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Procède et dispositif pour la fabrication d'utile de presse par façonnage par une énergie élovée
L'invention est relative à un procédé peur fa- briquer des outils da presse pour la déformation Dans copeaux de tôles ou analogues. Il s'agit plus spécialement de la fabrication de matrices, de moules creux ou autres pièces profilées servant à la fabrication de pièces métal- liques à l'aide d'une énergie élevée, avant tout à l'aide de substances explosives ou détonnantes, dont les efforts de pression ou ondes de choc, libérées par l'explosion, sont transmises par l'intermédiaire d'un fluide tel que l'eau, une huile, un gaz, de l'air ou analogue à la matière à déformer.
L'énergie élevée nécessaire peut toutefois être produite également par un autre support d'énergie, par
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exemple par une décharge électrique à haute tension, une impulsion magnétique puissante, etc. Par ailleurs, le prooéd6 faisant l'objet de l'invention doit également servir à la. fabrication d'outils de presse constituée par des matrices et poinçons pour la déformation mécanique et sana formation de copeaux par des presses ou autres machines de façonnage.
Les outils de presse usuels, avant tout les matri- ces et poinçons, sont fabriques en acier et sont par conséquent très coûteux et leur fabrication demanda en outre beaucoup de tomps, Par conséquent, l'utilisation de ces outils en acier n'ost rentable que lorsqu'on les uti- lise pour la fabrication d'un grand nombre de pièces à obtenir. Pour cotte raison, on a déjà utilisé pour la fabrication d'un nombre plus petit de pièces et pour dee pièces uniques, des outils de presse qui peuvent être cons- titués en des matières économiques ou aisément moulables telles que du béton, du plâtre, de la résine synthétique, plus spécialement une résine époxy ou même dos alliages ou analogues à point de fusion bas.
Plus spécialement, on a constitué à cet effet les faces utiles des outils de presse par des couchas de résine époxy soutenues par du béton coulé ou autres masses de remplissage. Ces outils de presse peuvent être fabriqués d'une manière simple, rapide etpeu de frais, mais ils ont pour inconvénient, par rapport aux outils en acier, qu'ils s'usent beaucoup plus rapidement et que, de toute façon, ils ne peuvent servir qu'à la fabrication de pièces en nombre relativement limité.
L'invention a pour but, surtout, de fabriquer des
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outils de presse, plus spécialement de matrices et de., poinçon qui, non seulement peuvent être obtenus d'une manière simple et économique, maie dont la durée d'usage est notablement plus grande que celle dos outils simples utilisés jusqu'ici.
L'invention a pour objet un procédé pour fabriquer des outils de presse, plus spécialement de matrices ou moules creux pour le façonnage par énergie élevée ou de matrices où poinçons pour le moulage mécanique usuel caractérisé on ce que dans la cavité d'une matrice ou d'un moule creux, constituée en une résine époxy et/ou en béton, plâtre ou des matières analogues, on refoule, par emboutissage ou tir, une doublure métallique de matrice par déformation d'un flan métallique circulaire, d'une platine en tôle ou analogue, placée sur ladite cavité de la matrice, à l'aide d'une énergie élevée, de préférence à l'aide d'une charge détonnante d'un explosif ou analogue.
Cette doublure métallique de la matrice peut par exemple rester directement dans la matrice après sa dé- formation par une énergie élevée et peut, le cas échéant, être soudée en supplément à l'anneau en acier de la ma- trice quand celle-ci, selon un mode de réalisation parti- culièrement avantageux, est constituée par un anneau en acier et par une couche de résine époxy soutenue par une masse coulée de béton ou analogue. la doublure de matrice, formée par uno énergie élevée, pout aussi être soudée d'abord à une bague on acier, après quoi on coule derrière cette doublure la masse de remplissage formée par une résine époxy, du béton, du plâtre ou analogue.
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Dans le premier cas, on peut calibrer exactement la doublure métallique do la matrice à l'aide d'une deu- xième décharge à énergie élevée, d'une onde de choc ou analogue dans le moule de la matrice, de manière à venir prendre appui sur toute la surface de la résine époxy en reproduisant ainsi exactement la forme du moule désiré,
Les matrices ainsi obtenues peuvent servir avantageu- sement à la fabrication d'un grand nombre ou de séries de pièces par façonnage à l'aide d'une énergie élevée, plus spécialement par moulage par explosion.
Le procédé par façonnage à l'aide d'une énergie élevée, utilisé jusqu'ici en général pour l'obtention de pièces uniques ou à un nombre réduit de pièces, peut ainsi avoir un champ d'ap- plication notablement plus étendu sans qu'on ait à envi- sager des frais plus élevés pour la fabrication d'outils coûteux on acier.
Selon une-autre disposition de l'invention) on peut fabriquer d'une manière simple des matrjces et poinçons pour outils de presse en vue d'obtenir la défor- mation sans copeaux de t8les, par exemple à l'aide da presses usuelles, ce procédé étant caractérisé on ce qu'on refoule dans la cavité d'une matrice, constituée en une résine époxy et/ou en béton ou analogue ou d'une matrice soutenue par une telle masse de remplissage oou- lée, par déformation au moins deux flans ou platines mé- talliques circulaires, de préférence à l'aide d' un ou de plusieurs charges d'explosif détonnantes ou analogues,
sur une doublure de matrice une couche intermédiaire analogue à la pièce que l'on veut obtenir et sur cotte couche intermédiaire on refoule, par emboutissage, ou par
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tir, le capuchon d'un poinçon, Dans ce cas, on peut fa- çonner les.flans circulaires ou analogues successivement par plusieurs actions d'énergie élevée ou par plusieurs ondes de choc dans la cavité de la matrice ou l'on peut aussi placer deux ou trois flans ou analogues, les uns au-dessus des autres et les refouler simultanément, par une énergie élevée, dans la cavité de la matrice.
Dans chaque cas, on obtient, par ce procédé, rapide- ment et orne frais élevés, une doublure métallique de ma- trice et un capuchon de poinçon adaptés à cette doublure, la couche intermédiaire servant à tenir compte de la place occupée par la pièce à fabriquer dans la cavité de l'outil de presse. Il suffit alors do souder la doublure métallique de la matrice ou le capuchon du poinçon à un anneau en acier ou analogue et de coulor derrière la matrice ou le capuchon, une masse de remplissage en béton, en résine époxy ou analogue.
Des outils de ce genre peuvent être montés,sans plus, dans les presses ou machines façonneusos usuelles, actionnées mécaniquement, pour la fabrication de pièces uniques ou d'un grand nombre de pièces, ce qui permet de faire des économies en temps et en argent qui, jusqu'ici étaient nécessaires pour la fabrication d'outils en acier.
Le procédé,faisant l'objet de l'invention, convient donc tout particulièrement pour la fabrication d'outils de presse en vue d'obtenir par emboutissage des pièces en tôle quelconque, de petites ou de grandes dimensions, par exemple pour fabriquor des pièces de carrosserie, des ailes, des toits, des parois latérales, des capots de moteurs, etc., dans l'industrie automobile ou pour fabriquer
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d'autres pièces en t8le, quand la fabrication d'outils coûteux en acier n'est pas rentable.
Les dessins ci-annexée montrent, à titre d'exem- ples, plusieurs modes de réalisation du procédé et du dispositif faisant l'objet de l'invention. la fig, 1 montre, en coupe verticale, un outil do presse avec matrice et poinçon.
La fige 2 montre, en coupe verticale, une doublure métallique de matrice avant la coulée de la matière de remplissage.
La fig. 3 montre, semblablement, la matrice de la fig. 2, après la coulée de la matière de remplissage derrière la doublure.
Les fig. 4 à 9 montrent, à plus petite échelle et en coupe verticale, la fabrication d'une matrice ou d'un moule creux avec les différentes phases pour la formation d'une doublure do matrice et d'un capuchon de poinçon pour un outil de presse.
Les fig. 10 et 11 montrent, en coupe verticale, une matrice avec trois flans superposés pour la formation simultanée de la doublure de la matrice, de la couche intermédiaire et du capuchon du poinçon.
Comme exemple d'un mode de réalisation du procédé faisant l'objet de l'invention, on décrit la fabrication d'un outil de presse constitué essentiellement par un poinçon 1 et une matrice 2, comme visible sur la fig. 1.
Le poinçon 1 comporte, dans ce cas, une plaque en acier 4 ,qui est soudée à une tige de poinçon 3 et sur la face .inférieure de laquelle est soudé un anneau en acier 5. La masse de remplissage 6 du poinçon est constituée, par
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exemple, en béton, en plâtre, en matière plastique, plus spécialement en une résine époxy ou en un alliage métalli- que à point de fusion bas, ou analog e. Ce poinçon est recouvert d'un capuchon métallique 7 dont le bord péri- phérique supérieur est soudé à l'anneau en acier 5.
La matrice 2 comporte une plaque annulaire en acier 8 qui peut être fixée 'sur une paroi latérale cylin- drique 9. Sur le bord périphérique interna de la plaque 8 est soudée une doublure métallique 10 pour la matrice dont la forme correspond à celle de l'outil voulu. A son point le plus bas, la doublure 10 comporte un trou d'aé- ration 11 auquel est raccordé, le cas échéant, un petit tube 12, qui débouche à l'air libre ou qui est raccordé à un conduit d'évacuation aboutissant.à une pompe à air, Une telle désaération est avant tout nécessaire dans le cas où la matrice sert à la fabrication de pièces par façonnage à l'aide d'une énergie élevée, plus spéciale- ment pour leur façonnage par explosion.
La doublure de matrice 10 est soutenue, comme visible sur la fig. 3, par une masse de remplissage 13, du genre susindiqué, cou- lée sur sa face arrière.
La couche intermédiaire 14 correspond à la pièce que l'on veut fabriquer et a pour fonction de former un espace ou intervalle correspondant à l'épaisseur de la tôle à façonner entre la face externe de la doublure 10 de la matrice et la face externe du capuchon 7 du poinçon,
Les trois corps creux, à savoir la doublure 10 de la matrice, la couche intermédiaire 14 et le capuchon 7 du poinçon, peuvent, de préférence, être façonnées par explosion ou par tout autre façonnage à énergie élevée
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dans un même outil à matrice 15, ou bion successivement ou bien simultanément à partir de trois flans ou platines on tôle convenables 10', 14' et 7'.
Dans le premier cas, on exécute le procédé en trois opérations successives. La matrice, utilisée à cet effet, peut être constituée en un matériau tel que du bé- ton, du plâtre, une résine synthétique ou analogue. Le moule en béton peut, par exemple, être revêtu d'une couche de résine époxy 16 et peut comporter un trou d'aération 17. Le cas échéant, on peut aussi se servir d'un moule qui comporte déjà une doublure métallique 16 du genre de celles spécifiées plus haut. La matrice 15 comporte une plaque de serrage 18 pour maintenir les flans en tôle.
D'abord et comme montré sur les fig. 4 et 5, on serre un flan en tôle 10' sur la matrice et on refoule ce flan, par une décharge à énergie élevée, de préférence par une onde de choc produite par la détonation d'un ex- plosif et transmise par exemple par un fluide, tel que l'eau, à la face supérieure du flan, dans la cavité de la matrice et on obtient ainsi une doublure métallique 10 qui recouvre la face utile 16 de la matrice. Dans cette doubluro 10 doit être foré un trou 19 qui sert à désaérer la cavité de moulage au cours de l'opération de moulage subséquente.
Comme montré sur les fig. 6 et 7, on serre ensuite un deuxième flan 1.Il', ayant l' épaisseur de la pièce à obtenir, à l'aide de la plaque 18 sur le moule et refoule également, par l'action d'une énergie élevée ou l'effet de la détonation d'une charge d'explosif, ce deuxième flan dans la cavité de la matrice, de sorte que ce flan
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nuent 9e poser d11'ecteiEnt 0= la 4oubbu-e t de la m- triee et fçwme la couebe 1JJ1te y.. dI1lt cette couche doit auyaravent %t3?o percée dit- 2o pour permettre la 4ésaé ticm de cette cawl-té de la #trll.-- ce pendant 1.opr.aticn eubséquente..
:Fi#lent1 on Puce voue la plaque de 8 le in 1rois;.ème flan 7' que 'l'on refoule, ce<a6 aaocx 1I!\!!Ut' les fie, 8 et 9 et t l'aide 41=0 t%\01i1me 4éto#'iticl1U alun explosif, ou analogue da# la cavité de 'la ¯tr1ce. de sorte tue ce flan 'Vient ne jpO:5er direeteaen't eur :ne. eooe- che intermédiaire 18 et forme sur celle-ci le capuchon voulu 7 pour le poinçon.
La doublure 10 de la matrice et le capuchon 7 du poinçon peuvent alors, à moins que la doublure doive rester
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4une la matrice 15, etre enlevgo hors de la mat3*i<Bw et peuvent être soudés respectivement à des anneaux en acier 8 et 5 cor=$ sur les fig, 1 b- 3e après quoi on Procêde à la coulée de la masse de remplissage.
Pour le procédé illustré par les fig. 10 et 11. les flans 10', 14' et 7' sont placée les uns sur les autres et sont maintenue, à l'aide de la plaque de ser- rage 18, sur le bord supérieur de la matrice 15. Ensuite,
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on refoule simultanecieut ces trois flans, par un ExSoB coup ou, le cas échéant, également par les effets successifs d'au moins deux ondes de choc ou analogues,dans la cavité de la matrice. De cette manière, on fabrique 'les trois pièces 10, 14 et 7 en substance par une même opé- ration.
Le cas échéant, on peut interposer entre les différents flans, des couches intermédiaires très minces,
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aea pe1liQvlea ou ua,,auaa en vue d'emp$cher un soudage mutuel Involontaire des pièces en tôle par l'action de l'énergie élevée. comme il va de soi et comme il résulte déjà de oe qui précède, l'invention ne se limite aucunement aux
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modes dE;} rdalination décrits plus haut et aux applications sus-indiquées des outile obtenus, mais elle embrasse aussi toutes les variantes sans sortir du cadre de protection de l'invention,
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Method and device for the manufacture of press utilities by shaping by elovated energy
The invention relates to a process for manufacturing press tools for deformation of metal shavings or the like. It is more specifically the manufacture of dies, hollow molds or other profiled parts used in the manufacture of metal parts using high energy, above all using explosive or detonating substances, in which the pressure forces or shock waves, released by the explosion, are transmitted by means of a fluid such as water, an oil, a gas, air or the like to the material to be deformed.
However, the high energy required can also be produced by another energy medium, e.g.
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for example by high voltage electric discharge, strong magnetic pulse, etc. Furthermore, the prooéd6 object of the invention must also be used for. manufacture of press tools consisting of dies and punches for mechanical deformation and without the formation of chips by presses or other shaping machines.
Usual press tools, above all dies and punches, are made of steel and are therefore very expensive and moreover costly to manufacture them. Consequently, the use of these steel tools is not profitable. than when used for the manufacture of a large number of parts to be obtained. For this reason, for the manufacture of a smaller number of parts and for single parts, press tools have already been used which can be made of economical or easily moldable materials such as concrete, plaster, etc. synthetic resin, more especially epoxy resin or even low melting point alloys or the like.
More specifically, for this purpose, the useful faces of the press tools have been constituted by epoxy resin layers supported by poured concrete or other fillers. These press tools can be made in a simple, quick and inexpensive way, but they have the disadvantage, compared to steel tools, that they wear out much more quickly and in any case cannot. be used only for the manufacture of parts in a relatively limited number.
The object of the invention is, above all, to manufacture
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press tools, more especially dies and., punch which, not only can be obtained in a simple and economical manner, but whose useful life is notably greater than that of the simple tools used heretofore.
The subject of the invention is a process for manufacturing press tools, more especially dies or hollow molds for high energy shaping or dies or punches for the usual mechanical molding characterized in that in the cavity of a die or of a hollow mold, made of an epoxy resin and / or of concrete, plaster or similar materials, a metal liner of the matrix is pushed up, by stamping or shooting, by deformation of a circular metal blank, of a plate in sheet or the like, placed on said die cavity, using high energy, preferably using an explosive charge of an explosive or the like.
This metal lining of the matrix can for example remain directly in the matrix after its deformation by high energy and can, if necessary, be additionally welded to the steel ring of the matrix when the latter, according to a particularly advantageous embodiment, is constituted by a steel ring and by a layer of epoxy resin supported by a poured mass of concrete or the like. the matrix liner, formed by a high energy, can also be welded first to a steel ring, after which the filling mass formed by an epoxy resin, concrete, plaster or the like is poured behind this liner.
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In the first case, the metal liner of the die can be calibrated exactly by means of a second high energy discharge, shock wave or the like in the die mold, so as to take support on the entire surface of the epoxy resin thus reproducing exactly the shape of the desired mold,
The dies thus obtained can be used advantageously in the manufacture of a large number or series of parts by shaping with the aid of high energy, more especially by explosion molding.
The high-energy shaping process, heretofore generally used for obtaining unique pieces or for a reduced number of pieces, can thus have a considerably wider field of application without any problem. Higher costs have to be considered for the manufacture of expensive steel tools.
According to another arrangement of the invention) it is possible to manufacture in a simple manner dies and punches for press tools with a view to obtaining the deformation without metal chips, for example using conventional presses, this process being characterized in that one pushes into the cavity of a die, made of an epoxy resin and / or of concrete or the like or of a die supported by such an oouled filler mass, by deformation at least two circular metal blanks or plates, preferably using one or more high explosive charges or the like,
on a matrix liner an intermediate layer similar to the part that is to be obtained and on the intermediate layer one pushes, by stamping, or by
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shot, the cap of a punch, In this case, we can shape the circular blanks or the like successively by several actions of high energy or by several shock waves in the cavity of the die or we can also placing two or three blanks or the like, one above the other and pushing them simultaneously, by high energy, into the cavity of the die.
In each case, we obtain, by this process, quickly and adorns high costs, a metal liner of matrix and a punch cap adapted to this liner, the intermediate layer serving to take into account the space occupied by the part. to be manufactured in the cavity of the press tool. It is then sufficient to weld the metal lining of the die or the cap of the punch to a steel ring or the like and to color behind the die or the cap, a filler of concrete, epoxy resin or the like.
Tools of this kind can be mounted, without more, in the usual presses or shaping machines, mechanically operated, for the manufacture of single parts or of a large number of parts, which saves time and money. which until now were necessary for the manufacture of steel tools.
The method, which is the subject of the invention, is therefore very particularly suitable for the manufacture of press tools with a view to obtaining by stamping any sheet metal parts, of small or large dimensions, for example for manufacturing parts. bodywork, fenders, roofs, sidewalls, engine hoods, etc., in the automotive industry or to manufacture
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other sheet metal parts, when costly steel tool making is not profitable.
The accompanying drawings show, by way of examples, several embodiments of the method and of the device forming the subject of the invention. Fig, 1 shows, in vertical section, a press tool with die and punch.
Fig. 2 shows, in vertical section, a metal matrix liner before the pouring of the filling material.
Fig. 3 shows, similarly, the matrix of FIG. 2, after pouring the filling material behind the liner.
Figs. 4 to 9 show, on a smaller scale and in vertical section, the manufacture of a die or a hollow mold with the different phases for the formation of a die liner and a punch cap for a die-cutting tool. hurry.
Figs. 10 and 11 show, in vertical section, a die with three superimposed blanks for the simultaneous formation of the die liner, the intermediate layer and the punch cap.
As an example of an embodiment of the method forming the subject of the invention, the manufacture of a press tool consisting essentially of a punch 1 and a die 2, as visible in FIG. 1.
The punch 1 comprises, in this case, a steel plate 4, which is welded to a punch rod 3 and on the lower face of which is welded a steel ring 5. The filling mass 6 of the punch is formed, through
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example, concrete, plaster, plastic, more especially an epoxy resin or a low melting point metal alloy, or the like. This punch is covered with a metal cap 7, the upper peripheral edge of which is welded to the steel ring 5.
The die 2 comprises an annular steel plate 8 which can be fixed to a cylindrical side wall 9. On the inner peripheral edge of the plate 8 is welded a metal liner 10 for the die, the shape of which corresponds to that of the die. desired tool. At its lowest point, the liner 10 has a ventilation hole 11 to which is connected, if necessary, a small tube 12, which opens into the open air or which is connected to an exhaust duct terminating. .to an air pump, such deaeration is above all necessary in the case where the die is used for the manufacture of parts by shaping using high energy, more especially for their shaping by explosion.
The matrix liner 10 is supported, as shown in fig. 3, by a filling mass 13, of the aforementioned type, cast on its rear face.
The intermediate layer 14 corresponds to the part that is to be manufactured and its function is to form a space or gap corresponding to the thickness of the sheet to be shaped between the outer face of the liner 10 of the die and the outer face of the die. cap 7 of the punch,
The three hollow bodies, namely the liner 10 of the die, the intermediate layer 14 and the cap 7 of the punch, can preferably be shaped by explosion or by any other high energy shaping.
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in the same die tool 15, or bion successively or simultaneously from three suitable blanks or plates 10 ', 14' and 7 '.
In the first case, the process is carried out in three successive operations. The matrix used for this purpose can be made of a material such as concrete, plaster, synthetic resin or the like. The concrete mold can, for example, be coated with a layer of epoxy resin 16 and can include a ventilation hole 17. If necessary, one can also use a mold which already includes a metal liner 16 of the. kind of those specified above. Die 15 has a clamping plate 18 to hold the sheet metal blanks.
First and as shown in fig. 4 and 5, a sheet metal blank 10 'is clamped onto the die and this blank is forced back, by a high energy discharge, preferably by a shock wave produced by the detonation of an explosive and transmitted for example by a fluid, such as water, on the upper face of the blank, in the cavity of the die, and a metallic liner 10 is thus obtained which covers the useful face 16 of the die. In this doubluro 10 must be drilled a hole 19 which serves to deaerate the molding cavity during the subsequent molding operation.
As shown in fig. 6 and 7, a second blank 1.Il ', having the thickness of the part to be obtained, is then clamped using the plate 18 on the mold and also pushes, by the action of high energy or the effect of the detonation of an explosive charge, this second blank in the die cavity, so that this blank
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nuent 9th place d11'ecteiEnt 0 = the 4oubbu-et de la metriee and fçwme la couebe 1JJ1te y .. dI1lt this layer must auyaravent% t3? o drilled dit- 2o to allow the 4th ticm of this cawl-té of the #trll .-- this during 1.opr.aticn eubséquent ..
: Fi # slow1 on Puce vows the plate of 8 le in 1rois;. 7th blank 7 'that we push back, this <a6 aaocx 1I! \ !! Use them, 8 and 9 and help 41 = 0 t% \ 01i1me 4éto # 'iticl1U explosive alum, or the like in the cavity of the ¯tr1ce. so kill this blank 'Comes ne jpO: 5er direeteaen't eur: ne. intermediate eooe-che 18 and forms thereon the desired cap 7 for the punch.
The die liner 10 and the punch cap 7 can then, unless the liner is to remain
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4a the die 15, be removed from the mat3 * i <Bw and can be welded respectively to steel rings 8 and 5 cor = $ on figs, 1 b- 3rd after which we proceed to the casting of the mass of filling.
For the process illustrated by FIGS. 10 and 11. The blanks 10 ', 14' and 7 'are placed on top of each other and are held, by means of the clamping plate 18, on the upper edge of the die 15. Then,
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these three blanks are pushed simultaneously, by a blow ExSoB or, where appropriate, also by the successive effects of at least two shock waves or the like, into the cavity of the die. In this way, the three parts 10, 14 and 7 are produced in substance by one and the same operation.
If necessary, very thin intermediate layers can be interposed between the different blanks,
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aea pe1liQvlea or ua ,, auaa with a view to preventing an involuntary mutual welding of sheet metal parts by the action of high energy. as goes without saying and as it already follows from oe above, the invention is in no way limited to
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dE;} rdalination described above and to the above-indicated applications of the tools obtained, but it also encompasses all the variants without departing from the scope of protection of the invention,