Brevet FR3031053A1 — publié le 20160701

La présente invention concerne une chambre pour dispositif d'électrohydroformage. Les dispositifs d'électro-hydroformage sont de plus en plus utilisés pour la réalisation de pièces mécaniques. En effet, cette technologie de formage permet d'obtenir des pièces d'aspect relativement complexe tout en maîtrisant les coûts de production. Ainsi, les industries de l'automobile et de l'aéronautique par exemple utilisent de telles technologies. Un procédé d'hydroformage est un procédé de fabrication par déformation. Il permet la déformation plastique d'une pièce en métal d'une épaisseur relativement faible. Pour réaliser cette déformation, un fluide est utilisé qui, lorsqu'il est mis sous pression, permet la déformation de ladite pièce sur un moule. Plusieurs techniques sont utilisées pour mettre le fluide sous pression. Un des procédés utilisés est un procédé dit par électro-hydroformage. Ce procédé repose sur le principe d'une décharge électrique dans le fluide stocké dans une cuve. La quantité d'énergie électrique libérée engendre une onde de pression dont la propagation dans le fluide permet la déformation plastique de la pièce mécanique contre le moule. Pour ce faire, des électrodes positionnées dans le fluide sont adaptées pour libérer une charge électrique stockée dans des capacités de stockage d'énergie. L'utilisation d'une enceinte fermée, permet d'améliorer le formage de la pièce par rapport à un bac dépourvu de couvercle. En effet, les ondes de pression sont confinées dans l'enceinte fermée et des ondes réfléchies participent à la mise en forme de la pièce. Le brevet US-6.591.649 présente un dispositif d'électro-hydroformage comportant une cuve de forme sensiblement elliptique fermée par un moule, une pièce à former et un jeu d'électrodes couplé à un dispositif de stockage d'énergie électrique adapté pour générer une onde de pression. Cette onde de pression, de puissance relativement importante, vient percuter à la fois la pièce à former et la cuve du dispositif d'électro-hydroformage. Durant des phases de production, les chocs répétés peuvent d'une part engendrer une usure prématurée de la cuve et d'autre part engendrer des problématiques de défaillance des soudures sur certaines pièces du dispositif d'électro- 3031053 2 hydroformage. Afin d'améliorer la durée de vie de la cuve, des matériaux à forte densité pouvant résister à de tels impacts sont utilisés, comme par exemple des alliages métalliques avec des épaisseurs relativement importantes. 5 Cependant, l'utilisation de parois épaisses entraîne une augmentation significative de la masse des cuves notamment pour des cuves de grandes dimensions. Afin de réduire cette masse, des raidisseurs peuvent être installés à l'extérieur des parois ce qui permet d'augmenter leur rigidité tout en contrôlant 10 l'épaisseur de celles-ci. Cependant, cette solution technologique n'offre pas de résultats satisfaisants. La présente invention a alors pour but de fournir un dispositif d'électro- hydroformage comportant une cuve dont la fiabilité est améliorée par rapport aux dispositifs de l'art antérieur tout en diminuant la masse de celle-ci et en 15 conservant une très bonne efficacité de formage. De plus, la présente invention fournira avantageusement un dispositif d'électro-hydroformage ayant un coût de fabrication maîtrisé. A cet effet, la présente invention propose un dispositif d'électro- hydroformage comportant une cuve avec une paroi intérieure de cuve et à 20 l'intérieur de laquelle sont positionnés un moule, une première électrode et une seconde électrode. Selon la présente invention, un premier réflecteur libre est placé dans la cuve et entoure le moule, la première électrode et la seconde électrode. Le réflecteur est libre car il n'est pas relié de manière rigide à la cuve 25 et/ou aux éléments solidaires de la cuve. Il est monté dans la cuve de manière à pouvoir se déplacer par rapport à celle-ci. Bien entendu, ces déplacements doivent être limités et maîtrisés. Ainsi, grâce à la présence du premier réflecteur, la cuve est moins sollicitée par des ondes de pression provoquées par le déclenchement d'un arc électrique entre la première électrode et la 30 seconde électrode. En effet, les ondes de pression sont réfléchies en grande partie par le premier réflecteur, ce qui permet de limiter la sollicitation de la paroi interne de cuve. Afin de répartir de manière homogène les ondes de pression, le 3031053 3 premier réflecteur est par exemple de forme cylindrique . La section de cette forme cylindrique dépend alors par exemple de la pièce à former. Dans une variante de réalisation, ce premier réflecteur sera de forme cylindrique circulaire. 5 Selon un mode de réalisation, le premier réflecteur est positionné concentriquement par rapport au moule dont la forme correspond généralement à celle de la pièce à former. Pour mieux résister aux ondes de pression et ainsi mieux protéger la cuve, le premier réflecteur est préférentiellement composé d'un métal ou d'un 10 alliage métallique. Dans une variante de réalisation, un second réflecteur est de préférence placé sensiblement parallèlement à un couvercle entre la première électrode et ledit couvercle. Ainsi, l'inertie du dispositif selon l'invention est améliorée. 15 Dans un souci d'amélioration des performances du dispositif, le second réflecteur présente par exemple une forme de disque permettant un meilleur confinement des ondes de pression lorsque le premier réflecteur est de forme cylindrique circulaire. Le second réflecteur est lié au couvercle par exemple par des moyens de liaison se présentant sous la forme d'amortisseurs. Ainsi, le 20 second réflecteur peut se déplacer selon au moins un degré de liberté par rapport au couvercle. Dans un exemple de réalisation, un espace sépare la paroi intérieure de cuve d'une paroi extérieure de réflecteur du premier réflecteur et est rempli d'un même fluide que la cuve, ce qui permet de moins exposer la cuve aux 25 ondes de pression lors d'un procédé de formage. Des détails et avantages de la présente invention apparaitront mieux de la description qui suit, faite en référence au dessin schématique annexé sur lequel : La figure 1 est une vue schématique simplifiée en coupe transversale 30 d'un dispositif d'électro-hydroformage selon la présente invention, La figure 2 est une vue schématique partielle d'un autre mode de réalisation de l'invention, et La figure 3 est une vue partielle en perspective d'un dispositif d'électro- 3031053 4 hydroformage selon un autre mode de réalisation. La figure 1 montre un dispositif d'électro-hydroformage 2 comportant un bâti 4, une cuve 6, un moule 10, une première électrode 11, une seconde électrode 12 et un premier réflecteur 14. 5 Le bâti 4 est adapté pour supporter et maintenir la cuve 6 sur un socle 16 qui peut être par exemple en métal ou en béton. Le bâti 4 quant à lui peut être réalisé en un métal ou en un alliage métallique comme par exemple en acier trempé. La cuve 6 est adaptée pour recevoir et contenir un fluide 8 qui est dans 10 notre exemple de l'eau. Préférentiellement, la cuve 6 est de forme cylindrique de hauteur déterminée et présente un axe de symétrie vertical A-A' (figure 1). Elle présente également une paroi intérieure de cuve 18 et un fond de cuve 20. Préférentiellement, elle est en un métal d'une épaisseur de l'ordre de 5cm (1cm=0,01m). 15 Un couvercle 30 est placé sur la cuve 6 et est fixé à l'aide de moyens de fixation adaptés (non représenté sur les figures) pour maintenir le couvercle 30 sur la cuve 6 lors de l'exécution d'un procédé de formage. Également, un joint d'étanchéité 32 entre un bord de la cuve 6 et un bord du couvercle 30 est utilisé. 20 Le moule 10 est préférentiellement centré sur l'axe de symétrie vertical A-A' de la cuve 6. Il présente une empreinte 24 fixée à un support de moule 22 à l'aide par exemple de vis. De plus, le moule 10 comporte une canalisation interne 27 couplée à un dispositif de pompage (non visible sur les figures) permettant d'obtenir un vide désiré sous une pièce à former 26. Ainsi, pendant 25 le procédé de formage de la pièce à former 26, aucune contre-réaction (provoquée par la présence d'air entre la pièce à former 26 et l'empreinte 24) ne s'oppose à la déformation de celle-ci. Un dispositif de fixation 28 est positionné en regard du moule 10 et permet un maintien dans une position désirée de la pièce à former 26. 30 La première électrode 11 et la seconde électrode 12 sont positionnées dans la cuve 6, préférentiellement sur l'axe de symétrie vertical A-A'. Elles sont adaptées pour générer au moins un arc électrique dans le fluide 8. La première électrode 11 et la seconde électrode 12 sont espacées par un espace inter- 3031053 5 électrodes réglable (figure 1). La première électrode 11 et la seconde électrode 12 sont maintenues dans la cuve 6 à l'aide d'une tige 29 (figure 1) fixée au couvercle 30. La tige 29 a une longueur réglable permettant de contrôler une distance entre le moule 10 5 et la seconde électrode 12. La génération d'un arc électrique entre la première électrode 11 et la seconde électrode 12 permet la création dans le fluide 8 d'ondes de pression dites ondes de pression directes afin de déformer la pièce à former 26. Les ondes de pression directes se propagent concentriquement par rapport à 10 l'espace inter-électrodes (représentées par des flèches en trait continu sur la figure 1). Le premier réflecteur 14 est positionné dans la cuve 6 et est préférentiellement de forme cylindrique. Il présente un diamètre adapté pour entourer le moule 10, ainsi que la première électrode 11 et la seconde 15 électrode 12. Le premier réflecteur 14 présente une paroi intérieure de réflecteur 34 et une paroi extérieure de réflecteur 36. Le premier réflecteur 14 est libre de mouvements dans la cuve 6 et peut se déplacer de manière contrôlé dans celle-ci selon au moins un degré de liberté. De plus, il doit être suffisamment rigide pour résister aux ondes de pression et les réfléchir. Il est 20 réalisé par exemple en un métal ou en un alliage métallique et il présente par exemple une épaisseur de l'ordre de 3cm. Le diamètre du premier réflecteur 14 est tel qu'un espace 38 (figure 1) est présent entre la paroi intérieure de cuve 18 et la paroi extérieure de réflecteur 36 du premier réflecteur 14. Cet espace 38, dans les exemples de 25 réalisation des figures 1 et 2, contient le même fluide 8 que celui contenu dans la cuve 6. Ainsi, la paroi intérieure de cuve 18 est moins sollicitée lors d'un procédé de formage, permettant de réduire son épaisseur. Dans ce mode de réalisation, des cales (non représentées sur les figures) positionnées entre la paroi intérieure de cuve 18 et la paroi extérieure 30 de réflecteur 36 peuvent être utilisées pour maintenir le premier réflecteur 14 dans la cuve 6. Elles sont positionnées sur une partie basse et/ou une partie haute du premier réflecteur 14 à l'aide de moyens de maintien (non représentés sur les figures). Ainsi, les cales permettent de maintenir le premier 3031053 6 réflecteur 14 avant, pendant et après le processus de formage de la pièce à former 26 dans une positon optimale. Dans un mode de réalisation préféré, le diamètre du premier réflecteur 14 est sensiblement plus grand que le diamètre du moule 10 contenant la pièce 5 à former 26. Ainsi, les ondes de pression sont confinées sur une surface utile correspondant à la surface de la pièce à former 26, optimisant le procédé de formage. L'utilisation d'un tel premier réflecteur 14 permet de minimiser l'exposition du fond de cuve 20, et notamment la zone de liaison entre la paroi intérieure de cuve 18 et le fond de cuve 20, aux ondes de pression lors d'un 10 procédé de formage, améliorant ainsi la durée de vie de la cuve 6. En outre, la surface de la pièce à former 26 se voit appliquer en plus des ondes de pression directes des ondes de pression dites ondes de pression indirectes. Les ondes de pression indirectes sont le résultat de la réflexion d'une partie des ondes de pression directes sur la paroi intérieure de réflecteur 15 34 et sur le couvercle 30. Ainsi, le temps de poussée sur la pièce à former 26 est augmenté permettant d'améliorer le procédé de formage. La forme de réalisation de la figure 2 reprend la même géométrie que celle divulguée par la figure 1. Dans cette variante, afin de diminuer l'impact des ondes de pressions sur la cuve 6, un coussin d'air 45 rempli d'air sous 20 pression est positionné dans l'espace 38 entre la paroi intérieure de cuve 18 et la paroi extérieure de réflecteur 36. Le coussin d'air 45 en matière synthétique est de forme torique par exemple (figure 2) peut être positionné indifféremment sur toute la hauteur du premier réflecteur 14. Il est également possible d'utiliser plusieurs coussins d'air. Par 25 exemple, deux coussins d'air 45 positionnés respectivement sur une partie haute du premier réflecteur 14 et sur une partie basse du premier réflecteur 14 peuvent être utilisés pour diminuer l'impact des ondes de pressions sur la cuve 6 tout en maintenant le premier réflecteur 14 dans une position optimale, comme illustrée sur la figure 2. 30 Dans la forme de réalisation de la figure 2, on remarque aussi la présence d'un second réflecteur 15 en forme de disque avec un diamètre adapté au diamètre du premier réflecteur 14. Ce second réflecteur 15 vient sensiblement fermer le haut du premier réflecteur 14 et est lui aussi immergé 3031053 7 dans la cuve 6 (figure 2). Le second réflecteur 15 est positionné entre la première électrode 11 et le couvercle 30. Il est espacé du couvercle 30 et est sensiblement parallèle à ce dernier. Il est libre de mouvement par rapport à la cuve 6 selon au moins un degré de liberté. Avantageusement, il permet 5 d'augmenter l'inertie du premier réflecteur 14. L'espace entre le second réflecteur 15 et le couvercle 30 est rempli du fluide 8 de la cuve 6 mais peut éventuellement aussi présenter un coussin d'air maintenu sous pression. Ainsi, l'amortissement ou l'absorption des ondes de pression par le dispositif est améliorée. 10 Le second réflecteur 15 est préférentiellement lié au couvercle 30 par des moyens de liaison 44 adaptés, tels que par exemple des amortisseurs pneumatiques ou élastomères. Ils peuvent être disposés dans un exemple de réalisation, sur toute la périphérie du couvercle 30. Dans un autre exemple de réalisation, illustré sur la figure 3, l'espace 15 38 entre la paroi intérieure de cuve 18 et la paroi extérieure de réflecteur 36 est rempli d'air pouvant être sous pression. Dans cet exemple de réalisation, une enveloppe circulaire en matière synthétique peut stocker l'air à une pression déterminée et ainsi assurer l'étanchéité entre l'air (contenu dans l'enveloppe circulaire) et l'eau contenue dans la cuve 6. Grâce au pouvoir de déformation 20 plus important de l'air par rapport à l'eau, la transmission des ondes de pression vers la cuve 6 est atténuée. Ainsi, la cuve 6 est moins sollicitée permettant de diminuer l'épaisseur de la cuve 6 et par là même sa masse. Afin de protéger le socle 16 des vibrations éventuelles engendrées par les ondes de pression, des supports 42 (figure 3) sont positionnés entre la cuve 25 6 et le bâti 4. Ils sont positionnés préférentiellement sur une périphérie de la cuve 6. L'épaisseur des supports 42 ainsi que le matériau utilisé sont adaptés pour répartir l'effort de la cuve 6 sur le bâti 4 lors du procédé de formage. La présente invention propose donc un dispositif d'électro- hydroformage avec au moins un réflecteur positionné dans la cuve permettant 30 de diminuer l'impact des ondes de pression sur la cuve et ainsi augmenter sa durée de vie. De plus, la présence d'au moins un réflecteur dans la cuve permet de diminuer l'épaisseur de celle-ci et par là même sa masse. La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation 3031053 8 décrites ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs et aux formes représentées sur le dessin et aux autres variantes évoquées mais elle concerne toute forme de réalisation à la portée de l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après. 5 REVENDICATIONS1. Dispositif d'électro-hydroformage (2) comportant une cuve (6) avec une paroi intérieure de cuve (18) et à l'intérieur de laquelle sont positionnés un moule (10), une première électrode (11) et une seconde électrode (12), caractérisé en ce qu'un premier réflecteur (14) libre est placé dans la cuve (6) et entoure le moule (10), la première électrode (11) et la seconde électrode (12). 2. Dispositif d'électro-hydroformage (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier réflecteur (14) est de forme cylindrique. 3. Dispositif d'électro-hydroformage (2) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier réflecteur (14) est de forme cylindrique circulaire. 4. Dispositif d'électro-hydroformage (2) selon la revendication 1 à 3, caractérisé en ce que le premier réflecteur (14) est positionné concentriquement par rapport au moule(10). 5. Dispositif d'électro-hydroformage (2) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier réflecteur (14) est composé d'un métal ou d'un alliage métallique. 6. Dispositif d'électro-hydroformage (2) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un second réflecteur (15) est placé sensiblement parallèlement à un couvercle (30) entre la première électrode (11) et ledit couvercle (30). 7. Dispositif d'électro-hydroformage (2) selon les revendications 3 et 6, caractérisé en ce que le second réflecteur (15) présente une forme de disque. 30 3031053 10 8. Dispositif d'électro-hydroformage (2) selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le second réflecteur (15) est lié au couvercle par des moyens de liaison se présentant sous la forme 5 d'amortisseurs. 9. Dispositif d'électro-hydroformage (2) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en qu'un espace (38) sépare la paroi intérieure de cuve (18) d'une paroi extérieure de réflecteur (36) du premier 10 réflecteur (14) et est rempli d'un même fluide (8) que la cuve (6).