EP0845315A1 - Procédé de formage du col d'un récipient alimentaire, tel qu'une boíte-boisson en acier notamment - Google Patents

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EP0845315A1
EP0845315A1 EP97470030A EP97470030A EP0845315A1 EP 0845315 A1 EP0845315 A1 EP 0845315A1 EP 97470030 A EP97470030 A EP 97470030A EP 97470030 A EP97470030 A EP 97470030A EP 0845315 A1 EP0845315 A1 EP 0845315A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
diameter
reduction
pass
passes
neck
Prior art date
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Ceased
Application number
EP97470030A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Michel D'amore
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sollac SA
Original Assignee
Sollac SA
Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sollac SA, Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC filed Critical Sollac SA
Publication of EP0845315A1 publication Critical patent/EP0845315A1/fr
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D51/00—Making hollow objects
    • B21D51/16—Making hollow objects characterised by the use of the objects
    • B21D51/26—Making hollow objects characterised by the use of the objects cans or tins; Closing same in a permanent manner
    • B21D51/2615—Edge treatment of cans or tins

Definitions

  • the present invention is in the field of food packaging, and more particularly in the manufacture of containers for a such use.
  • the drink boxes have a bottom, a skirt device and a neck for crimping a cover, which can be easily opened, and are manufactured in particular by stamping ironing from from a blank cut from a sheet metal, steel, aluminum or aluminum alloy.
  • the blank is first subjected to an operation relatively severe swaging stamping on a press which conventionally comprises, on the one hand, a fixed punch and support forming a blank holder sliding device around said punch and on which rests the blank and, on the other hand, a matrix intended to be applied to the cup following a force transmitted vertically by a slider superior.
  • the cup thus formed comprising a bottom and a edge formed during this stamping operation by shrunk, is then either calibrated by a slight stamping without the use of blank holder, or re-stamped with blank holder and then is subjected to a so-called ironing operation which consists of stretching, by means of a drawing machine, by successive reductions, the edge to gradually form the side wall, or peripheral skirt, box.
  • Two techniques are conventionally used to forming the cervix: the technique of shrinking with matrix by stamping, and the wheel shrinking technique.
  • the wheel shrinkage technique consists of drive the box in rotation, this box being held axially between a pusher and a ring centering, and push the edge of the box towards the axis.
  • the free end of the skirt device is engaged on a mandrel and two knobs, or shrinking discs, moving radially form the neck of the box which gradually emerges from mandrel while still being held between the pusher and the centering ring.
  • the neck profile is obtained by simultaneous movements of the wheels, of the ring of centering and pusher.
  • the constriction leads to a thinning of the deformed area of the wall, and along with an increase in the height of the box.
  • the force required to allow the deformation of the metal comes from the thrust F applied to the bottom of the box and transmitted axially by the skirt peripheral, the inside of the box being placed under pressure during this push to ensure rigidity sufficient axial of the wall of the skirt.
  • a cylindrical piece forming a guide, and capable of slide in the cylindrical part of the matrix in accompanying the displacement of the edge, the diameter of which has reduced in the conical part, provides guidance inside said edge in said cylindrical part of the matrix, so that the cervix in formation is forced to resume a cylindrical shape.
  • the wall area constriction is essentially constrained compression and sees its thickness slightly increase, the height of the box remaining substantially constant.
  • the present invention particularly relates to forming the neck of the box.
  • the number of separate forming passes is directly related to the diameter reductions that we applies during each of these passes.
  • the reduction in diameter applicable to each pass basically depends on the thickness of the box.
  • the neck is formed at constant reduction from the second pass, this is to say that each of the forming passes performs a identical diameter reduction. It also happens that decreasing diameter reductions are applied in order to facilitate the deformation of the metal, whereas whereas the reduction in reductions compensates for the increasing work hardening of the metal caused by the succession of deformations carried out over the passes.
  • the main defect that we meet is the formation of folds and undulations at the level of said pass. We found that these defects, when they appear, appear at the beginning of forming, and the use of decreasing reductions does therefore does not prevent the appearance of faults.
  • the object of the present invention is to resolve the different problems mentioned above. It aims at particular to allow the formation of neck on boxes having a very small wall thickness in eliminating the risk of occurrence of type defects folds or undulations on the collar, and this without it being necessary to increase the number of forming passes. It also aims to allow, for a thickness of currently classic wall, a decrease in the number of passes.
  • the invention relates to a process for producing a neck on a food container, such as a drink can, comprising a side wall of generally cylindrical shape, according to which a free edge area is subjected from said wall to a succession of N passes for reducing the diameter of said free edge zone, to pass from an initial diameter D i to a final diameter D f , characterized in that the reduction in diameter applied to each pass is generally increasing on all of the passes from the second pass.
  • the diameter reductions made during the last passes are therefore superior to those performed during the first passes, for example the eight first passes of the said process in sixteen passes, or less during some of these first passes.
  • the invention proposes an increase average diameter reductions over the passes.
  • This increase in diameter reductions can be continuous and regular from one pass to the next, by example by making diameter reductions uniformly increasing over most of passes except the very first passes. But we can also modulate it by forecasting a growth in values step reduction, diameter reductions remaining constant, for example on the two or three successive passes constituting each level. Some passes will also produce a reduction lower than that of the previous pass. For example, the reduction can be reduced, i.e. decreasing, on the first pass (s), like this is classic between the first and second passes, then increasing on the following passes.
  • modulations can be determined experimentally so as to best adapt the reduction of diameter of each pass to the capacities of deformation of the metal in the free edge area, while ensuring overall on all passes, except the first, the growth in diameter reductions.
  • the invention is in fact based on the observation, made during numerous experimental tests carried out on beverage cans having a very small thickness of wall, increased ease of neck forming over the shrinking passes.
  • the inventors have thus observed, without being able to explain it, that once the first passes performed, the following passes could be more easily, the metal seems to deform more easily as the decrease in neck diameter. It thus appeared that the method of die-shrinking forming was very sensitive to conditions of implementation during the first passes, and easier during subsequent passes.
  • the method according to the invention therefore consists in putting in application the experimentally observed phenomenon of increased deformability over the passes, so as to adapt, during each pass, the reduction of applied diameter and the ability of the metal to deform.
  • Figure 1 illustrates a box drink, of a type known per se, for example of the type known as "collar 202" whose skirt 1 has a diameter of 66 mm.
  • Col 2 is cylindrical over a height of about 4.5 mm and has a 52.4 mm diameter. It is connected to the skirt by a frustoconical part 3 and ends with planking 4 intended for crimping a cover (not shown).
  • Figure 2a illustrates the first forming pass of the cervix by the technique known as shrinking with matrix by stamping, known per se and which will be recalled here only the general principle.
  • the free edge 5 of the box previously stamped and ironed, and having a side wall cylindrical, is pushed into a matrix 11 of a first tool set.
  • edge 5 In contact with the frustoconical part 12 of the matrix, and under the effect of the pushing force F, edge 5 is pushed radially towards the axis and engages in the cylindrical part 13 of the matrix, being guided and internally held by guide 14, which moves simultaneously with the advancement of edge 5 in the matrix but with a speed which is generally slightly higher than the speed of advance of the box, so as to limit the friction force between the box and tools.
  • the cervix begins to form, as shown by the mark 5 'on the right side of the figure.
  • Each pass is therefore characterized by a reduction diameter determined by the dimensions of each set of tools used.
  • a full range of forming can so be represented by a line representing the diameter reduction performed on each pass, such as those shown in Figures 3 to 6.
  • Route 21 represents a classic range, in which the first pass performs a reduction in diameter of 1.6 mm, the reduction made during the following passes being constant and equal to 0.8mm.
  • Line 22 represents a range conforming to the present invention, making it possible to reduce the diameter of 66 to 52.4 mm, i.e. a total reduction in diameter of 13.6 mm.
  • the example illustrated corresponds to an experimental implementation of the process, the inventors who used tools for this test from various series of classic tools which they could dispose of.
  • the range represented is therefore not optimized, which explains local variations relatively large reduction between some successive passes.
  • all the diameter reductions made in the second step are between 0.4 mm and the average reduction by 0.8 mm, and all the diameter reductions made in the third step are between said average reduction and 1.3 mm.
  • the number of passes of each of the second and third stages may vary, depending on the reduction values applied to each pass. Preferably, the number of passes of each of these stages will be between 1/4 and 3/4 of the total number of passes, so that there are not too large differences between the reductions applied in successive passes.
  • Tests have been carried out using the ranges described above for shaping the cervix on beverage cans made from sides 0.20 mm thick, the skirt of which had a 0.12 mm thick.
  • the use of the range according to the invention has allowed to continue shaping until obtaining, in eleven passes, a reduction in the neck diameter of 8.4 mm, therefore corresponding to a collar of type "206" having a 57.6 mm diameter.
  • Figure 3 shows three forming ranges comprising respectively 13, 14 and 16 passes, in which the reduction in diameter increases regularly over the passes, and therefore a fortiori at during the second and third stage.
  • Figures 5 and 6 illustrate two other examples of implementation of the invention.
  • the second step comprises a single pass achieving a very small reduction in diameter, in particular less than 0.6 mm, followed by eleven passes during which the reduction is substantially constant and equal to the average reduction r m , the third step comprising a single pass with a reduction greater than said average reduction.
  • the second step comprises eight passes during which the reduction is constant and less than the average reduction r m
  • the third stage comprises six passes during which the reduction is also constant and greater to the so-called average reduction.
  • the process according to the invention is not limited to forming the neck on a drink can by the technique of shrunk with stamping die. He can also be applied to any manufacturing process using the cold stamping technique in several passes, and especially for the realization of a very high neck, almost completely constituting the wall of the container.

Landscapes

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Abstract

Procédé de réalisation d'un col (2) sur un récipient alimentaire, tel qu'une boîte boisson, comportant une paroi latérale (1) de forme générale cylindrique, selon lequel on soumet une zone de bord libre (5) de la dite paroi à une succession de passes de réduction du diamètre de la dite zone de bord libre. Le taux de réduction de diamètre appliqué à chaque passe est globalement croissant sur l'ensemble des passes. <IMAGE>

Description

La présente invention se situe dans le domaine du conditionnement alimentaire, et plus particulièrement dans celui de la fabrication de récipients destinés à un tel usage.
Elle a trait spécifiquement aux boítes destinées à être remplies d'un liquide tel qu'une boisson, gazeuse ou non, communément appelées boítes-boisson.
Les boítes-boisson comportent un fond, une jupe périphérique et un col pour réaliser le sertissage d'un couvercle, qui peut être à ouverture facile, et sont fabriquées notamment par emboutissage repassage à partir d'un flan découpé dans une tôle, en acier, en aluminium ou en alliage d'aluminium.
A cet effet, le flan subit d'abord une opération d'emboutissage par rétreint relativement sévère sur une presse qui comporte de manière classique, d'une part, un poinçon fixe et un support formant un serre-flan périphérique coulissant autour du dit poinçon et sur lesquels repose le flan et, d'autre part, une matrice destinée à être appliquée sur la coupelle suivant une force transmise verticalement par un coulisseau supérieur.
La coupelle ainsi formée, comportant un fond et un bord formé lors de cette opération d'emboutissage par rétreint, est ensuite soit calibrée par un léger emboutissage sans utilisation de serre-flan, soit ré-emboutie avec serre-flan, puis est soumise à une opération dite de repassage qui consiste à étirer, au moyen d'une étireuse, par des réductions successives, le bord pour former progressivement la paroi latérale, ou jupe périphérique, de la boíte.
Ensuite, on forme généralement le fond sur l'étireuse pour lui conférer une géométrie déterminée, puis on diminue le diamètre de l'extrémité libre de la jupe périphérique pour former le col qui présente, comme on le voit figure 1, une partie cylindrique de diamètre réduit reliée à la jupe par une partie tronconique.
Deux techniques sont classiquement utilisées pour former le col : la technique de rétreint avec matrice par tamponnage, et la technique de rétreint à la molette.
La technique du rétreint à la molette consiste à entraíner la boíte en rotation, cette boíte étant maintenue axialement entre un poussoir et un anneau de centrage, et à repousser le bord de la boíte vers l'axe.
Pour cela, l'extrémité libre de la jupe périphérique est engagée sur un mandrin et deux molettes, ou disques de rétreint, se déplaçant radialement forment le col de la boíte qui progressivement se dégage du mandrin tout en étant toujours maintenu entre le poussoir et l'anneau de centrage. Le profil du col est obtenu par les déplacements simultanés des molettes, de l'anneau de centrage et du poussoir.
Dans cette technique, le retreint conduit à un amincissement de la zone déformée de la paroi, et parallèlement à une augmentation de la hauteur de la boíte.
La technique du rétreint avec matrice, illustrée dans son principe aux figures 2a et 2b qui représentent seulement les deux premières passes du formage, consiste à forcer le bord libre de la jupe dans une matrice possédant une partie d'entrée tronconique, destinée à provoquer la réduction de diamètre, suivie d'une partie de sortie cylindrique.
La force requise pour permettre la déformation du métal provient de la poussée F appliquée sur le fond de la boíte et transmise axialement par la jupe périphérique, l'intérieur de la boíte étant mis sous pression pendant cette poussée pour assurer une rigidité axiale suffisante de la paroi de la jupe.
Une pièce cylindrique formant guide, et pouvant coulisser dans la partie cylindrique de la matrice en accompagnant le déplacement du bord, dont le diamètre a été réduit dans la partie conique, assure le guidage intérieur du dit bord dans la dite partie cylindrique de la matrice, de manière que le col en formation soit contraint de reprendre une forme cylindrique.
Lors de ces déformations, la zone de paroi rétreinte est essentiellement soumise à des contraintes de compression et voit son épaisseur légèrement augmenter, la hauteur de la boíte restant sensiblement constante.
Pour atteindre le diamètre souhaité, plusieurs réductions successives, similaires à celle illustrée figure 2b, sont nécessaires, chacune étant une passe de formage distincte.
Lorsque la réduction de diamètre souhaitée est obtenue, on réalise sur le bord libre du col, généralement à la molette, un bordage qui permettra le sertissage ultérieur du couvercle, ce sertissage étant effectué seulement après que la boíte est remplie.
La présente invention concerne particulièrement le formage du col de la boíte.
Le nombre de passes de formage distinctes est directement lié aux réductions de diamètre que l'on applique lors de chacune de ces passes.
Par ailleurs, la réduction de diamètre applicable à chaque passe dépend essentiellement de l'épaisseur de la boíte.
Pour la réalisation d'un col dit "col 202" selon la technique du rétreint avec matrice, on réalise, dans le cas de fines épaisseurs de paroi (moins de 0,14 mm) entre quatorze et seize passes successives, au cours desquelles, après une première réduction de diamètre de 1,6 mm, on réduit à chaque passe suivante le diamètre du col de 0,8 mm, soit une réduction totale de 13,6 mm sur le diamètre.
Généralement, le formage du col s'effectue à réduction constante à partir de la deuxième passe, c'est à dire que chacune des passes de formage réalise une réduction de diamètre identique. Il arrive également que l'on applique des réductions de diamètre décroissantes dans le but de faciliter la déformation du métal, considérant alors que la diminution des réductions compense l'écrouissage croissant du métal provoqué par la succession des déformations effectuées au fil des passes. Lors du formage du col en plusieurs passes à réduction constante (hormis la première), le principal défaut que l'on rencontre est la formation de plis et ondulations au niveau du dit col. On a constaté que ces défauts, lorsqu'ils apparaissent, apparaissent en début de formage, et l'utilisation de réductions décroissantes ne permet donc pas d'éviter l'apparition des défauts.
De tels procédés ont tendance à augmenter le nombre de passes nécessaires pour la réalisation du col, alors que, au contraire, il serait souhaitable de limiter le nombre de passes, ne serait-ce que pour limiter les investissements en machines de formage.
Un autre problème est que l'épaisseur de la paroi de la jupe est très faible, actuellement de l'ordre de 0,14 mm lorsque l'épaisseur du flan initial est de 0,24 mm, ce qui rend l'opération de formage très délicate et empêche d'augmenter les taux de réduction de manière sensible. De plus, dans un souci constant d'allègement des boítes, on cherche à en réduire l'épaisseur, l'utilisation d'aciers très spécifiques mis au point actuellement permettant d'envisager la fabrication de boítes ayant une épaisseur de paroi de jupe de 0,12 mm ou même moins à partir de flans d'épaisseur de l'ordre de 0,2 mm. Mais la réalisation du col, de quelque type que ce soit, en particulier de type dit "202", s'avère d'autant plus délicate que l'épaisseur initiale de la paroi diminue.
La présente invention a pour but de résoudre les différents problèmes évoqués ci-dessus. Elle vise en particulier à permettre le formage de col sur des boítes présentant une très faible épaisseur de paroi en supprimant les risques d'apparition de défauts du type plis ou ondulations sur le col, et ceci sans qu'il soit nécessaire d'augmenter le nombre de passes de formage. Elle vise également à permettre, pour une épaisseur de paroi actuellement classique, une diminution du nombre de passes.
Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un procédé de réalisation d'un col sur un récipient alimentaire, tel qu'une boíte boisson, comportant une paroi latérale de forme générale cylindrique, selon lequel on soumet une zone de bord libre de la dite paroi à une succession de N passes de réduction du diamètre de la dite zone de bord libre, pour passer d'un diamètre initial Di à un diamètre final Df, caractérisé en ce que la réduction de diamètre appliquée à chaque passe est globalement croissante sur l'ensemble des passes à partir de la deuxième passe.
Selon l'invention, les réductions de diamètres réalisées lors des dernières passes, par exemple lors des huit dernières passes d'un procédé de fabrication en seize passes, ou au moins lors de certaines de ces dernières passes, sont donc supérieures à celles réalisées lors des premières passes, par exemple les huit premières passes du dit procédé en seize passes, ou au moins lors de certaines de ces premières passes.
A l'opposé des procédés connus dans lesquels les réductions sont généralement constantes ou même décroissantes, l'invention propose une augmentation moyenne des réductions de diamètre au fil des passes.
Cette augmentation des réductions de diamètre peut être continue et régulière d'une passe à la suivante, par exemple en effectuant des réductions de diamètre uniformément croissantes sur la plus grande partie des passes hormis les toutes premières passes. Mais on peut aussi la moduler en prévoyant une croissance des valeurs de réduction par paliers, les réductions de diamètre restant constantes, par exemple sur les deux ou trois passes successives constituant chaque palier. Certaines passes pourront également produire une réduction inférieure à celle de la passe précédente. Par exemple, la réduction peut être diminuée, c'est à dire décroissante, sur la ou les premières passes, comme cela est classique entre les première et deuxième passes, puis croissante sur les passes suivantes.
Ces modulations pourront être déterminées expérimentalement de manière à adapter au mieux la réduction de diamètre de chaque passe aux capacités de déformation du métal de la zone de bord libre, tout en assurant globalement sur l'ensemble des passes, hormis la première, la croissance des réductions de diamètre.
L'invention repose en fait sur la constatation, faite lors de nombreux essais expérimentaux effectués sur des boítes boissons ayant une très faible épaisseur de paroi, d'une facilité accrue du formage de col au fil des passes de rétreint. Les inventeurs ont ainsi constaté, sans pouvoir l'expliquer, que, une fois les premières passes réalisées, les passes suivantes pouvaient être effectuées plus facilement, le métal semblant se déformer plus aisément au fur et à mesure de la diminution de diamètre du col. Il est ainsi apparu que le procédé de formage par rétreint avec matrice était très sensible aux conditions de mise en oeuvre lors des premières passes, et plus aisé lors des passes ultérieures.
Une hypothèse est que les déformations successives du métal conduisent, contrairement à l'augmentation des caractéristiques mécaniques par écrouissage à laquelle on aurait pu s'attendre, à une amélioration de la déformabilité. Une évaluation des caractéristiques mécaniques (effectuée en terme de résistance à la traction mesurée lors de tests de traction uniaxiale) réalisée sur des échantillons pris dans la zone du col après avoir subi des nombres différents de passes d'un même cycle complet de formage, a montré que les caractéristiques mécaniques tendent à décroítre en fonction du nombre de passes effectuées. Par exemple, la limite élastique passe d'environ 750 MPa à 650 MPa en six passes de rétreint effectuées sur une boíte-boisson, c'est à dire ayant une épaisseur de paroi égale à 0,14 mm. Outre cette évolution des caractéristiques mécaniques au fil des passes, qui pourrait être attribuée aux conditions locales de la déformation du métal (la réduction de diamètre s'effectuant sous contraintes de compressions tangentielles), il est également à considérer l'augmentation concomitante d'épaisseur de la zone du col, qui peut atteindre 15 % lorsque la réduction de diamètre du col est d'environ 20 %.
Le procédé selon l'invention consiste donc à mettre en application le phénomène constaté expérimentalement de l'accroissement de la déformabilité au fil des passes, de manière à adapter, lors de chaque passe, la réduction de diamètre appliquée et l'aptitude du métal à se déformer.
Selon une disposition préférentielle, le procédé comporte au moins trois étapes de déformation :
  • une première étape, correspondant à la première passe de réduction, dans laquelle on réduit le diamètre du diamètre initial Di à un premier diamètre intermédiaire D1, avec Di-D1 compris entre 1,4 et 1,8 mm,
  • une seconde étape, comportant une ou plusieurs passes, dans laquelle la réduction du diamètre pour chacune des passes est inférieure à la réduction moyenne d'une passe, et dans laquelle on réduit le diamètre du premier diamètre intermédiaire D1 à un deuxième diamètre intermédiaire D2, la dite réduction moyenne étant égale à D1-Df / N-1,
  • une troisième étape, comportant une ou plusieurs passes, dans laquelle la réduction du diamètre pour chacune des passes est supérieure à la réduction moyenne d'une passe, et dans laquelle on réduit le diamètre jusqu'au diamètre final Df.
Selon d'autres dispositions particulières, applicables alternativement ou en combinaison :
  • le procédé comporte une étape intermédiaire entre la seconde et la troisième étape, dans laquelle la réduction de diamètre de chacune des passes est égale à la réduction moyenne d'une passe ;
  • la seconde étape consiste en une seule passe de réduction très faible du diamètre, inférieure à 0,6 mm, ou, alternativement :
  • la seconde étape consiste à réaliser entre 1/4 et 3/4 du nombre (N) de passes de réduction ;
  • lorsque la seconde étape comporte plusieurs passes, la réduction de diamètre effectuée au cours d'une passe augmente de passe en passe au cours de la seconde étape ;
  • la troisième étape consiste à réaliser entre 1/4 et 3/4 des passes de réduction ;
  • la réduction de diamètre effectuée au cours d'une passe augmenté de passe en passe au cours de la troisième étape ;
  • la réduction de diamètre effectuée au cours d'une passe de la seconde étape est préférentiellement comprise entre la dite réduction moyenne et 0,4 mm ;
  • la réduction de diamètre effectuée au cours d'une passe dans la troisième étape est préférentiellement comprise entre la dite réduction moyenne et 1,3 mm.
D'autres caractéristiques et avantages du procédé selon l'invention apparaítront dans la description qui va suivre de plusieurs gammes de formage et des résultats obtenus.
On se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
  • la figure 1 est une vue en coupe d'une boíte boisson en acier de type connu, présentant un col réalisable par le procédé selon l'invention,
  • les figures 2a et 2b représentent respectivement la première et la deuxième passe de formage du col par le procédé de rétreint avec matrice,
  • la figure 3 et un graphique montrant une gamme de taux de réduction conforme à l'invention, en comparaison avec une gamme de fabrication classique,
  • les figures 4, 5 et 6, illustrent différentes autres gammes possibles de réductions, conformes à l'invention.
Le dessin de la figure 1 illustre une boíte boisson, de type connu en soi, par exemple du type dit à "col 202" dont la jupe 1 a un diamètre de 66 mm. Le col 2 est cylindrique sur une hauteur d'environ 4,5 mm et a un diamètre de 52,4 mm. Il est relié à la jupe par une partie tronconique 3 et se termine par un bordage 4 destiné au sertissage d'un couvercle non représenté.
La figure 2a illustre la première passe de formage du col par la technique dite du rétreint avec matrice par tamponnage, connue en soi et dont on rappellera ici seulement le principe général. Au cours de cette première passe, le bord libre 5 de la boíte, préalablement emboutie et repassée, et présentant une paroi latérale cylindrique, est poussé dans une matrice 11 d'un premier jeu d'outillage. Au contact de la partie tronconique 12 de la matrice, et sous l'effet de la force de poussée F, le bord 5 est repoussé radialement vers l'axe et s'engage dans la partie cylindrique 13 de la matrice, en étant guidé et maintenu intérieurement par le guide 14, lequel se déplace simultanément avec l'avancée du bord 5 dans la matrice, mais avec une vitesse qui est généralement légèrement supérieure à la vitesse d'avance de la boíte, de manière à limiter la force de frottement entre la boíte et l'outillage. A l'issue de cette première passe, le col commence à se former, comme représenté par le repère 5' sur la partie droite de la figure.
Après extraction de la boíte hors du premier jeu d'outillage, elle est placée dans un second jeu, où le formage se poursuit, comme illustré figure 2b, par des déplacements similaires à ceux de la première passe, et conduit à une deuxième réduction du diamètre du bord représenté par le repère 5" sur la partie de droite de la figure 2b. Les passes suivantes, non illustrées, sont réalisées de manière similaire, en procurant à chaque fois une réduction supplémentaire du diamètre du bord, jusqu'à obtention du col au diamètre requis.
Chaque passe se caractérise donc par une réduction de diamètre déterminée par les dimensions de chaque jeu d'outillage utilisé. Une gamme complète de formage peut donc être représentée par un tracé représentant la réduction de diamètre effectuée à chaque passe, tel que ceux représentés figures 3 à 6.
Dans le cas illustré sur la figure 3, la gamme de formage comporte 16 passes. Le tracé 21 représente une gamme classique, dans laquelle la première passe réalise une réduction de diamètre de 1,6 mm, la réduction opérée lors des passes suivantes étant constante et égale à 0,8mm.
Le tracé 22 représente une gamme conforme à la présente invention, permettant de réduire le diamètre de 66 à 52.4 mm, soit une réduction totale de diamètre de 13,6 mm. On notera que l'exemple illustré correspond à une mise en oeuvre expérimentale du procédé, les inventeurs ayant utilisé pour cet essai des outils provenant de diverses séries d'outils classiques dont ils pouvaient disposer. La gamme représentée n'est donc pas optimisée, ce qui explique les variations locales relativement importantes de réduction entre certaines passes successives.
On voit cependant aisément que, après les cinq premières passes au cours desquelles la réduction de diamètre est décroissante, cette réduction croit ensuite progressivement jusqu'à la quinzième passe, de sorte que la réduction est globalement croissante sur l'ensemble des passes. On notera en particulier que, lors de la seconde étape, comprenant les passes 2 à 6 et au cours de laquelle le diamètre passe de D1 = 64,4 mm à D2 = 61,8 mm, la réduction effectuée est inférieure à la réduction moyenne des 15 dernières passes qui est de 0,8 mm, ce qui est favorable, compte tenu de la relative difficulté, mentionnée précédemment, du formage lors des premières passes. Par contre, dans la troisième étape, à partir de la onzième passe, la réduction appliquée conformément à l'invention est supérieure à la réduction moyenne. On notera l'étape intermédiaire, comprenant les passes 7 à 10, dans laquelle la réduction effectuée lors de chaque passe est égale à la réduction moyenne. On notera également que toutes les réductions de diamètre effectuées dans la deuxième étape sont comprises entre 0,4 mm et la réduction moyenne de 0,8 mm, et toutes les réductions de diamètre effectuées dans la troisième étape sont comprises entre la dite réduction moyenne et 1,3 mm. On comprendra aisément que le nombre de passes de chacune des deuxième et troisième étapes pourra varier, en fonction des valeurs de réduction appliquées à chaque passe. Préférentiellement, le nombre de passes de chacune de ces étapes sera compris entre 1/4 et 3/4 du nombre total de passes, de manière qu'il n'y ait pas de trop grands écarts entre les réductions appliquées dans des passes successives.
Des essais ont été réalisés en utilisant les gammes décrites précédemment pour la mise en forme du col sur des boítes boissons réalisées à partir de flancs d'épaisseur de 0,20 mm, et dont la jupe avait une épaisseur de 0,12 mm.
Dans les tentatives de formage par l'utilisation de la gamme à taux de réduction constant précédemment décrite, la réduction de diamètre du col n'a pas pu dépasser 3,2 mm.
L'utilisation de la gamme conforme à l'invention a permis de poursuivre la mise en forme jusqu'à obtenir, en onze passes, une réduction du diamètre du col de 8,4 mm, correspondant donc à un col de type "206" présentant un diamètre de 57,6 mm.
La figure 3 montre trois gammes de formage comportant respectivement 13, 14 et 16 passes, dans lesquelles la réduction de diamètre augmente régulièrement au fil des passes, et donc a fortiori au cours de la deuxième et de la troisième étape.
Les figures 5 et 6 illustrent deux autres exemples de mise en oeuvre de l'invention. Dans la gamme en quatorze passes de la figure 5, la deuxième étape comporte une seule passe réalisant une réduction très faible du diamètre, en particulier inférieure à 0,6 mm, suivie de onze passes au cours desquelles la réduction est sensiblement constante et égale à la réduction moyenne rm, la troisième étape comportant une seule passe avec une réduction supérieure à la dite réduction moyenne. Dans la gamme en quinze passes de la figure 6, la deuxième étape comporte huit passes au cours desquelles la réduction est constante et inférieure à la réduction moyenne rm, et la troisième étape comporte six passes au cours desquelles la réduction est également constante et supérieure à la dite réduction moyenne.
Comme on le voit, de nombreuses variantes de mise en oeuvre de l'invention sont possibles. L'homme du métier pourra trouver la gamme la plus adaptée à chaque cas, en particulier en se basant sur une détermination expérimentale de l'évolution des caractéristiques mécaniques au fil des passes, et en adaptant en conséquence la réduction de chaque passe, cette réduction de diamètre pouvant être relativement augmentée pour une passe donnée lorsqu'il est constaté que la ou les passes précédentes provoquent une diminution des caractéristiques mécaniques du col en cours de formation (c'est à dire une diminution de la limite élastique, allant de pair avec un accroissement de l'aptitude à la déformation).
Le procédé selon l'invention n'est pas limité au formage du col sur une boíte-boisson par la technique du rétreint avec matrice par tamponnage. Il peut également être appliqué à tout procédé de fabrication utilisant la technique du matriçage à froid en plusieurs passes, et notamment pour la réalisation d'un col de grande hauteur, pouvant constituer presque totalement la paroi du récipient.

Claims (11)

  1. Procédé de réalisation d'un col (2) sur un récipient alimentaire, tel qu'une boíte boisson, comportant une paroi latérale (1) de forme générale cylindrique, selon lequel on soumet une zone de bord libre (5) de la dite paroi à une succession de N passes de réduction du diamètre de la dite zone de bord libre, pour passer d'un diamètre initial Di à un diamètre final Df, caractérisé en ce que la réduction de diamètre appliquée à chaque passe est globalement croissante sur l'ensemble des passes.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois étapes de déformation :
    une première étape, correspondant à la première passe de réduction, dans laquelle on réduit le diamètre du diamètre initial Di à un premier diamètre intermédiaire D1, avec Di-D1 compris entre 1,4 et 1,8 mm,
    une seconde étape, comportant une ou plusieurs passes, dans laquelle la réduction du diamètre pour chacune des passes est inférieure à la réduction moyenne d'une passe, et dans laquelle on réduit le diamètre du premier diamètre intermédiaire D1 à un deuxième diamètre intermédiaire D2, la dite réduction moyenne étant égale à D1-Df / N-1,
    une troisième étape, comportant une ou plusieurs passes, dans laquelle la réduction du diamètre pour chacune des passes est supérieure à la réduction moyenne d'une passe, et dans laquelle on réduit le diamètre jusqu'au diamètre final Df.
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape intermédiaire entre la seconde et la troisième étape, dans laquelle la réduction de diamètre de chacune des passes est égale à la réduction moyenne d'une passe.
  4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la seconde étape consiste en une passe de réduction très faible du diamètre, inférieure à 0,6 mm.
  5. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la seconde étape consiste à réaliser entre 1/4 et 3/4 du nombre (N) de passes de réduction.
  6. Procédé selon l'une des revendications 2, 3 ou 5, caractérisé en ce que la réduction de diamètre effectuée au cours d'une passe augmente de passe en passe au cours de la seconde étape.
  7. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la troisième étape consiste à réaliser entre 1/4 et 3/4 des passes de réduction.
  8. Procédé selon l'une des revendications 2, 3 ou 7, caractérisé en ce que la réduction de diamètre effectuée au cours d'une passe augmente de passe en passe au cours de la troisième étape.
  9. Procédé selon l'une des revendications 2, 3, 5 ou 7, caractérisé en ce que la réduction de diamètre effectuée au cours d'une passe dans la seconde étape est comprise entre la dite réduction moyenne et 0,4 mm.
  10. Procédé selon l'une des revendications 2, 3, 7 ou 8, caractérisé en ce que la réduction de diamètre effectuée au cours d'une passe dans la troisième étape est comprise entre la réduction moyenne et 1,3 mm.
  11. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes au formage du col sur des boítes-boisson en acier ayant une épaisseur de paroi d'environ 0,12 à 0,16 mm.
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