Brevet FR3021565A1 — publié le 20151204

Procédé et installation de transformation progressive de matériau métallique en bande La présente invention se rapporte à un procédé et une installation de transformation progressive de matériau métallique en bande permettant de former des pièces métalliques. Un domaine d'application envisagé est par exemple celui des pièces en aluminium pour l'industrie automobile, pour laquelle il est nécessaire d'obtenir de telles pièces à des coûts extrêmement avantageux. Les installations de transformation progressive comprennent un outil progressif, communément dénommé « outil à suivre » et il est adapté à être installé dans une presse pour pouvoir être actionné. L'outil progressif comporte des stations de travail successives à travers lesquelles un matériau métallique en bande, et par exemple en aluminium, va être progressivement déformé et/ou découpé pour pouvoir aboutir à une pièce finie. On pourra notamment se référer au document EP0325947, lequel décrit un tel type d'installation. La bande de matériau métallique est entraînée en séquences à l'intérieur de l'outil progressif, et à chaque pas l'outil est actionné par la presse. Aussi, à chaque fois que l'outil est actionné, toutes les stations de travail sont activées simultanément et elles provoquent, chacune, une transformation du métal, que ce soit de l'emboutissage, du pliage, du découpage toutes autres opérations de mise en forme du matériau métallique en bande. L'outil peut être actionné, entre 40 et 100 fois par minute, par exemple, et la bande de matériau métallique est entraînée en translation d'un pas donné, à la fréquence correspondant à celle du mouvement de l'outil. Bien évidemment, le coût de fabrication des pièces ainsi obtenues dépend en partie de la vitesse à laquelle elles peuvent être fabriquées et partant, de la fréquence à laquelle l'outil progressif peut être entraîné en mouvement par la presse. Toutefois, lorsque précisément on augmente les cadences de fabrication, on observe que les pièces sont moins bien formées et qu'elles peuvent présenter des défauts, par exemple, d'aspect, de rupture ou 3021565 2 bien encore liés au retour élastique. En effet, lorsque les pièces présentent un retour élastique la forme originellement prévue n'est pas respectée. Aussi, un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention est de fournir une méthode et une installation pour la mettre en 5 oeuvre, permettant d'améliorer la productivité des outils progressifs, sans pour autant que les pièces métalliques ainsi obtenues perdent leurs caractéristiques. Dans ce but, et selon un premier aspect, la présente invention propose un procédé de transformation progressive de matériau métallique en bande pour former des pièces métalliques, ledit procédé étant du type comprenant les 10 étapes suivantes : on fournit, d'une part, un outil progressif actionnable comportant une pluralité de stations de travail agencées successivement entre une première station de travail et une dernière station de travail ; et d'autre part, une bande longitudinale d'un matériau métallique présentant une succession de portions de bande ; et, on entraîne séquentiellement ladite 15 bande à travers ledit outil progressif, de ladite première station de travail vers ladite dernière station de travail, selon un pas donné, tandis qu'on actionne ledit outil progressif à chaque pas pour que ladite pluralité de stations de travail provoque simultanément la transformation d'une pluralité de portions de bande, et de façon à former progressivement entre ladite première station de travail et 20 ladite dernière station de travail des pièces métalliques. En outre, on fournit de l'énergie thermique à ladite bande de matériau métallique, en amont d'au moins une desdites station de travail de ladite pluralité de stations de travail. Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans le chauffage de la bande de matériau métallique à l'intérieur de l'outil préalablement au passage à 25 travers au moins une des stations de travail. De la sorte, le métal est ici porté à température de façon contrôlée et a une valeur donnée de température, de manière à réduire les temps de montée en température du matériau et le porter à une valeur désirée, par exemple 200 °C. De la sorte, on peut augmenter la cadence de fonctionnement de l'outil à suivre, tout en obtenant des pièces sans 30 défaut, ni d'aspect ni de rupture et ne présentant pas de retour élastique. On bénéficie ainsi de l'effet positif de la température sur le formage de la pièce et sur sa géométrie. 3021565 3 Avantageusement, on fournit ladite énergie thermique à au moins une portion de bande. Ainsi, l'énergie thermique est fournie à une portion de bande, qui, au prochain mouvement de l'outil, est transformé dans la station de travail consécutive. En effet, l'énergie thermique est fournie à la fréquence de 5 fonctionnement de la presse. Bien entendu, l'énergie thermique peut être fournie simultanément à deux portions de bandes, ou plus, espacées l'une de l'autre, au préalable à leur passage respectif dans la station de travail suivante. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, on fournit ladite énergie thermique à ladite bande de matériau 10 métallique, par conduction. De la sorte, la montée en température de la bande de matériau métallique est extrêmement rapide. Au surplus, un tel procédé permet d'apporter de l'énergie thermique à un coût avantageux. En outre, et de manière préférentielle, ladite bande de matériau métallique présentant deux faces opposées, on fournit ladite énergie thermique simultanément auxdites 15 deux faces opposées. On accroît par la même la montée en température de la bande de matériau métallique. De plus, selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, on comprime ladite bande entre deux éléments chauffants. De la sorte, la bande de matériau métallique est maintenue dans un espace confiné, favorisant alors 20 sa montée en température, tout en évitant les pertes thermiques. Selon un second aspect, la présente invention propose une installation de transformation progressive de matériau métallique en bande pour former des pièces métalliques, ladite installation comprenant, d'une part un outil progressif actionnable comportant une pluralité de stations de travail agencées 25 successivement entre une première station de travail et une dernière station de travail, et d'autre part une alimentation pour pouvoir fournir une bande longitudinale d'un matériau métallique présentant une succession de portions de bande, ladite bande étant destinée à être entraînée séquentiellement à travers ledit outil progressif, de ladite première station de travail vers ladite 30 dernière station de travail, selon un pas donné, tandis que ledit outil progressif est actionné à chaque pas pour que ladite pluralité de stations de travail provoque simultanément la transformation d'une pluralité de portions de bande, et de façon à former progressivement entre ladite première station de travail et 3021565 4 ladite dernière station de travail des pièces métalliques. L'installation comprend des organes de chauffages installés en amont d'au moins une desdites station de travail de ladite pluralité de stations de travail pour pouvoir fournir de l'énergie thermique à ladite bande de matériau métallique. Ces organes de 5 chauffage permettent de mettre en oeuvre le procédé de transformation progressive décrit ci-dessus. Préférentiellement, lesdits organes de chauffage fournissent ladite énergie thermique à au moins une portion de bande de matériau métallique, de manière à pouvoir circonscrire les zones requérants cette énergie thermique 10 pour la transformation qui suivra immédiatement. En outre, lesdits organes de chauffage sont, avantageusement, adaptés à venir en contact avec ladite bande de matériau métallique pour fournir de l'énergie thermique par conduction à ladite bande de matériau métallique. On observera que l'apport d'énergie thermique à la bande de matériau métallique 15 est privilégié au voisinage de la première station de travail, où les portions de bande n'ont pas été encore formées, de manière à faciliter précisément cet apport d'énergie. Il est en effet plus aisé de transmettre cette énergie thermique lorsque les portions de bande sont encore relativement plates. Si l'outil comprend des stations de travail visant au découpage des 20 portions de bande, il est préférable de les prévoir en début d'outil afin de pouvoir ensuite apporter de l'énergie thermique aux portions de bande à plat de manière à les former ensuite. Aussi, ladite bande de matériau métallique présentant deux faces opposées, lesdits organes de chauffage comprennent deux éléments permettant de fournir 25 ladite énergie thermique simultanément auxdites deux faces opposées. Les deux éléments des organes de chauffage sont par exemple chauffés au moyen de résistance électrique. De plus, ladite bande de matériau métallique est comprimée entre lesdits deux éléments. La portion de bande et ainsi confinée entre ces deux éléments de manière à accroître le transfert d'énergie 30 thermique. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de 3021565 5 l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique d'une installation de transformation progressive destiné à mettre en oeuvre le procédé de transformation conforme 5 à l'invention et selon une variante de réalisation ; et, - la Figure 2 est une vue schématique en perspective montrant le résultat du procédé de transformation progressive obtenu dans l'installation représentée sur la figure 1. La Figure 1 illustre une installation 10 de transformation progressive de 10 matériau métallique en bande. L'installation 10 comporte un outil 12 présentant une pluralité de stations de travail 14, 16, 18, 20, 22, 24, montées successivement dans une presse non représentée. L'entrée de l'outil 12 se situe au niveau de la première station de travail 14, tandis que la sortie se situe au niveau de la dernière station de travail 14. L'installation 10 comprend 15 également, du côté de l'entrée, une bobine 26 d'une bande 25 d'un alliage d'aluminium, présentant ici une épaisseur d'un millimètre. L'alliage d'aluminium ici utilisé est par exemple le AW-5083 H 111. Du côté de la sortie, l'installation 10 comprend un bac de récupération 27 de pièces. Les trois premières stations de travail 14, 16, 18 visent à découper la 20 bande d'alliage d'aluminium, tandis que les trois dernières 20, 22, 24 visent à former, puis à séparer, les pièces métalliques obtenues comme on l'expliquera ci-après. Entre les trois premières et les trois dernières stations de travail, des organes de chauffage 28 sont installés à l'intérieur de l'outil 12. Aussi, ils sont 25 destinés à être mis en oeuvre avec l'outil 12 par l'intermédiaire de la presse. Par conséquent, lorsque l'outil 12 est mis en oeuvre, toutes les stations de travail le sont également simultanément avec les organes de chauffage 28. Les organes de chauffage 28 présentent un élément plat chauffant inférieur 30 et un élément plat chauffant supérieur 32, ajusté en regard. 30 Les stations de travail 14, 16, 18, 20, 22, 24, présentent respectivement des matrices inférieures 34, 36, 38, 40, 42, 44 maintenues en position fixe en affleurant un plan P, et des parties mobiles qui les surplombent. Aussi, l'élément plat chauffant inférieur 30 vient affleurer le plan P. De la sorte, la 3021565 6 bande 25 d'alliage d'aluminium peut venir s'étendre longitudinalement selon le plan P en affleurant les matrices inférieures 34, 36, 38, 40, 42, 44 tout comme l'élément plat chauffant inférieur 30. Les éléments plats chauffants, inférieur 30 et supérieur 32, sont formés 5 respectivement d'une plaque équipée de résistances électriques. De la sorte, il est aisé de les porter à une température donnée, et par exemple 250 °C. Ainsi, la pluralité de stations de travail 14, 16, 18, 20, 22, 24, et les organes de chauffage 28, sont destinés à être actionnés simultanément grâce à la presse par l'intermédiaire de l'outil 12. 10 Les parties mobiles des stations de travail 14, 16, 18, 20, 22, 24, vont alors venir coopérer simultanément avec les matrices inférieures correspondantes 34, 36, 38, 40, 42, 44 et maintenues en position fixe, tandis que la bande 25 s'étend entre. De la même façon, et parallèlement, l'élément plat chauffant supérieur 32 va venir s'appliquer à force contre la bande 25 qui 15 est elle-même est en appui sur l'élément plat chauffant inférieur 30. Une portion de bande en matériau métallique est ainsi prise en étau entre les deux éléments plats chauffants 30, 38. Cette opération de préchauffage est également dénommée « tablage ». De la sorte, les deux éléments plats chauffants 30, 38 transmettent par conduction, simultanément depuis les deux 20 faces opposées de la portion de bande, de l'énergie thermique, de manière uniforme et dans une période de temps extrêmement courte. Les deux éléments plats chauffants 30, 38 sont par exemple portés à une température de 250 °C, tandis que le temps de serrage entre les deux éléments plats chauffants 38, 30 est égal à deux secondes, selon un mode de mise en oeuvre 25 particulièrement avantageux. Ainsi, dans cet exemple, l'outil 12 est animé d'un mouvement de 30 coups par minute. Ainsi, et plus précisément, à chaque coup, les stations de travail 14, 16, 18, 20, 22, 24 et l'organe de chauffage 28 sont mis en oeuvre pendant une durée d'une seconde. Les trois premières stations de travail 14, 16, 18 30 permettent alors de découper trois premières portions 48, 50, 52 de la bande 25, tandis qu'une quatrième portion 54 est laissée libre et qu'une cinquième portion 56 est chauffée à une valeur d'environ 200 °C. Elle atteint une telle 3021565 7 valeur durant la seconde de serrage des éléments plats chauffants inférieurs 30 et supérieurs 32. Aussi, des sixième 58 et septième portions 60 sont alors déformées par la pénultième 22 et l'antépénultième 20 stations de travail, tandis qu'une dernière 5 portion 62 est détachée de la septième portion 60 grâce à la dernière station de travail 24. Cette dernière portion 62 peut alors venir échoir dans le bac de récupération 27. Au bout de deux secondes, les parties mobiles des stations de travail 14, 16, 18, 20, 22, 24 ainsi que l'élément plat chauffant supérieur 32 sont relevés 10 en une fraction de seconde, tandis que la bande 25 en alliage d'aluminium est avancée d'un pas, équivalent à la distance séparant deux stations de travail contiguës. De la sorte, on comprend que la sixième portion de bande 58, ici déformée en U, a été portée à une température de 200 °C à l'instant d'avant 15 entre les organes de chauffage 28. Aussi, compte tenu de la cadence imposée à l'outil, la sixième portion de bande 58 présente déjà une température voisine de 200 °C lorsqu'elle est déformée à travers l'antépénultième station de travail 20. On a représenté sur la figure 2 une partie de bande 25 étendue dans 20 l'outil après sa mise en oeuvre. On y retrouve la cinquième portion 56 plate qui a été portée en température. On y retrouve les trois premières portions 48, 50, 52 qui ont été découpées, et les trois dernières 58, 60, 62 qui ont été déformées et détachée pour la dernière. Ainsi, les opérations de découpe ont été opérées avant les opérations de formage, de manière à pouvoir fournir de 25 l'énergie thermique par tablage à la cinquième portion. L'exemple de mise en oeuvre représenté sur les figures 1 et 2 n'est nullement limitatif. Aussi, le concept selon l'invention peut être appliqué à bien d'autres formes de pièces plus complexes. Le nombre d'organes de chauffage peut bien évidemment être augmenté, et précéder plusieurs stations de travail 30 visant à déformer des parties de la bande. Les valeurs de température sont bien évidemment à ajuster en fonction de l'épaisseur de la bande de matériau mise en oeuvre. De la sorte, on peut augmenter significativement les cadences de l'installation pour obtenir des pièces de qualité à un coût avantageux. 3021565 8 L'avantage du formage à chaud pourra être, en plus de la productivité obtenue avec l'outil progressif, d'avoir réduit le retour élastique. Partant, la géométrie des pièces est précisément conforme à celle définie par les matrices. Le procédé de transformation progressive conforme à l'invention, peut 5 être appliqué à des alliages d'aluminium de la série 5000, mais il peut également être appliqué à d'autre matériau métallique, par exemple à des alliages de magnésium, de cuivre et alliage de cuivre ou des aciers inoxydables. REVENDICATIONS1. Procédé de transformation progressive de matériau métallique en bande (25) pour former des pièces métalliques, ledit procédé étant du type comprenant les étapes suivantes : - on fournit un outil progressif actionnable (12) comportant une pluralité de stations de travail (14, 16, 18, 20, 22, 24) agencées successivement entre une première station de travail (14) et une dernière station de travail (24) ; - on fournit une bande longitudinale (25) d'un matériau métallique présentant une succession de portions de bande (48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62) ; et, - on entraîne séquentiellement ladite bande (25) à travers ledit outil progressif (12), de ladite première station de travail (14) vers ladite dernière station de travail (24), selon un pas donné, tandis qu'on actionne ledit outil progressif (12) à chaque pas pour que ladite pluralité de stations de travail (14, 16, 18, 20, 22, 24) provoque simultanément la transformation d'une pluralité de portions de bande, et de façon à former progressivement entre ladite première station de travail (14) et ladite dernière station de travail (24) des pièces métalliques ; caractérisé en ce qu'on fournit de l'énergie thermique à ladite bande de matériau métallique (25), en amont d'au moins une desdites station de travail de ladite pluralité de stations de travail (14, 16, 18, 20, 22, 24). 2. Procédé de transformation progressive selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fournit ladite énergie thermique à au moins une portion de bande (48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62). 3. Procédé de transformation progressive selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on fournit ladite énergie thermique à ladite bande de matériau métallique (25), par conduction. 4. Procédé de transformation progressive selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, ladite bande de matériau métallique (25) présentant deux faces opposées, on fournit ladite énergie thermique simultanément auxdites deux faces opposées. 3021565 10 5. Procédé de transformation progressive selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on comprime ladite bande de matériau métallique (25) entre deux éléments chauffants. 6. Installation de transformation progressive (10) de matériau 5 métallique en bande (25) pour former des pièces métalliques, ladite installation comprenant, d'une part un outil progressif actionnable (12) comportant une pluralité de stations de travail (14, 16, 18, 20, 22, 24) agencées successivement entre une première station de travail (14) et une dernière station de travail (24), et d'autre part une alimentation (26) pour pouvoir fournir 10 une bande longitudinale d'un matériau métallique (25) présentant une succession de portions de bande (48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62), ladite bande (25) étant destinée à être entraînée séquentiellement à travers ledit outil progressif (12), de ladite première station de travail (14) vers ladite dernière station de travail (24), selon un pas donné, tandis que ledit outil progressif (12) 15 est actionné à chaque pas pour que ladite pluralité de stations de travail (14, 16, 18, 20, 22, 24) provoque simultanément la transformation d'une pluralité de portions de bande, et de façon à former progressivement entre ladite première station de travail (14) et ladite dernière station de travail (24) des pièces métalliques ; 20 caractérisée en ce qu'elle comprend des organes de chauffages (28) installés en amont d'au moins une desdites station de travail de ladite pluralité de stations de travail (14, 16, 18, 20, 22, 24) pour pouvoir fournir de l'énergie thermique à ladite bande de matériau métallique (25). 7. Installation de transformation progressive selon la revendication 6, 25 caractérisée en ce que lesdits organes de chauffage (28) fournissent ladite énergie thermique à au moins une portion de bande (48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62) de matériau métallique. 8. Installation de transformation progressive selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que lesdits organes de chauffage (28) sont adaptés à 30 venir en contact avec ladite bande de matériau métallique (25) pour fournir de l'énergie thermique par conduction à ladite bande de matériau métallique. 9. Installation de transformation progressive selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que, ladite bande de matériau 3021565 11 métallique (25) présentant deux faces opposées, lesdits organes de chauffage comprennent deux éléments (30, 32) permettant de fournir ladite énergie thermique simultanément auxdites deux faces opposées. 10. Installation de transformation progressive selon la revendication 9, 5 caractérisée en ce que ladite bande de matériau métallique (25) est comprimée entre lesdits deux éléments (30, 32).