Brevet FR3074706A1 — publié le 20190614

DISPOSITIF DE MISE EN FORME MUNI D'UN SYSTEME DE BRIDAGE AMELIORÉ La présente invention porte sur un dispositif de mise en forme muni d'un système de bridage amélioré. L'invention vise à assurer le maintien en fermeture des matrices du dispositif lors de l'opération de mise en forme, tout en consommant le moins d'énergie possible pendant les différentes étapes de travail du dispositif. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse avec les procédés de forgeage, thixoforgeage, fonderie, ou injection. De façon connue en soi, un dispositif de mise en forme comporte une matrice inférieure et une matrice supérieure. Au moins une matrice est mobile par rapport à l'autre pour faire passer les matrices d'un état ouvert à un état fermé afin de réaliser l'empreinte complète, négatif du produit, dans laquelle est introduite la matière à mettre en forme. Lors de la mise en forme du matériau, il est nécessaire que le système maintienne les matrices à l'état fermé avec un effort de fermeture supérieur à l'effort maximal d'ouverture des matrices imposé par la déformation du matériau lors de sa mise en forme pour remplir l'intégralité de l'empreinte. Le maintien à l'état fermé des matrices est généralement assuré par des systèmes de type ressort à gaz, ressort ou coussin hydraulique, qui consomment de l'énergie lors de la mise en forme. Cette énergie nécessaire au bridage doit être prise en compte dans le dimensionnement des moyens de production. S'il n'est pas possible de délivrer l'énergie nécessaire à la mise en forme et au bridage, la pièce ne peut pas être réalisée, et il est donc nécessaire de modifier les moyens de production, ce qui est coûteux. L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un dispositif de mise en forme comportant: - une matrice inférieure et une matrice supérieure, - au moins une des matrices étant mobile par rapport à l'autre matrice pour faire passer les matrices d'un état ouvert à un état fermé afin d'introduire un 2 matériau dans une empreinte délimitée par lesdites matrices, caractérisé en ce que ledit dispositif de mise en forme comporte en outre: - au moins une bride mobile entre une position déverrouillée et une position verrouillée, et 5 - un système de guidage mécanique configuré pour assurer une synchronisation entre un mouvement de la bride et un mouvement d'au moins une des matrices, de telle façon qu'à partir du moment où les matrices passent à l'état fermé, la bride passe automatiquement de la position déverrouillée à la position verrouillée pour maintenir les matrices io à l'état fermé. L'invention permet ainsi de garantir le maintien en contact (bridage) des matrices de forgeage lors de l'opération de mise en forme tout en minimisant, voire en supprimant, l'énergie consommée par ce système de bridage qui n'est pas nécessaire à la déformation complète du produit brut ou semi-fini. 15 En effet, le système de bridage selon l'invention ne consomme pas d'énergie supplémentaire en plus de celle nécessaire à la déformation du matériau. Selon une réalisation, le système de guidage mécanique est configuré de telle façon qu'avant que les matrices passent à l'état ouvert, la bride passe automatiquement de la position verrouillée à la position déverrouillée de 20 façon synchronisée avec le mouvement d'au moins une matrice. Selon une réalisation, le système de guidage mécanique comporte un axe ou un organe, tel qu'un galet ou un roulement, relié à la bride et une piste suivant laquelle se déplace l'axe ou l'organe. Selon une réalisation, la piste est fixe. 25 Selon une réalisation, la piste comporte un tronçon externe correspondant à la position déverrouillée de la bride et un tronçon interne correspondant à la position verrouillée de la bride. Selon une réalisation, le tronçon externe et le tronçon interne sont reliés entre eux par un tronçon de liaison, ledit tronçon de liaison présentant une 30 forme de pente droite ou incurvée. 3 Selon une réalisation, lorsque la bride est dans une position verrouillée, une gorge de la bride coopère avec des épaulements ménagés dans les matrices. Selon une réalisation, ledit dispositif de mise en forme comporte un poinçon 5 pour la déformation du matériau suivant une forme de l'empreinte. Selon une réalisation, le poinçon est fixe en translation par rapport aux matrices. Alternativement, le poinçon pourra être mobile en translation par rapport aux matrices. En effet, pour actionner le mécanisme de bridage, un mouvement des matrices est nécessaire. Une fois les matrices bridées, il 10 peut être envisagé qu'elles arrivent en butée et donc qu'elles deviennent fixes par rapport au châssis. Le poinçon lié au coulisseau peut alors continuer sa course de forgeage. Selon une réalisation, un éjecteur est mobile en translation par rapport aux matrices et au poinçon pour évacuer le produit en fin d'opération. 15 L'invention a également pour objet un procédé d'utilisation du dispositif de mise en forme tel que précédemment défini pour la réalisation d'une roue polaire thixoforgée. Le dispositif de mise en forme pourra également être utilisé plus généralement pour la réalisation d'une pièce par forgeage ou injection. 20 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. La figure 1 est une vue en perspective du dispositif de mise en forme selon la présente invention; 25 Les figures 2a à 2d sont des vues en coupe du dispositif de mise en forme illustrant les différentes étapes de réalisation d'une pièce; La figure 3 est une vue détaillée des différentes positions du galet du système de guidage selon la présente invention permettant de faire passer les brides d'une position déverrouillée à une position verrouillée et 30 inversement; 4 La figure 4 est une représentation graphique de l'évolution, en fonction de la course du galet, de l'effort de forgeage appliquée à la matrice inférieure du dispositif de mise en forme selon la présente invention. Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même 5 référence d'une figure à l'autre. Dans la description qui suit, les termes relatifs du type "vertical" et "horizontal" sont entendus par référence à un dispositif de mise en forme en conditions d'utilisation sur un sol plan, comme cela est représenté sur les figures 2a-2d. 10 La figure 1 montre un dispositif de mise en forme 10 comportant une matrice inférieure 11 et une matrice supérieure 12. Au moins une des matrices 11, 12 est mobile par rapport à l'autre pour faire passer les matrices 11, 12 d'un état ouvert (celui représenté sur la figure 1) à un état fermé afin d'introduire un matériau 30 dans une empreinte 13 délimitée par lesdites matrices 11, 12, 15 comme cela est visible sur la figure 2b. En outre, deux brides 15 sont mobiles entre une position déverrouillée et une position verrouillée permettant de maintenir les matrices 11, 12 à l'état fermé. Un système de guidage mécanique 16 est configuré pour assurer une synchronisation entre le mouvement des brides 15 et le mouvement d'au 20 moins une des matrices 11, 12, en l'occurrence la matrice inférieure 11. Plus précisément, le système de guidage 16 est configuré de telle façon qu'à partir du moment où les matrices 11, 12 passent à l'état fermé, les brides 15 passent automatiquement de la position déverrouillée à la position verrouillée pour maintenir les matrices 11, 12 à l'état fermé. Et, à la fin de l'opération de 25 mise en forme, le système de guidage 16 permet aux brides 15 de passer automatiquement de la position verrouillée à la position déverrouillée avant que les matrices 11, 12 passent à l'état ouvert. A cet effet, comme on peut le voir clairement sur les figures 2a-2d et 3, le système de guidage 16 comporte un galet 18 solidaire d'une bride 15 30 correspondante et une piste 21 fixe par rapport au châssis suivant laquelle se déplace le galet 18. En variante, on utilise un roulement, notamment à 5 billes ou à rouleaux. Il est également possible de supprimer le galet. Dans ce cas, un axe glisse suivant la piste 21. La piste 21 comporte un tronçon vertical externe 23 correspondant à la position déverrouillée de la bride 15 et un tronçon vertical interne 24 5 correspondant à la position verrouillée de la bride 15. Le tronçon externe 23 et le tronçon interne 24 sont reliés entre eux par un tronçon de liaison 25 qui présente une forme de pente droite (cf. figure 3). En variante, le tronçon de liaison 25 pourra présenter une autre forme, telle qu'une forme incurvée. Un poinçon 33, montré par exemple sur la figure 2a, est destiné à assurer la 10 déformation et l'écoulement du matériau 30 suivant une forme de l'empreinte 13. Le poinçon 33 est fixe par rapport aux matrices 11, 12 qui sont aptes à coulisser le long dudit poinçon 3 lors de la descente du coulisseau. Un éjecteur 28 logé dans le poinçon 33 permet d'éjecter la pièce forgée en fin de forgeage. Pour ce faire, l'éjecteur 28 est mobile en translation par 15 rapport aux matrices 11, 12 et au poinçon 33. L'éjecteur 28 supporte une partie des efforts de forgeage durant la descente du coulisseau. On décrit ci-après, en référence avec les figures 2a à 2d, les différentes étapes du procédé de fabrication d'une pièce à l'aide du dispositif de mise en forme 10 selon la présente invention. 20 Sur la figure 2a, la matrice supérieure 12 est située à distance de la matrice inférieure 11, de sorte que les matrices 11, 12 se trouvent à l'état ouvert, tandis que les brides 15 sont en position déverrouillée. Sur la figure 2b, la matrice supérieure 12 se déplace verticalement en direction de la matrice inférieure 11, pour faire passer les matrices 11, 12 à 25 l'état fermé. Les galets 18 sont situés dans le tronçon externe 23 de la piste 21 de telle façon que les brides 15 sont encore en position déverrouillée. Sur les figures 2b et 2c, on observe qu'à partir du moment de la fermeture des matrices 11, 12, le mouvement axial vertical de la matrice inférieure 11 entraîne les brides 15 verticalement. 6 Cela engendre un déplacement des galets 18 suivant les pistes 21 qui passent du tronçon externe 23 vers le tronçon interne 24, via le tronçon de liaison 25. On observe alors un mouvement horizontal des brides 15 jusqu'à ce que les brides 15 viennent en contact avec les matrices 11, 12 et assurent 5 ainsi leur maintien à l'état fermé. Lorsque les brides 15 sont en position verrouillée, une gorge 31 d'une bride 15 coopère avec des épaulements 32 correspondants ménagés dans les matrices 11, 12, de sorte que les flancs de la gorge 31 d'une bride 15 viennent en appui contre les épaulements 32 correspondants, comme on peut le voir en figure 2c. 10 L'ensemble des matrices 11, 12 maintenu fermé par les brides 15 est alors déplacé en translation par rapport au poinçon 33 fixe de manière à assurer la déformation du matériau 30 à l'intérieur de l'empreinte 13. L'effort appliqué par le poinçon 33 et l'éjecteur 28 est contrecarré par celui des brides 15 qui ne consomment pas d'énergie supplémentaire grâce à la présence du 15 système de guidage 16. Autrement dit, les matrices 11, 12 sont maintenues en contact pendant la mise en forme du matériau 30 à l'aide des brides 15 se déplaçant verticalement et horizontalement par rapport aux matrices 11, 12 à partir de la fermeture des matrices 11, 12. 20 Lorsque le sens du mouvement vertical de la matrice inférieure 11 s'inverse, les brides 15 sont entraînées horizontalement vers l'extérieur par les pistes 21 de cames du fait du passage des galets 18 du tronçon interne 24 vers le tronçon externe 23. On garantit ainsi le débridage des matrices 11, 12 avant le début d'ouverture de celles-ci. 25 La matrice supérieure 12 s'écarte ensuite verticalement de manière à ouvrir les matrices 11, 12 pour permettre l'éjection de la pièce 30' par l'éjecteur 28, tel que cela est montré en figure 2d. Cette pièce 30' pourra par exemple être une roue polaire de machine électrique tournante réalisée par thixoforgeage. La figure 4 met en évidence que lorsque les matrices 11 et 12 sont à l'état 30 ouvert (cf. position A du galet 18), l'effort de forgeage est sensiblement nul. Après que les matrices 11, 12 soient fermées et que les brides 15 soient passées en position verrouillée (cf. position B du galet 18), l'effort de mise en 7 forme augmente progressivement. L'effort est maximal lorsque le galet 18 est en fin de course (cf. position C du galet 18). Alternativement, le poinçon 33 pourra être mobile en translation par rapport aux matrices 11, 12. En effet, pour actionner le mécanisme de bridage, un 5 mouvement des matrices 11, 12 est nécessaire. Une fois les matrices 11, 12 bridées, il peut être envisagé qu'elles arrivent en butée et donc qu'elles deviennent fixes par rapport au châssis. Le poinçon 33 lié au coulisseau peut alors continuer sa course de forgeage. Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple 10 uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents. En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons, REVENDICATIONS1. Dispositif de mise en forme (10) comportant: - une matrice inférieure (11) et une matrice supérieure (12), - au moins une des matrices (11, 12) étant mobile par rapport à l'autre matrice (11, 12) pour faire passer les matrices (11, 12) d'un état ouvert à un état fermé afin d'introduire un matériau (30) dans une empreinte (13) délimitée par lesdites matrices (11, 12), caractérisé en ce que ledit dispositif de mise en forme (10) comporte en outre: - au moins une bride (15) mobile entre une position déverrouillée et une position verrouillée, et - un système de guidage mécanique (16) configuré pour assurer une synchronisation entre un mouvement de la bride (15) et un mouvement d'au moins une des matrices (11, 12), de telle façon qu'à partir du moment où les matrices (11, 12) passent à l'état fermé, la bride (15) passe automatiquement de la position déverrouillée à la position verrouillée pour maintenir les matrices (11, 12) à l'état fermé. 2. Dispositif de mise en forme (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de guidage mécanique (16) est configuré de telle façon qu'avant que les matrices (11, 12) passent à l'état ouvert, la bride (15) passe automatiquement de la position verrouillée à la position déverrouillée de façon synchronisée avec le mouvement d'au moins une matrice (11, 12). 3. Dispositif de mise en forme (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système de guidage mécanique (16) comporte un axe ou un organe (18), tel qu'un galet (18) ou un roulement, relié à la bride (15) et une piste (21) suivant laquelle se déplace l'axe ou l'organe (18). 4. Dispositif de mise en forme (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la piste (21) est fixe. 5. Dispositif de mise en forme (10) selon la revendication 3 ou 4, 30 caractérisé en ce que la piste (21) comporte un tronçon externe (23) 9 correspondant à la position déverrouillée de la bride (15) et un tronçon interne (24) correspondant à la position verrouillée de la bride (15). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le tronçon externe (23) et le tronçon interne (24) sont reliés entre eux par un tronçon de 5 liaison (25), ledit tronçon de liaison (25) présentant une forme de pente droite ou incurvée. 7. Dispositif de mise en forme (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lorsque la bride (15) est dans une position verrouillée, une gorge (31) de la bride (15) coopère avec des 10 épaulements (32) ménagés dans les matrices (11, 12). 8. Dispositif de mise en forme (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un poinçon (33) pour la déformation du matériau (30) suivant une forme de l'empreinte (13). 9. Dispositif de mise en forme (10) selon la revendication 8, 15 caractérisé en ce que le poinçon (33) est fixe en translation par rapport aux matrices (11, 12). 10. Utilisation du dispositif de mise en forme (10) tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes pour la réalisation d'une roue polaire thixoforgée (30').