Brevet FR3105033A1 — publié le 20210625

Procédé de pressage à froid pour obtenir une pièce massive présentant une épaisseur de paroi d’au moins 5 mm, le procédé comprenant les étapes suivantes : - former un lingot de matière fluable (L) ayant un chant cylindrique (Lc) présentant des dimensions radiales déterminées, disposer d’une chambre de pressage (Cp) définissant une paroi latérale interne (111) ayant au moins une dimension radiale inférieure aux dimensions radiales déterminées du chant cylindrique (Lc) du lingot de matière fluable (L), - presser le lingot de matière fluable (L) selon l’axe X dans la chambre de pressage (Cp) à travers l’ouverture d’introduction (110), le chant sensiblement cylindrique (Lc) se déformant par fluage contre la paroi latérale interne (111), aux endroits où les dimensions radiales de la paroi latérale interne (111) sont inférieures aux dimensions radiales déterminées du chant sensiblement cylindrique (Lc) du lingot de matière fluable (L). « figure pour l’abrégé : figure 4c » Procédé de pressage à froid La présente invention concerne un procédé de pressage à froid pour obtenir une pièce massive présentant une épaisseur de paroi d’au moins 5 mm. Le procédé de l’invention exclut donc les procédés d’étirage de tube. Dans le domaine de la parfumerie et de la cosmétique, il est connu d’utiliser des habillages fins en aluminium pour habiller des capots, des bagues de fixation ou autres éléments esthétiques. Ces habillages fins sont en général fabriqués en aluminium avec des procédés d’étirage ou d’emboutissage. Leur épaisseur ne dépasse pas 1 mm et se situe plutôt aux alentours de 0,5 mm. Ces habillages fins enveloppent des pièces fonctionnelles réalisées par injection/moulage de matière plastique. Dans le cas d’un capot, qui vient coiffer une tête de distribution d’une pompe ou d’une valve, si l’on veut lui donner un aspect plus massif et plus lourd, il est commun d’utiliser une technique d’injection/moulage de Zamac, qui est bien connu pour ses qualités de moulage. Cependant, étant donné que le Zamac est un alliage (zinc, aluminium, magnésium et cuivre), il n’est pas recyclable, ce qui deviendra une exigence incontournable. En variante, il est également possible d’usiner une pièce de métal à partir d’un bloc, mais les résultats ne sont pas satisfaisants, et de surcroit couteux. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités de l’art antérieur en définissant un procédé de fabrication qui permet d’obtenir une pièce massive de bonne qualité sans avoir recours aux techniques d’étirage, d’injection/moulage ou d’usinage. Pour ce faire, la présente invention propose un procédé de pressage à froid pour obtenir une pièce massive présentant une épaisseur de paroi d’au moins 5 mm, le procédé comprenant les étapes suivantes : - former un lingot de matière fluable ayant deux parois opposées définissant une épaisseur axiale d’axe X et un chant sensiblement cylindrique reliant les deux parois opposées, le chant sensiblement cylindrique présentant des dimensions radiales déterminées, - disposer d’une chambre de pressage définissant une ouverture d’introduction et une paroi latérale interne, la paroi latérale interne ayant au moins une dimension radiale inférieure aux dimensions radiales déterminées du chant sensiblement cylindrique du lingot de matière fluable, - presser le lingot de matière fluable selon l’axe X dans la chambre de pressage à travers l’ouverture d’introduction, le chant sensiblement cylindrique se déformant par fluage contre la paroi latérale interne, aux endroits où les dimensions radiales de la paroi latérale interne sont inférieures aux dimensions radiales déterminées du chant sensiblement cylindrique du lingot de matière fluable. Le lingot peut se présenter sous la forme d’un palet, c’est-à-dire un objet définissant deux faces opposées et un chant ou paroi latérale de forme cylindrique. Les faces opposées peuvent être circulaires, polygonales, oblongues, etc. Ainsi, le chant cylindrique peut présenter une section transversale circulaire, polygonale, oblongue, etc. Ce lingot, de dimensions déterminées, est donc pousser ou presser, avec une force considérable de l’ordre de 30000 kg/cm2, dans la chambre de pressage de dimensions inférieures, au moins au niveau de sa paroi latérale, qui va venir dans un premier temps en contact avec le chant cylindrique du lingot. En fin de pressage, une des faces opposées du lingot peut venir en contact avec la paroi de fond de la chambre de pressage. Selon un mode de réalisation, toutes les dimensions radiales de la chambre de pressage peuvent être inférieures aux dimensions radiales déterminées du chant sensiblement cylindrique du lingot, de sorte qu’une partie du lingot de matière fluable, sous la forme d’une semelle, reste à l’extérieur de la chambre de pressage après l’étape de pressage. On peut aussi dire que la chambre de pressage peut présenter un volume qui est inférieur à celui du lingot de matière fluable, de sorte qu’une partie du lingot de matière fluable, sous la forme d’une semelle, reste à l’extérieur de la chambre pressage après l’étape de pressage. L’épaisseur axiale de la semelle est inférieure au tiers, avantageusement inférieure au quart, et de préférence inférieure au dixième, de l’épaisseur axiale du lingot de matière fluable. Le procédé de pressage de l’invention comprend alors une étape ultérieure de suppression de la semelle après l’étape de pressage. Selon une caractéristique avantageuse de l’invention, la chambre de pressage comprend un élément saillant qui s’étend à partir d’un fond de la chambre de pressage vers son ouverture. Cet élément saillant peut se présenter sous la forme d’une broche ou d’un plot, qui va définir une cavité correspondante dans la pièce massive, une fois pressée. Cette cavité pourra être utilisée pour y loger un organe, tel qu’une tête de distribution, un fond de flacon, une bague de fixation, etc. Le procédé de pressage selon l’invention peut aussi comprendre de placer le lingot de matière fluable dans une chambre de contention avant et pendant l’étape de pressage, la chambre de contention définissant une paroi interne définissant des dimensions radiales correspondant sensiblement à celles du chant sensiblement cylindrique du lingot de matière fluable, afin d’empêcher un fluage radial vers l’extérieur du lingot hors de la chambre de pressage lors de l’étape de pressage. En d’autres termes, la chambre de contention permet de conserver les dimensions de la partie du chant cylindrique qui est située hors de la chambre de pressage, lors de l’étape de poussée dans le chambre de pressage. En effet, sans cette chambre de contention, la forte poussée nécessaire pour insérer le lingot dans la chambre de pression (de dimension réduite) aurait pour effet d’aplatir le lingot, qui ne pourrait alors plus être poussé dans la chambre de pression. Une petite partie du lingot serait introduite dans la chambre de pression et une majeure partie, sous la forme d’une large semelle, resterait à l’extérieur de la chambre de pression. Avec la chambre de contention, on assure d’une part que le lingot est inséré au maximum dans la chambre de pressage et d’autre part que la semelle est minimale avec une dimension contrôlée. C’est en effet la chambre de contention qui accueille la semelle en fin de pressage. Le procédé de pressage selon l’invention peut aussi comprendre de placer le lingot de matière fluable sur un plot de support qui est fixe avant et pendant l’étape de pressage. Avantageusement, la chambre de contention est déplaçable axialement et élastiquement autour du plot de support. De préférence, la chambre de pressage est déplaçable axialement par rapport au plot de support et sollicite la chambre de contention en déplacement axial à l’encontre de moyens élastiques de rappel. Selon un autre aspect de l’invention, le lingot de matière fluable peut être obtenu par poinçonnage d’une bande de matière fluable extrudée. Avantageusement, la matière fluable du lingot est l’aluminium. En variante, on peut aussi envisager de réaliser le lingot avec un autre métal (cuivre, zinc, laiton etc.), ou même un alliage de métal, bien que cela ne soit pas avantageux. Le lingot peut également être réalisée avec un matériau non métallique, comme par exemple une matière plastique ou une résine. Il suffit que cette matière soit fluable sous des hautes pressions. Le procédé de pressage selon l’invention peut aussi comprendre une étape finale d’anodisation, lorsque le lingot est en aluminium. L’esprit de l’invention réside dans le fait d’enfoncer en force un lingot ou palet de matière fluable dans une chambre ou cavité de dimensions radiales réduites, à la manière d’un bouchon de Champagne, dont une partie est engagée en force dans le col de la bouteille et une autre partie reste à l’extérieur du col. Dans le cadre de l’invention, la partie (semelle) qui reste à l’extérieur est ensuite supprimée. Le pressage s’effectue à froid, contrairement à un pressage de verre ou de matière plastique en fusion. On peut ainsi obtenir des pièces massives avec des épaisseurs de paroi de plus de 1 cm. L’invention sera maintenant plus amplement décrite en référence aux dessins joints, donnant à titre d’exemple non limitatif, un mode de réalisation de l’invention. Sur les figures : La figure 1 est une vue schématique d’une bande de matière fluable extrudée, La figure 2 est une vue illustrant le poinçonnage de la bande de la figure 1 pour obtenir un lingot de matière fluable, La figure 3 est une vue en perspective agrandie du lingot de la figure 2, La figure 4a est une vue schématique d’une unité de pressage à froid à l’état de repos, La figure 4b est une vue similaire à la figure 4a montrant l’unité de pressage à froid avec un lingot chargé, La figure 4c est une vue similaire à la figure 4a montrant l’unité de pressage à froid juste avant le pressage du lingot, La figure 4d est une vue similaire à la figure 4a montrant l’unité de pressage à froid lors du pressage du lingot, La figure 4e est une vue similaire à la figure 4a montrant l’unité de pressage à froid à l’état de repos avec le lingot pressé, La figure 4f est une vue similaire à la figure 4a montrant l’unité de pressage à froid lors de l’éjection du lingot pressé, La figure 5 est une vue très schématique illustrant les lignes de coupe du lingot pressé pour obtenir une pièce massive finie ou prête à être décorée, Les figures 6a et 6b sont des vue pile et face d’un exemple de pièce massive en aluminium obtenue avec le procédé de pressage de l’invention. cf. [Figure 6a] Le procédé de pressage à froid de l’invention part d’une pièce de base, qui se présente sous la forme d’un lingot ou palet. Ce lingot L peut être réalisé avec n’importe quel procédé conventionnel et à partir de n’importe quel matériau fluable à froid, mais dans une application préférée, le lingot est réalisé en aluminium, à partir d’une bande extrudée S visible sur la figure 1. Cette bande extrudée S présente une épaisseur de l’ordre de 1 à 5 cm et une largeur de l’ordre de 2 à 10 cm. La bande d’aluminium extrudée S est préférée, car elle ne présente pas de ligne de jonction, contrairement à une bande qui serait moulée ou coulée. Le découpage du lingot L dans la bande extrudée S peut se faire par poinçonnage, comme représenté sur la figure 2. D’autres techniques sont également utilisables pour découper le lingot L. Le lingot L ou palet définit deux faces opposées Lf1 et Lf2 et chant Lc ou paroi latérale de forme cylindrique. Les faces opposées Lf1 et Lf2 peuvent être circulaires, polygonales, oblongues, etc. Ainsi, le chant cylindrique Lc peut présenter une section transversale circulaire, polygonale, oblongue, etc. Sur la figure 1, le lingot L est cylindrique circulaire avec deux faces opposées Lf1 et Lf2 en forme de disque annulaire et un chant Lc de forme cylindrique circulaire. Le lingot L définit ainsi un axe X de symétrie ou de révolution. Tous les points du chant Lc sont ainsi équidistants de l’axe X. L’épaisseur du lingot L est celle de la bande S. La figure 4a montre de manière très schématique l’unité de pressage qui va servir à mettre en œuvre le procédé de pressage de l’invention. Cette unité de pressage comprend trois organes principaux : - Une tête de pressage 1 définissant une chambre de pressage Cp, - Une embase de support 2 pour supporter le lingot L, et - Une couronne de contention entourant le lingot L. Ces trois organes sont disposés selon un axe vertical qui est confondu avec l’axe X du lingot L : les déplacements de ces organes s’effectuent selon cet axe X. La tête de pressage 1 comprend une douille de pressage 11 qui définit en son centre un alésage traversant délimité par une paroi latérale interne périphérique 111. La douille de pressage 11 est coiffée par une plaque supérieure 12 dont la face inférieure forme un fond 120 qui obture l’alésage de la douille de pressage 11. La douille 11 et la plaque 12 peuvent être monobloc ou rapportées l’une sur l’autre. Elles définissent ensemble une chambre de pressage Cp délimitée par la paroi latérale interne périphérique 111 et le fond 120. Cette chambre de pressage Cp comprend une ouverture 110 orientée vers le bas sur la figure 4a. De préférence, la paroi latérale interne périphérique 111 est cylindrique, mais pas forcément annulaire : en effet, elle peut présenter une section transversale polygonale, oblongue, etc. Optionnellement, la chambre de pressage Cp comprend un élément saillant 13 qui est solidaire de la plaque supérieure 12 et s’étend vers le bas en direction de l’ouverture 110. L’élément saillant 113 est de préférence cylindrique. Son extrémité libre n’atteint avantageusement pas l’ouverture 110, mais reste en retrait. Avec cet élément saillant, la chambre de pressage Cp présente une forme annulaire. La tête de pressage 1 est déplaçable axialement à l’aide de moyens de déplacement non représentés. L’embase de support 2 comprend un plot de support 21 monté sur une platine 22. Le plot 21 comprend une extrémité libre 210, qui est avantageusement plane. Le plot est déplaçable axialement par rapport à la platine 22 pour éjecter le lingot pressé, comme on le verra ci-après, mais pendant l’étape de pressage, le plot 21 reste statique, car sa fonction est de supporter le lingot L durant l’étape de pressage. La couronne de contention 3 définit en son centre un alésage traversant délimité par une paroi latérale interne 31. La forme et les dimensions de cet alésage sont identiques ou très légèrement inférieures à celles du chant cylindrique Lc du lingot L. La couronne de contention 3 est engagée autour du plot de support 21 de l’embase 2. Plus précisément, la couronne est montée coulissante autour du plot 31 et est sollicitée vers un état de repos ou de butée par des moyens élastiques 4, qui peuvent se présenter sous la forme d’un ou de plusieurs ressorts qui prennent appui sur la platine 22. Dans cet état de repos ou de butée, la couronne 3 fait saillie par rapport au plot 21, de sorte qu’une chambre de contention Cc est ainsi définie dans la couronne 3 avec l’extrémité libre 210 du plot 21 faisant office de fond. Le volume de la chambre de contention correspond environ au volume du lingot L, qui peut donc y être logé entièrement et sensiblement sans jeu. Selon l’invention, la paroi latérale interne 111 de la chambre de pressage Cp a au moins une dimension radiale inférieure aux dimensions radiales du chant cylindrique Lc du lingot L de matière fluable. Par exemple, si le lingot L est cylindrique circulaire avec un diamètre de 4 cm, la chambre de pression Cp peut présenter un diamètre de 3,5 cm à 3,9 cm. La chambre de pression peut aussi avoir une section polygonale, par exemple à 8, 12 ou 24 côtés : dans ce cas, au moins certains points de la paroi latérale interne 111 doivent être situés à moins de 2 cm de l’axe X. De préférence, tous les points de la paroi latérale interne 111 seront situés à moins de 2 cm de l’axe X. Le but est qu’au moins une partie du chant Lc du lingot L soit déformée par fluage au contact de la paroi latérale interne 111 de la chambre de pressage Cp. Nous allons maintenant décrire en référence aux figures 4b à 4f les différentes étapes du procédé de pressage à froid de l’invention au moyen de l’unité de pressage de la figure 4a. Sur la figure 4b, l’unité de pressage est encore dans son état de repos, mais avec un lingot L disposé ou chargé dans la chambre de contention Cc : la face inférieure Lf2 est en appui sur l’extrémité libre 210 du plot 21 et le chant Lc est en contact ou très proche de la paroi interne 31 de la couronne de contention 3. La face supérieure Lf1 est sensiblement affleurant avec le haut de la couronne de contention 3. Le lingot L est sensiblement ou parfaitement immobilisé dans cette chambre de contention Cc. La figure 4c ne diffère de la figure 4b que par la position de la tête de pressage 1 qui a été déplacée axialement vers le bas jusqu’à venir en contact de la couronne de contention 2 et du lingot au niveau du bord extérieur de sa face supérieurs Lf1. L’extrémité libre de l’élément saillant 13 est en éloignement du lingot L. La couronne de contention est encore dans sa position de repos ou de butée. La figure 4d illustre l’étape de pressage, au cours de laquelle le lingot L est inséré en force dans la chambre de pressage Cp. La tête de pressage 1 a continué sa course axiale vers le bas, ce qui a eu pour conséquences de : - Insérer en force le lingot L dans la chambre de pressage Cp à travers l’ouverture d’introduction 110, - Déformer par fluage le chant Lc du lingot L contre la paroi latérale interne 111 de la chambre de pressage Cp, - Optionnellement, enfoncer par fluage la face supérieure Lf1 autour de l’élément saillant 13, - Eventuellement, amener par fluage la face supérieure Lf1 du lingot L en contact du fond 120, - Avantageusement, remplir complètement la chambre de pressage Cp, - Déplacer axialement la couronne de contention 3 vers le bas à l’encontre les moyens élastiques 4, et - Définir sans fluage une semelle L3 autour de la couronne de contention 3 à l’extérieur de la chambre de pressage Cp. L’intégralité ou seulement une partie du chant Lc est déformée par la paroi latérale interne 111. L’élément saillant 13 est facultatif. Le contact ou non avec le fond 120 dépend des applications. En théorie, on pourrait se passer de la semelle. Mais en pratique, la formation d’une semelle L3 est obligatoire, afin de s’assurer que l’on a atteint la déformation souhaitée du lingot. L’épaisseur axiale de la semelle L3 est inférieure au tiers, avantageusement inférieure au quart, et de préférence inférieure au dixième, de l’épaisseur axiale du lingot de matière fluable. Le but est former la plus petite semelle possible pour réduire les rebuts. La pression exercée sur le lingot L est de l’ordre de 30000 kg/cm2. Sur la figure 4e, la tête de pressage 1 a été remontée ou ramenée dans sa position de repos ou de départ. Le lingot pressé L’ est resté solidaire de la couronne de contention 3, qui est également retournée dans sa position de repos sous la sollicitation des moyens élastiques 4. On peut par exemple prévoir des profils d’accrochage (non représentés) au niveau de la paroi interne 31 de la couronne 3 pour assurer que la semelle du lingot pressé L’ reste solidaire de la couronne 3, plutôt que d’être emportée par la tête de pressage 1. Ainsi, le lingot pressé L’ fait saillie hors de la couronne de contention 3 :seule sa semelle étant insérée dans la couronne. La figure 4f illustre la dernière étape du procédé de pressage, au cour de laquelle le lingot pressé L’ est éjecté de la couronne 3 par le déplacement axial vers le haut du plot de support 1 de l’embase 1. Bien que non représenté, on peut imaginer que la couronne est en butée contre un élément fixe lors de cette étape d’éjection. A la sortie du procédé de pressage à froid, on obtient un lingot pressé L’, tel que représenté schématiquement en coupe sur la figure 5. Le lingot pressé L’ a une forme de godet, de douille ou de capuchon, avec un corps massif globalement cylindrique L1 bordé par une semelle L3 et un bord annulaire L4. Le corps massif L1 définit une cavité interne L2. Le lingot pressé L’ peut constituer la pièce massive finale, qui peut rester brute ou être décorée. Mais de préférence, le lingot pressé L’ est encore travaillé en supprimant la semelle L3 et/ou le bord annulaire L4, de manière à ne laisser que le corps massif L1, avec une paroi d’obturation L2’ plus ou moins fine qui obture la cavité interne L2. Pour cela, il peut être monté sur une broche de support B et travaillé par dressage ou contournage le long des lignes C1 et/ou C2. Le corps L1 peut rester brut ou être décoré, notamment par anodisation, lorsqu’il est réalisé en aluminium. En effet, l’anodisation permet une large gamme de couleurs et d’aspects, sans altérer la recyclabilité du corps massif. Les figures 6a et 6b montrent les deux faces et le chant Lp d’un capot en aluminium anodisé, de section hexagonale avec une cavité centrale, réalisé avec le procédé de pressage de l’invention. Grace à l’invention, on peut fabriquer des pièces massives, telles que des capots massifs, des habillages épais, des parties de réservoir, etc., qui sont finies ou semi-finies en sortie de pressage, de sorte qu’il est possible de les décorer à minima, notamment par anodisation. Procédé de pressage à froid pour obtenir une pièce massive présentant une épaisseur de paroi d’au moins 5 mm, le procédé comprenant les étapes suivantes : - former un lingot de matière fluable (L) ayant deux parois opposées (Lf1, Lf2) définissant une épaisseur axiale d’axe X et un chant sensiblement cylindrique (Lc) reliant les deux parois opposées (Lf1, Lf2), le chant sensiblement cylindrique (Lc) présentant des dimensions radiales déterminées, - disposer d’une chambre de pressage (Cp) définissant une ouverture d’introduction (110) et une paroi latérale interne (111), la paroi latérale interne (111) ayant au moins une dimension radiale inférieure aux dimensions radiales déterminées du chant sensiblement cylindrique (Lc) du lingot de matière fluable (L), - presser le lingot de matière fluable (L) selon l’axe X dans la chambre de pressage (Cp) à travers l’ouverture d’introduction (110), le chant sensiblement cylindrique (Lc) se déformant par fluage contre la paroi latérale interne (111), aux endroits où les dimensions radiales de la paroi latérale interne (111) sont inférieures aux dimensions radiales déterminées du chant sensiblement cylindrique (Lc) du lingot de matière fluable (L). Procédé de pressage selon la revendication 1, dans lequel toutes les dimensions radiales de la chambre de pressage (Cp) sont inférieures aux dimensions radiales déterminées du chant sensiblement cylindrique (Lc) du lingot, de sorte qu’une partie du lingot de matière fluable (L), sous la forme d’une semelle (L3), reste à l’extérieur de la chambre de pressage (Cp) après l’étape de pressage. Procédé de pressage selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la chambre de pressage (Cp) présente un volume qui est inférieur à celui du lingot de matière fluable (L), de sorte qu’une partie du lingot de matière fluable (L), sous la forme d’une semelle (L3), reste à l’extérieur de la chambre pressage (Cp) après l’étape de pressage. Procédé de pressage selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l’épaisseur axiale de la semelle (L3) est inférieure au tiers, avantageusement inférieure au quart, et de préférence inférieure au dixième, de l’épaisseur axiale du lingot de matière fluable (L). Procédé de pressage selon la revendication 2, 3 ou 4, comprenant une étape ultérieure de suppression de la semelle (L3) après l’étape de pressage. Procédé de pressage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la chambre de pressage (Cp) comprend un élément saillant (13) qui s’étend à partir d’un fond (120) de la chambre de pressage (Cp) vers son ouverture d’introduction (110). Procédé de pressage selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant de placer le lingot de matière fluable (L) dans une chambre de contention (Cc) avant et pendant l’étape de pressage, la chambre de contention (Cc) définissant une paroi interne (31) définissant des dimensions radiales correspondant sensiblement à celles du chant sensiblement cylindrique (Lc) du lingot de matière fluable (L), afin d’empêcher un fluage radial vers l’extérieur du lingot hors de la chambre de pressage (Cp) lors de l’étape de pressage. Procédé de pressage selon la revendication 7, comprenant de placer le lingot de matière fluable (L) sur un plot de support (21), qui est fixe avant et pendant l’étape de pressage. Procédé de pressage selon la revendication 8, dans lequel la chambre de contention (Cc) est déplaçable axialement et élastiquement autour du plot de support (21). Procédé de pressage selon la revendication 9, dans lequel la chambre de pressage (Cp) est déplaçable axialement par rapport au plot de support (21) et sollicite la chambre de contention (Cc) en déplacement axial à l’encontre de moyens élastiques de rappel (4). Procédé de pressage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le lingot de matière fluable (L) est obtenu par poinçonnage d’une bande de matière fluable extrudée (S). Procédé de pressage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matière fluable du lingot (L) est l’aluminium. Procédé de pressage selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape finale d’anodisation. * * *