arrondis pour éviter les amorces de cassures. Le rail 26 est en appui sur le fond 32 et uniquement ce fond. Le tirant 14 comporte une tête 34 qui se loge dans un orifice approprié aménagé dans le rail 26. Cette tête 34 se situe au-dessus de la rainure en Té 25. A sa partie supérieure, le tirant 14 comporte un filetage qui reçoit un écrou 36 avec, interposés entre ledit écrou et la partie supérieure du plateau , des moyens élastiques de compensation du genre ressorts 37 et/ou 6 2806950 empilages de rondelles/ressorts. La partie supérieure du tirant 14 est noyée dans un orifice 38 aménagé à la partie supérieure du plateau métallique 10. Le ressort 37 permet de conserver une tension constante quelle que soit la température du four. La tension de précontrainte est ajustée par le serrage de l'écrou 36 de façon à permettre le soulèvement du couvercle 4 de l'outil et le maintien du contact du plateau céramique avec le plateau métallique 10. Les rails 26 sont soumis à des déformations d'allongements en raison de la température. Dans une même rainure 27, ils sont de préférence constitués de plusieurs tronçons dont la longueur est au maximum égale à deux fois l'intervalle entre deux tirants 14 adjacents. Sur la figure 7, on remarque dans les rainures 27, un premier tronçon de rail 26 fixé par deux tirants 14 et une portion d'un second tronçon de rail avec l'un de ses tirants 14. La figure 4 montre une coupe selon 4-4 de la figure 7 faisant apparaître deux portions de rails 26 dont les extrémités correspondent au plan de jonction 41 de deux blocs 16 du plateau céramique 11. Chaque rail 26 comporte, comme détaillé figures 5 et 6, une extrémité mâle 261 et une extrémité femelle 262. L'extrémité 261 comporte un doigt 41 qui constitue un prolongement de la partie supérieure du rail. L'extrémité 262 du rail adjacent comporte une échancrure 42 dont les dimensions sont adaptées à celles du doigt 41 pour permettre un guidage des deux extrémités 261 et 262 I'une par rapport à l'autre et en particulier un centrage qui permet de conserver l'alignement des rainures en Té 25 de chacun des rails. Les entrées et sorties des rainures en Té et en particulier celles des rebords inférieurs 43, sont munies de pentes d'entrée 44 qui évitent toute difficulté lors du passage des pièces 22. 7 2806950 - REVENDICATIONS - 1.- Système d'accrochage d'un couvercle (4) d'outillage, sur le plateau coulissant (3) d'une presse de formage à chaud, lequel plateau coulissant est constitué d'un plateau supérieur métallique (10), refroidi par circulation d'eau et, sous ce dernier, d'un plateau céramique (11) équipé d'élément chauffants qui permettent d'atteindre une température de l'ordre de 1000 , caractérisé en ce qu'il comprend des rails (26) en acier réfractaire logés dans des rainures (27) dudit plateau céramique, lesquels rails permettent d'une part de fixer ledit plateau céramique (11) sur le plateau métallique (10), par l'intermédiaire de tirants (14) et, d'autre part, d'accrocher ledit couvercle (4) au moyen de pièces (22) à section en H, qui se logent dans des rainures en Té (25) aménagées dans lesdits rails et ledit couvercle. 2.- Système d'accrochage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur des rails (26) est inférieure à la profondeur de leurs rainures d'accueil (27) aménagées dans le plateau céramique (11). 3.- Système d'accrochage selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque rainure d'accueil des rails (26) a une largeur supérieure à celle desdits rails, ces derniers reposant uniquement sur le fond (32) desdites rainures, lequel fond est raccordé aux parois (33) desdites rainures par des arrondis pour éviter les amorces et risques de cassures. 4.- Système d'accrochage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les rails (26) sont fixés au plateau métallique (10) par l'intermédiaire de tirants (14) constitués d'une part, d'une tige en acier réfractaire munie à son extrémité inférieure d'une tête (34) logée dans une cavité (35) desdits rails, située au-dessus de la rainure en Té (25), et à son extrémité supérieure, d'un écrou (36) et, d'autre part, entre ledit écrou (36) et le dessus du plateau métallique (10), de moyens de compensation constitués d'un ressort (37) et/ou d'un empilage de rondelles ressorts. 5.- Système d'accrochage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les rails (26) ont une longueur limitée correspondant au maximum à deux fois l'intervalle existant entre deux tirants adjacents (14) qui permettent leur fixation. 8 2806950 6.- Système d'accrochage selon la revendication 5, caractérisé en ce que les rails (26) comportent à leurs extrémités adjacentes, un aménagement mâle/femelle en forme de doigt (41) sur l'un des rails, et échancrure (42) sur l'autre, qui permet leur centrage de façon à réaliser une continuité des rainures en Té (25) de deux rails adjacents. 7.- Système d'accrochage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le plateau céramique comporte des éléments de chauffage (31) disposés au-dessus des rainures (26). 8.- Système d'accrochage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'épaisseur du plateau céramique correspond à l'épaisseur d'un plateau céramique classique augmentée de la profondeur des rainures (27) servant à loger les rails (26).