EP0852973B1 - Procédé de fabrication d'une boite métallique de forme et boite métallique alimentaire obtenue par ce procédé - Google Patents

Procédé de fabrication d'une boite métallique de forme et boite métallique alimentaire obtenue par ce procédé Download PDF

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EP0852973B1
EP0852973B1 EP97402849A EP97402849A EP0852973B1 EP 0852973 B1 EP0852973 B1 EP 0852973B1 EP 97402849 A EP97402849 A EP 97402849A EP 97402849 A EP97402849 A EP 97402849A EP 0852973 B1 EP0852973 B1 EP 0852973B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
peripheral skirt
area
blank
side wall
zone
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97402849A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0852973A1 (fr
Inventor
Michel D'amore
Patrick Erhard
François Muia
Pierre Damiani
André Leplomb
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 EP0852973A1 publication Critical patent/EP0852973A1/fr
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
    • B21D51/2646—Of particular non cylindrical shape, e.g. conical, rectangular, polygonal, bulged

Definitions

  • the subject of the present invention is a method of manufacturing a metal can of form.
  • Food metal boxes are commonly used as beverage cans to contain liquids or as cans to contain solid food.
  • This kind of boxes can be for example from cylindrical, elliptical, square or rectangular section or hexagonal and comprises, on the one hand, a bottom and a side wall formed integrally with this bottom and, on the other hand, a cover crimped on the side wall.
  • the drink cans that are usually cylindrical section are generally obtained by a stamping-stretching process.
  • the first consists in stamping a precouple and to re-stamp this precouple to form a cup having a bottom and a peripheral edge, then to stretch the peripheral edge of the cup so to get the box with a bottom and a side wall come of matter with this background.
  • the second technique is to stamp a metal blank to form a cup comprising a bottom and a peripheral edge and calibrate this cup to give it the diameter of the box, then stretch the peripheral edge of the cup to obtain the box with its bottom and its side wall coming from matter with this background.
  • the free edge of the side wall is outlined, then we form the neck and the crimping edge according to two conventional techniques, either a matrix shrinking technique, or a wheel shrinking technique.
  • Tins with a bottom and a side wall made of material with this bottom are generally obtained by a stamping technique and deep drawing in several passes.
  • box manufacturers are looking for to make boxes of reduced weight, that is to say with thinner walls of thickness.
  • the dislocations generated in the metal are oriented in the same direction which limits the possibilities of subsequent deformation.
  • the metal gets breaks due to high mechanical characteristics metal and therefore it is impossible to form this area by a modification of the perimeter.
  • the side wall therefore has a large heterogeneity of these mechanical characteristics with portions with more mechanical characteristics or lower which has drawbacks.
  • recrystallization annealing localized and performed for example by induction is a expensive operation and requires complex tools.
  • the object of the invention is to provide a method of manufacturing shaped metal boxes which allows to restore to metal the capacities of deformation to be able to achieve in particular on the side wall at least one shaped area without risk of metal breaking in this area and without lead to profound changes in the line of production of these boxes.
  • the method according to the invention applies also to metal boxes of section shape any, such as for example cylindrical, elliptical, square, rectangular section or hexagonal.
  • Fig. 1 there is shown schematically a metal box of shape designated in its together by reference 1 which has a bottom 2 provided a foot 2a and a dome 2b and a side wall 3 integral with said bottom 2.
  • the upper end of the side wall 3 is provided with a neck 4 and a crimping edge with a cover, not shown.
  • This kind of metal can is performed as follows.
  • a metal blank made of steel or aluminum or aluminum alloy, a blank 10 formed of a bottom 11 and a peripheral skirt 12, as shown in Fig. 2.
  • Foot 2a and dome 2b of box 1 can be done directly during this first step or done later.
  • the draft 10 is generally obtained by a stamping-stretching process which consists of stamping the metal blank to form a cup comprising a bottom and a peripheral edge and to calibrate this cup to give it the diameter of the box, then stretch the peripheral edge of the cup so obtain draft 10.
  • the Applicant realized that by performing a deformation in constricted mode or in extension mode on the area of the peripheral skirt 12 of the blank 10, the dislocations generated in the metal constituting this area reorganize which allows to be able create the shaped area 5 without risk of breakage of metal by modifying the perimeter, i.e. by an increase or decrease in this scope.
  • the process therefore consists, during a second step, to be carried out on at least one area of the peripheral skirt 12 intended to produce the area form 5 of the side wall 3, a deformation operation in constricted mode or in extension mode and, during a third step, to shape the peripheral skirt 12 of the blank 10 to obtain the side wall 3 from box 1.
  • Fig. 3 the diagram is shown rational deformation of a metal blank according to the three directions ⁇ 1, ⁇ 2 and ⁇ 3, ⁇ 1 being for example the deformation in the longitudinal direction, ⁇ 2 being for example the deformation in the transverse direction and ⁇ 3 being the deformation in thickness.
  • ⁇ 1 is greater than ⁇ 2 (not in absolute value).
  • the mode necked including pure necked mode and mode constrained extension and expansion mode including extension mode and biaxial expansion mode.
  • the deformation mode in pure shrinking leads to an increase in thickness and the other modes of deformation cause a decrease of thickness.
  • the restricted mode can be achieved with an increase in thickness in the case of the mode shrinking pure or with reduction in thickness in the case of extension restricted mode.
  • At least one area of the skirt is produced device 12 of the blank 10 intended to carry out the shaped area 5 of the side wall 3, a shrinking deformation operation, i.e. with increase in the thickness of the area under consideration peripheral skirt 12 in the case of pure necked mode or with reduction in the thickness of said area of the skirt device 12 in the case of expansion constrained mode or in extension mode, i.e. with reduction of the thickness of this zone of the peripheral skirt 12.
  • this peripheral skirt 12 can have a portion of constant section only on a part of its height or have a flared shape.
  • zone 12a we exercise in zone 12a, ie on either side of the peripheral skirt 12 included in this zone, a balanced pressure P1 around 20 bars, for example by air injection under pressure.
  • the two greenhouses 20 and 21 can be movable towards each other.
  • the pressure P1 keeps zone 12a of the skirt device 12 and avoid a buckling of this area 12a.
  • zone 12a The distortion in pure shrinking mode as well performed in zone 12a allows the metal to be restored in this zone deformation capacities to be able to subsequently perform the shaped area 5.
  • the shaped area 5 is then obtained conventionally for example by forming using of fluid or by tools with expanding segments or by stamping.
  • This shaped area 5 can be in outward relief of the side wall 3 of the box 1 or towards the inside of this side wall 3 i.e. with an increase in the scope of the side wall 3 or either with reduction of said perimeter.
  • the blank 10 is placed in a form 22 which includes a central well intended to receive this blank 10 and a bottom 23 for supporting said draft 10.
  • the pressure P1 keeps the skirt device 12 against form 22 and avoid its buckling.
  • the distortion in pure shrinking mode as well carried over the entire height of the peripheral skirt 12 allows to give back to the metal in this peripheral skirt deformation capacities to achieve a set area in shape extending in particular over the entire height of said peripheral skirt 12.
  • form 22 has at its upper part a rim 22a conforming to the external shape of the neck 12b as shown in Fig. 6.
  • a zone 12a of the peripheral skirt 12 of the blank 10 a deformation in extension mode.
  • a shape 25 which has at its periphery a footprint 25a of height corresponding to the height of zone 12a on which the deformation in extension mode and outside said blank 10 a counterform 26 which includes a rod 26a.
  • This counterform 26 is radially displaceable towards the shape 25.
  • the distortion operation in shrunken mode of zone 12a is achieved by radially moving the counterform 26 to form 25 to form a first elementary area, then going down the counterform 26 to form a succession of elementary zones overlapping between them and this over the entire height of footprint 5a.
  • the form 25 can be disposed outside the peripheral skirt 12 of the blank 10 and the counterform 26 can be arranged at the interior of said peripheral skirt 12.
  • Deformation in extension mode as well performed on zone 12a allows the metal to be restored in this zone 12 has deformation capacities to be able to make the shaped area 5 of the side wall 3.
  • This shaped area 5 is obtained as for the previous embodiments for example by forming using a fluid or by segment tools expandable or buffered.
  • the deformation in mode extension can also be carried out over the entire height of the peripheral skirt 12, as shown in Fig. 8.
  • the form 25 comprises at its periphery a footprint 25b of corresponding height at the height of the peripheral skirt 12.
  • the form 25 can be disposed outside the peripheral skirt 12 of the blank 10 and the form 26 can be arranged inside of this peripheral skirt 12.
  • a shape 27 which has an imprint 27a which corresponds to the zone 12a of the peripheral skirt 12 on which the mode deformation must be performed extension and outside of said blank 10 a counterform 28 which has a projecting part 28a of shape complementary to the imprint 27a of the shape 27.
  • This counterform 28 is radially displaceable towards the shape 27.
  • the deformation operation in extension mode of zone 12a is carried out in a single pass in radially moving the counterform 28 towards the form 27.
  • the form 27 can be disposed outside the peripheral skirt 12 of the blank 10 and the counterform 28 can be arranged inside said peripheral skirt 12.
  • the element arranged at the interior of this peripheral skirt can be produced in the form of a tool composed of expandable segments to allow passage through the neck.
  • Figs. 10A to 10D a other embodiment of the method according to the invention in which a deformation is carried out in constricted mode of the entire height of the peripheral skirt 12 of draft 10.
  • the punch 31 has a central bore tubular 32 for the injection of pressurized air, such as we will see it later.
  • the internal perimeter of the matrix 30 is less than the outer perimeter of the peripheral skirt 12 of draft 10.
  • This blank 10 is supported by a pusher 32 vertically movable.
  • the pusher 32 rises gradually while the matrix 30 and the fish 31 are fixed.
  • the upper edge of the peripheral skirt 12 of the blank 10 engages in the space provided between the die 30 and the punch 31 so as to gradually reduce the perimeter of the peripheral skirt 12.
  • this punch 31 is reassembled, as shown in FIG. 10C.
  • each pass is therefore characterized by a determined reduction in the scope by the dimensions of each set of tools used.
  • the shaped area 5 is obtained in a conventional manner for example by forming using a fluid or by segment tools expandable or buffered.
  • FIGS. 11A to 11D there is shown a variant of the previous embodiment which applies more particularly to the blanks 10 whose bottom has already been formed, as shown in FIG. 11A.
  • a calibration tool consisting of a matrix 30 identical to that of the previous one embodiment and a punch 33 comprising a tubular central bore 33a for air passage under pressure.
  • the bottom wall of the punch 33 has a concave profile.
  • the blank 10 is supported by a pusher 34 whose upper face has a profile convex.
  • Pusher 34 gradually lifts the blank 10 so as to engage the upper edge of the peripheral skirt 12 of this blank 10 in space formed between the die 30 and the punch 33, as shown in Fig. 11B.
  • Pressurized air is injected through the tubular bore 33a between the bottom wall of the punch 33 and the bottom 11 of the blank 10.
  • Pusher 34 continues its movement until the bottom wall of the punch 33 comes into contact with the bottom 11 of the blank 10, as shown in Fig. 11C.
  • the assembly constituted by the punch 33, the blank 10 and the pusher 34 is lifted so to pass the entire peripheral skirt 12 in the matrix 30 to calibrate the skirt device 12 over its entire height.
  • the distortion in mode thus shrinks performed by calibrating the peripheral skirt 12 of the blank 10 makes it possible to restore the metal constituting this peripheral skirt of the deformation capacities for the realization of the shaped area 5 on the box 1.
  • Figs. 12A to 12C a another mode of implementation in which a double operation in restricted mode or in extension mode.
  • a blank 10 is produced from a metal blank formed of a bottom 11 and a peripheral skirt 12 (Fig. 12A).
  • the bottom 11 is flat or has a foot and a dome formed during this stage.
  • this first operation was carried out on an area 12a of the peripheral skirt. But this first operation can be performed on several areas of the peripheral skirt 12 or over the whole of said peripheral skirt 12.
  • This first deformation operation in restricted mode or in extension mode therefore allowed restore to the metal in zone 12a the capacities of deformation to be able to achieve, during a third step, a shaped area 5, as shown in Fig. 12B.
  • This shaped area 5 can also be carried out with a reduction in the perimeter of said peripheral skirt 12.
  • this shaped area 5 After performing this shaped area 5, it is carried out by one of the modes of implementation described above, on a portion 12c of this zone shaping 5, a second deformation operation in shrunk mode or extension mode to give back to the metal constituting this portion 12c of the capacities of deformation to be able to create a new set area in shape 5a on the first shaped area 5, as shown in FIG. 12C.
  • This shaped area 5a can also be achieved with an increase in the scope of the first shaped area 5.
  • the process according to the invention for manufacturing of shaped metal boxes has the advantage of ability to make on at least part of the skirt peripheral of a blank, at least one area set form without risk of metal breaking at the time of formation of this area.
  • the shaping of the skirt area peripheral of the blank intended to realize the zone shaping of the side wall of the box can be achieved by increasing or decreasing the scope of said shaped area.
  • the shaping of the the peripheral skirt of the blank intended to produce the shaped area of the side wall of the box can be achieved by increasing the perimeter in some portions of this area and decreasing the perimeter in other portions of said shaped area.
  • the method according to the invention can be implemented works from a metal blank in steel, in aluminum or aluminum alloy and the operation of deformation in constricted mode or in extension mode can be made on blanks of any cross-section, i.e. cylindrical, elliptical, square rectangular or hexagonal or on blanks whose peripheral skirt has a flared shape.
  • the shaped area can be carried out on a or more portions of the side wall of the box or over the entire height or the entire perimeter of this side wall or over the entire height and over all the perimeter of said side wall.
  • the method according to the invention applies generally in the manufacture of boxes food, that is to say drink cans for liquids or cans for food solid.
  • This process also has the advantage of be able to be implemented without requiring modifications production lines for boxes.

Landscapes

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Description

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une boíte métallique de forme.
Les boítes métalliques alimentaires sont couramment utilisées comme boites boisson pour contenir des liquides ou comme boítes de conserve pour contenir des aliments solides.
Ce genre de boítes peut être par exemple de section cylindrique, elliptique, carrée ou rectangulaire ou hexagonale et comporte, d'une part, un fond et une paroi latérale venue de matière avec ce fond et, d'autre part, un couvercle serti sur la paroi latérale.
Les boítes-boisson qui sont habituellement de section cylindrique sont généralement obtenues par un procédé d'emboutissage-étirage.
Deux techniques peuvent être utilisées.
La première consiste à emboutir une précoupelle et à réemboutir cette précoupelle pour former une coupelle comportant un fond et un bord périphérique, puis à étirer le bord périphérique de la coupelle afin d'obtenir la boíte avec un fond et une paroi latérale venue de matière avec ce fond.
La seconde technique consiste à emboutir un flan métallique pour former une coupelle comportant un fond et un bord périphérique et à calibrer cette coupelle pour lui conférer le diamètre de la boíte, puis à étirer le bord périphérique de la coupelle afin d'obtenir la boíte avec son fond et sa paroi latérale venue de matière avec ce fond.
Après l'opération d'emboutissage-étirage et indépendamment de la technique utilisée, le bord libre de la paroi latérale est détouré, puis on forme le col et le bord de sertissage selon deux techniques classiques, soit une technique de rétreint avec matrice, soit une technique de rétreint à la molette.
Ensuite, après remplissage de la boíte, on sertit sur le bord de sertissage le couvercle.
Les boítes de conserve comportant un fond et une paroi latérale venue de matière avec ce fond sont généralement obtenues par une technique d'emboutissage et réemboutissage en plusieurs passes.
Mais, les fabricants de boítes métalliques sont de plus en plus amenés à personnaliser les boítes en créant des formes particulières dans une ou plusieurs zones de la paroi latérale de la boíte ou même en mettant en forme la totalité de la paroi latérale de la boíte.
De plus, les fabricants de boítes cherchent à réaliser des boites d'un poids réduit, c'est à dire avec des parois d'épaisseur plus minces.
Or, plus particulièrement dans le cas d'une paroi latérale obtenue par étirage, il s'avère que le métal constituant cette paroi latérale est fortement écroui du fait de son étirage si bien que l'on a atteint la limite de déformation et que ses capacités de déformation ultérieures sont très limitées, voire pratiquement nulles.
En effet, les dislocations engendrées dans le métal sont orientées dans le même sens ce qui limite les possibilités de déformation ultérieure.
De ce fait, si l'on souhaite mettre en forme au moins une zone sur la paroi latérale, le métal se casse compte tenu des caractéristiques mécaniques élevées du métal et il est donc impossible de former cette zone par une modification du périmètre.
Pour éviter ces inconvénients, il est connu de réaliser un recuit de recristallisation du métal constitutif de l'ébauche qui a pour but, d'une part, de faire disparaítre les dislocations dans le métal et, d'autre part, d'abaisser la limite d'élasticité Re et la charge à la rupture Rm, d'augmenter l'allongement A% de ce métal et de ce fait de pouvoir mettre en forme au moins une zone sur la paroi latérale.
La baisse des caractéristiques mécaniques (Re, Rm) du métal sur la totalité de la boíte, c'est à dire aussi bien sur la paroi latérale que sur le fond, diminue la rigidité de la boíte.
Mais, lors de l'opération ultérieure qui consiste par exemple à mettre en forme au moins une partie de la paroi latérale pour réaliser la zone mise en forme, les caractéristiques mécaniques (Re, Rm) du métal dans cette zone augmentent.
La paroi latérale présente donc une grande hétérogénéité de ces caractéristiques mécaniques avec des portions ayant des caractéristiques mécaniques plus ou moins élevées ce qui présente des inconvénients.
En effet, lors du gerbage de palettes de boítes, les portions des parois latérales des boítes possédant les plus faibles caractéristiques mécaniques risquent de s'écraser.
Pour éviter ces inconvénients, il est connu de réaliser un recuit de recristallisation uniquement de la portion de la paroi latérale de l'ébauche destinée à être mise en forme ultérieurement.
Mais, le recuit de recristallisation localisé et effectué par exemple par induction est une opération coûteuse et nécessite un outillage complexe.
On connaít dans le document EP-A-0 733 413 un procédé de fabrication d'une boíte métallique de forme, dans lequel :
  • on réalise dans une zone à expanser géométriquement un pliage contrôlé en accordéon de la jupe périphérique et sur toute la hauteur de ladite zone, et
  • on déplie le pliage en accordéon de la jupe pour obtenir la zone géométriquement expansée.
On connaít aussi dans le document EP-A-0 733 415 un procédé de fabrication d'une boíte métallique de forme, dans lequel:
  • on réalise, à partir d'un flan métallique, une ébauche cylindrique constituée d'un fond et d'une jupe périphérique de diamètre D,
  • on effectue une opération de rétreint de la partie de la jupe périphérique de l'ébauche située au-dessus de la zone de diamètre D pour l'amener à un diamètre inférieur au diamètre D, et
  • on effectue une opération d'expansion de la partie de la jupe périphérique située au-dessus de la zone de diamètre D.
L'invention a pour but de proposer un procédé de fabrication de boítes métalliques de forme qui permet de redonner au métal des capacités de déformation pour pouvoir réaliser notamment sur la paroi latérale au moins une zone mise en forme sans risque de rupture du métal dans cette zone et sans entraíner de modifications profondes de la ligne de production de ces boítes.
L'invention a donc pour objet un procédé de fabrication d'une boíte métallique de forme comprenant un fond et une paroi latérale venue de matière avec ledit fond, ladite paroi latérale comportant au moins une zone mise en forme, caractérisé en ce que :
  • au cours d'une première étape, on réalise, à partir d'un flan métallique, une ébauche formée d'un fond et d'une jupe périphérique,
  • au cours d'une seconde étape, on réalise sur au moins une zone de la jupe périphérique destinée à réaliser la zone mise en forme de la paroi latérale, une opération de déformation en mode rétreint ou en mode extension,
  • et au cours d'une troisième étape, on met en forme la jupe périphérique de l'ébauche pour obtenir la paroi latérale de la boíte.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
  • la jupe périphérique de l'ébauche possède, sur au moins une partie de sa hauteur, une portion à section constante,
  • la jupe périphérique de l'ébauche possède une section constante sur toute sa hauteur,
  • la jupe périphérique de l'ébauche possède une forme évasée,
  • au cours de la seconde étape, on réalise l'opération de déformation en mode rétreint ou en mode extension sur toute la hauteur de la jupe périphérique de l'ébauche,
  • au cours de la troisième étape, on réalise la mise en forme de la zone de la jupe périphérique destinée à réaliser la zone mise en forme de la paroi latérale en augmentant le périmètre de ladite zone,
  • au cours de la troisième étape, on réalise la mise en forme de la zone de la jupe périphérique destinée à réaliser la zone de mise en forme de la paroi latérale en diminuant le périmètre de ladite zone,
  • au cours de la troisième étape, on réalise la mise en forme de la zone de la jupe périphérique destinée à réaliser la zone mise en forme de la paroi latérale en augmentant le périmètre dans certaines portions de cette zone et en diminuant ledit périmètre dans d'autres portions de ladite zone,
  • le flan métallique est en acier ou en aluminium ou en alliage d'aluminium.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
  • la Fig. 1 est une vue en demi-coupe longitudinale d'un mode de réalisation d'une boite de forme obtenue par le procédé selon l'invention,
  • la Fig.2 est une vue en coupe longitudinale d'un exemple de réalisation d'une ébauche à partir de laquelle est réalisée une boíte de forme par le procédé selon l'invention,
  • la Fig. 3 représente le diagramme de déformation rationnelle,
  • les Figs. 4 à 12 sont des vues schématiques en coupe longitudinale montrant différents modes de mise en oeuvre du procédé de fabrication selon l'invention.
Dans un but de simplification, la description qui suit sera faite en prenant comme exemple une boíte métallique de forme, de type boíte-boisson. Les boítes-boisson sont le plus souvent de section cylindrique.
Mais, le procédé selon l'invention s'applique également aux boítes métalliques de forme de section quelconque, comme par exemple aux boites de conserve de section cylindrique, elliptique, carrée, rectangulaire ou hexagonale.
Sur la Fig. 1, on a représenté schématiquement une boíte métallique de forme désignée dans son ensemble par la référence 1 qui comporte un fond 2 muni d'un pied 2a et d'un dôme 2b et une paroi latérale 3 venue de matière avec ledit fond 2.
L'extrémité supérieure de la paroi latérale 3 est pourvue d'un col 4 et d'un bord de sertissage d'un couvercle, non représenté.
Ce genre de boíte métallique de forme est réalisée de la façon suivante.
Tout d'abord, au cours d'une première étape, on réalise à partir d'un flan métallique en acier ou en aluminium ou en alliage d'aluminium, une ébauche 10 formée d'un fond 11 et d'une jupe périphérique 12, comme représenté à la Fig. 2.
Le pied 2a et le dôme 2b de la boíte 1 peuvent être réalisés directement au cours de cette première étape ou réalisés ultérieurement.
L'ébauche 10 est généralement obtenue par un procédé d'emboutissage-étirage qui consiste à emboutir le flan métallique pour former une coupelle comportant un fond et un bord périphérique et à calibrer cette coupelle pour lui conférer le diamètre de la boíte, puis à étirer le bord périphérique de la coupelle afin d'obtenir l'ébauche 10.
Or, il s'avère que le métal constituant la paroi latérale 12 de l'ébauche 10 est, du fait de l'opération d'étirage, fortement écrouï si bien que l'on a atteint la limite de déformation et que ses capacités de déformation ultérieure sont très limitées, voire quasiment nulles.
En effet, les dislocations subies par le métal sont orientées dans le même sens, ce qui limite les possibilités de déformation ultérieure.
De manière surprenante, la Demanderesse s'est rendue compte qu'en effectuant une opération de déformation en mode rétreint ou en mode extension sur la zone de la jupe périphérique 12 de l'ébauche 10, les dislocations engendrées dans le métal constitutif de cette zone se réorganisent ce qui permet de pouvoir réaliser la zone mise en forme 5 sans risque de rupture du métal par modification du périmètre, c'est à dire par une augmentation ou une diminution de ce périmètre.
Le procédé consiste donc, au cours d'une seconde étape, à réaliser sur au moins une zone de la jupe périphérique 12 destinée à réaliser la zone mise en forme 5 de la paroi latérale 3, une opération de déformation en mode rétreint ou en mode extension et, au cours d'une troisième étape, à mettre en forme la jupe périphérique 12 de l'ébauche 10 pour obtenir la paroi latérale 3 de la boíte 1.
Sur la Fig. 3, on a représenté le diagramme de déformation rationnelle d'un flan métallique selon les trois directions ε1, ε2 et ε3, ε1 étant par exemple la déformation dans la direction longitudinale, ε2 étant par exemple la déformation dans la direction transversale et ∈3 étant la déformation en épaisseur.
Par convention, ε1 est supérieur à ε2 (pas en valeur absolue).
Comme on le voit sur ce diagramme, différents modes de déformation peuvent être réalisés, le mode rétreint comprenant le mode rétreint pur et le mode extension rétreint et le mode expansion comprenant le mode extension et le mode expansion biaxiale.
Sur ce diagramme, on voit également que le mode de déformation en rétreint pur se trouve au-dessous de la ligne ε3 = 0, alors que les autres modes de déformation se trouvent au-dessus de cette ligne.
Par conséquent, le mode de déformation en rétreint pur entraíne une augmentation de l'épaisseur et les autres modes de déformation entraínent une diminution de l'épaisseur.
Ainsi, le mode rétreint peut être réalisé avec une augmentation de l'épaisseur dans le cas du mode rétreint pur ou avec diminution de l'épaisseur dans le cas du mode rétreint extension.
De ce fait, au cours de la seconde étape du procédé, on réalise sur au moins une zone de la jupe périphérique 12 de l'ébauche 10 destinée à réaliser la zone mise en forme 5 de la paroi latérale 3, une opération de déformation en rétreint, c'est à dire avec augmentation de l'épaisseur de la zone considérée de la jupe périphérique 12 dans le cas du mode rétreint pur ou avec diminution de l'épaisseur de ladite zone de la jupe périphérique 12 dans le cas du mode rétreint extension ou en mode extension c'est à dire avec diminution de l'épaisseur de cette zone de la jupe périphérique 12.
En se reportant aux Figs. 4 à 12, on va décrire maintenant différents modes de mise en oeuvre de la seconde étape du procédé qui a pour but de redonner au métal dans au moins une zone de la jupe périphérique 12 de l'ébauche 10 des capacités de déformation pour pouvoir obtenir la zone mise en forme 5 sans risque de rupture du métal dans cette zone.
Dans un but de simplification, on a représenté sur ces figures, une ébauche 10 dont la jupe périphérique 12 possède une section constante sur toute sa hauteur. Mais, cette jupe périphérique 12 peut posséder une portion de section constante que sur une partie de sa hauteur ou posséder une forme évasée.
Dans un premier mode de réalisation représenté à la Fig. 4, on réalise dans une zone 12a de la jupe périphérique 12 de l'ébauche 10 une déformation en mode rétreint pur.
Pour cela, on place de part et d'autre de la zone 12a de la jupe périphérique 12, un serre-flan inférieur 20 fixe et un serre-flan supérieur 21 déplaçable verticalement, les serre-flans 20 et 21 enserrant la portion correspondante de la jupe périphérique 12.
D'autre part, on exerce dans la zone 12a, c'est à dire de part et d'autre de la jupe périphérique 12 comprise dans cette zone, une pression P1 équilibrée de l'ordre de 20 bars, par exemple par injection d'air sous pression.
Ensuite, on descend progressivement le serre-flan supérieur 21 ce qui provoque une compression du métal dans la zone 12a et un accroissement de l'épaisseur de métal dans ladite zone 12a.
Selon une variante, les deux serres-flans 20 et 21 peuvent être déplaçables l'un vers l'autre.
Lors de la descente du serre-flan 21, la pression P1 permet de maintenir la zone 12a de la jupe périphérique 12 et d'éviter un flambement de cette zone 12a.
La déformation en mode rétreint pur ainsi réalisée dans la zone 12a permet de redonner au métal dans cette zone des capacités de déformation pour pouvoir réaliser ultérieurement la zone mise en forme 5.
La zone mise en forme 5 est ensuite obtenue de manière classique par exemple par formage à l'aide d'un fluide ou par des outils à segments expansibles ou par tamponnage.
Cette zone mise en forme 5 peut être en relief vers l'extérieur de la paroi latérale 3 de la boíte 1 ou vers l'intérieur de cette paroi latérale 3 c'est à dire soit avec une augmentation du périmètre de la paroi latérale 3 ou soit avec diminution dudit périmètre.
Selon un second mode de réalisation représenté à la Fig. 5, on réalise sur toute la hauteur de la jupe périphérique 12 de l'ébauche 10, une déformation en mode rétreint pur.
A cet effet, on place l'ébauche 10 dans une forme 22 qui comporte un puits central destiné à recevoir cette ébauche 10 et un fond 23 de support de ladite ébauche 10.
Ensuite, on applique sur le bord supérieur de la jupe périphérique 12 un poinçon 24.
D'autre part, on exerce sur la face interne de la jupe périphérique 12 une pression P1 de l'ordre de 20 bars, par exemple par injection d'air sous pression par un orifice 24a ménagé dans le poinçon 24.
On descend progressivement le poinçon 24 ce qui provoque une compression du métal sur toute la hauteur de la jupe périphérique 12 et un accroissement de l'épaisseur de métal dans ladite jupe périphérique 12.
La pression P1 permet de maintenir la jupe périphérique 12 contre la forme 22 et d'éviter son flambement.
La déformation en mode rétreint pur ainsi réalisée sur toute la hauteur de la jupe périphérique 12 permet de redonner au métal dans cette jupe périphérique des capacités de déformation pour réaliser une zone mise en forme s'étendant notamment sur toute la hauteur de ladite jupe périphérique 12.
Dans le cas où l'ébauche 10 comporte à sa partie supérieure un col 12b destiné au sertissage d'un couvercle, la forme 22 comporte à sa partie supérieure un rebord 22a épousant la forme extérieure du col 12b comme représenté à la Fig. 6.
Pour réaliser la déformation en mode rétreint pur sur toute la hauteur de la jupe périphérique 12, on procède de la même manière que pour le mode de réalisation précédent.
Dans un quatrième mode de réalisation représenté à la Fig. 7, on réalise dans une zone 12a de la jupe périphérique 12 de l'ébauche 10, une déformation en mode extension.
Pour cela, on dispose à l'intérieur de l'ébauche 10 une forme 25 qui comporte à sa périphérie une empreinte 25a de hauteur correspondant à la hauteur de la zone 12a sur laquelle doit être réalisée la déformation en mode extension et à l'extérieur de ladite ébauche 10 une contre-forme 26 qui comporte un jonc 26a.
Cette contre-forme 26 est déplaçable radialement en direction de la forme 25.
L'opération de déformation en mode rétreint de la zone 12a est réalisée en déplaçant radialement la contre-forme 26 vers la forme 25 pour former une première zone élémentaire, puis en descendant la contre-forme 26 pour former une succession de zones élémentaires se chevauchant entre elles et cela sur toute la hauteur de l'empreinte 5a.
Selon une variante, la forme 25 peut être disposée à l'extérieur de la jupe périphérique 12 de l'ébauche 10 et la contre-forme 26 peut être disposée à l'intérieur de ladite jupe périphérique 12.
La déformation en mode extension ainsi réalisée sur la zone 12a permet de redonner au métal dans cette zone 12a des capacités de déformation pour pouvoir réaliser la zone mise en forme 5 de la paroi latérale 3.
Cette zone mise en forme 5 est obtenue comme pour les précédents modes de réalisation par exemple par formage à l'aide d'un fluide ou par des outils à segments expansibles ou par tamponnage.
Selon une variante, la déformation en mode extension peut également être réalisée sur toute la hauteur de la jupe périphérique 12, comme représenté à la Fig. 8.
Dans ce cas, la forme 25 comporte à sa périphérie une empreinte 25b de hauteur correspondant à la hauteur de la jupe périphérique 12.
Pour réaliser la déformation en mode extension sur toute la hauteur de la jupe périphérique 12, on procède de la même manière que pour le mode de réalisation précédent.
Dans ce cas, également, la forme 25 peut être disposée à l'extérieur de la jupe périphérique 12 de l'ébauche 10 et la forme 26 peut être disposée à l'intérieur de cette jupe périphérique 12.
Selon un sixième mode de réalisation représenté à la Fig. 9, on réalise, en une seule passe, dans une zone 12a de la jupe périphérique 12 de l'ébauche 10 une déformation en mode extension.
Dans ce cas, on dispose à l'intérieur de l'ébauche 10, une forme 27 qui comporte une empreinte 27a qui correspond à la zone 12a de la jupe périphérique 12 sur laquelle doit être réalisée la déformation en mode extension et à l'extérieur de ladite ébauche 10 une contre-forme 28 qui comporte une partie en saillie 28a de forme complémentaire à l'empreinte 27a de la forme 27.
Cette contre-forme 28 est déplaçable radialement en direction de la forme 27.
L'opération de déformation en mode extension de la zone 12a est réalisée en une seule passe en déplaçant radialement la contre-forme 28 vers la forme 27.
Selon une variante, la forme 27 peut être disposée à l'extérieur de la jupe périphérique 12 de l'ébauche 10 et la contre-forme 28 peut être disposée à l'intérieur de ladite jupe périphérique 12.
Dans le cas où le bord supérieur de la jupe périphérique 12 comporte un col, l'élément disposé à l'intérieur de cette jupe périphérique peut être réalisé sous la forme d'un outil composé de segments expansibles pour permettre son passage au niveau du col.
Sur les Figs. 10A à 10D, on a représenté un autre mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention dans lequel on réalise une déformation en mode rétreint de toute la hauteur de la jupe périphérique 12 de l'ébauche 10.
Pour cela, on utilise un outil formé par une matrice 30 à l'intérieur de laquelle est placé un poinçon 31 déplaçable verticalement et ménageant avec ladite matrice 30 un jeu J pour le passage de la jupe périphérique 12 de l'ébauche 10.
Le poinçon 31 comporte un perçage central tubulaire 32 pour l'injection d'air sous pression, comme on le verra ultérieurement.
Le périmètre interne de la matrice 30 est inférieur au périmètre externe de la jupe périphérique 12 de l'ébauche 10.
Cette ébauche 10 est supportée par un poussoir 32 déplaçable verticalement.
Comme représenté à la Fig. 10B, le poussoir 32 monte progressivement tandis que la matrice 30 et le poisson 31 sont fixes.
Le bord supérieur de la jupe périphérique 12 de l'ébauche 10 s'engage dans l'espace ménagé entre la matrice 30 et le poinçon 31 de façon à réduire progressivement le périmètre de la jupe périphérique 12.
Au cours du passage de la jupe périphérique 12 entre la matrice 30 et le poinçon 31, de l'air à une pression de l'ordre de 4 à 8 bars est injecté par le perçage tubulaire 31a du poinçon 31 dans l'espace entre ledit poinçon 31 et le fond 11 de l'ébauche 10 de façon à exercer une pression sur la portion de la jupe périphérique 12 au niveau de cet espace.
Lorsque le fond 11 de l'ébauche 10 arrive à une distance déterminée de la paroi inférieure du poinçon 31 et par exemple à une distance de l'ordre de 10mm, ce poinçon 31 est remonté, comme représenté à la Fig. 10C.
Ensuite, le poussoir 32 continue à soulever l'ébauche 10 afin de calibrer par l'intermédiaire de la matrice 30, la jupe périphérique 12 sur toute sa hauteur, comme représenté à la Fig. 10D.
Au cours de cette dernière phase, de l'air sous pression continue à être injecté par le perçage tubulaire 31a du poinçon 31.
Les déformations de la jupe périphérique 12 représentées sur les Figs. 10A à 10D sont exagérées et ces déformations sont en réalité effectuées en plusieurs passes successives.
Après extraction de l'ébauche 10 hors du premier jeu d'outillage, elle est placée dans un second jeu où la déformation se poursuit par des déplacements similaires à ceux de la première passe. Chaque passe se caractérise donc par une réduction déterminée du périmètre par les dimensions de chaque jeu d'outillage utilisé.
La déformation en mode rétreint par calibrage ainsi réalisée sur toute la hauteur de la jupe périphérique 12 permet de redonner au métal constitutif de cette jupe périphérique 12 des capacités de déformation pour pouvoir réaliser une zone mise en forme s'étendant notamment sur toute la hauteur de ladite jupe périphérique 12.
Dans ce cas également la zone mise en forme 5 est obtenue de manière classique par exemple par formage à l'aide d'un fluide ou par des outils à segments expansibles ou par tamponnage.
Sur les figures 11A à 11D, on a représenté une variante du mode de réalisation précédent qui s'applique plus particulièrement aux ébauches 10 dont le fond à déjà été formé, comme représenté à la Fig. 11A.
Pour cela, on utilise un outil de calibrage constitué d'une matrice 30 identique à celle du précédent mode de réalisation et un poinçon 33 comportant un perçage central tubulaire 33a pour le passage de l'air sous pression.
Dans ce cas, la paroi inférieure du poinçon 33 présente un profil concave.
De même, l'ébauche 10 est supportée par un poussoir 34 dont la face supérieure présente un profil convexe.
Le poussoir 34 soulève progressivement l'ébauche 10 de façon à engager le bord supérieur de la jupe périphérique 12 de cette ébauche 10 dans l'espace ménagé entre la matrice 30 et le poinçon 33, comme représenté à la Fig. 11B.
De l'air sous pression est injecté par le perçage tubulaire 33a entre la paroi inférieure du poinçon 33 et le fond 11 de l'ébauche 10.
Le poussoir 34 poursuit son mouvement jusqu'au moment où la paroi inférieure du poinçon 33 vient au contact du fond 11 de l'ébauche 10, comme représenté à la Fig. 11C.
Ensuite, l'ensemble constitué par le poinçon 33, l'ébauche 10 et le poussoir 34 est soulevé de façon à faire passer la totalité de la jupe périphérique 12 dans la matrice 30 pour réaliser un calibrage de la jupe périphérique 12 sur toute sa hauteur.
Les déformations de la jupe périphérique 12 représentées sur les Figs. 11A et 11D sont exagérées et ces déformations sont en réalité effectuées en plusieurs passes successives.
La déformation en mode rétreint ainsi réalisée par calibrage de la jupe périphérique 12 de l'ébauche 10 permet de redonner au métal constitutif de cette jupe périphérique des capacités de déformation pour la réalisation de la zone mise en forme 5 sur la boíte 1.
Sur les Figs. 12A à 12C, on a représenté un autre mode de mise en oeuvre dans lequel on réalise une double opération en mode rétreint ou en mode extension.
A cet effet, au cours d'une première étape, on réalise à partir d'un flan métallique une ébauche 10 formée d'un fond 11 et d'une jupe périphérique 12 (Fig. 12A).
Le fond 11 est plat ou comporte un pied et un dôme formés au cours de cette étape.
Ensuite, au cours d'une seconde étape, on réalise par l'un des modes de mise en oeuvre décrit précédemment et sur au moins une zone de la jupe périphérique 12 une première opération de déformation en mode rétreint ou en mode extension.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur la Fig.12A et dans un but de simplification, cette première opération a été réalisée sur une zone 12a de la jupe périphérique. Mais cette première opération peut être effectuée sur plusieurs zones de la jupe périphérique 12 ou sur la totalité de ladite jupe périphérique 12.
Cette première opération de déformation en mode rétreint ou en mode extension a donc permis de redonner au métal dans la zone 12a des capacités de déformation pour pouvoir réaliser, au cours d'une troisième étape, une zone mise en forme 5, comme représentée à la Fig. 12B.
Sur cette Fig. 12B, la zone mise en forme 5 a été représentée avec une augmentation du périmètre de la jupe périphérique 12.
Cette zone mise en forme 5 peut également être réalisée avec une diminution du périmètre de ladite jupe périphérique 12.
Après avoir réalisé cette zone mise en forme 5, on effectue par l'un des modes de mise en oeuvre décrit précédemment, sur une portion 12c de cette zone mise en forme 5, une seconde opération de déformation en mode rétreint ou en mode extension pour redonner au métal constitutif de cette portion 12c des capacités de déformation pour pouvoir réaliser une nouvelle zone mise en forme 5a sur la première zone mise en forme 5, comme représentée à la Fig. 12C.
Sur cette Fig. 12C, la zone mise en forme 5a a été représenté avec une diminution du périmètre de la première zone mise en forme 5.
Cette zone mise en forme 5a peut également être réalisée avec une augmentation du périmètre de la première zone mise en forme 5.
Le procédé selon l'invention pour la fabrication de boítes métalliques de forme a pour avantage de pouvoir réaliser sur au moins une partie de la jupe périphérique d'une ébauche, au moins une zone mise en forme sans risque de rupture du métal au moment de la formation de cette zone.
La mise en forme de la zone de la jupe périphérique de l'ébauche destinée à réaliser la zone mise en forme de la paroi latérale de la boíte peut être réalisée en augmentant ou en diminuant le périmètre de ladite zone mise en forme.
Par ailleurs, la mise en forme de la zone de la jupe périphérique de l'ébauche destinée à réaliser la zone mise en forme de la paroi latérale de la boíte peut être réalisée en augmentant le périmètre dans certaines portions de cette zone et en diminuant le périmètre dans d'autres portions de ladite zone mise en forme.
Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre à partir d'un flan métallique en acier, en aluminium ou en alliage d'aluminium et l'opération de déformation en mode rétreint ou en mode extension peut être réalisée sur des ébauches de section quelconque, c'est à dire cylindrique, elliptique, carrée rectangulaire ou hexagonale ou encore sur des ébauches dont la jupe périphérique possède une forme évasée.
D'autre part, grâce au procédé selon l'invention, la zone mise en forme peut être réalisée sur une ou plusieurs portions de la paroi latérale de la boíte ou sur toute la hauteur ou sur tout le périmètre de cette paroi latérale ou encore sur toute la hauteur et sur tout le périmètre de ladite paroi latérale.
Enfin, le procédé selon l'invention s'applique d'une manière générale à la fabrication de boítes alimentaires, c'est à dire aux boítes-boisson pour des liquides ou aux boítes de conserve pour des aliments solides.
Ce procédé possède également l'avantage de pouvoir être mis en oeuvre sans nécessiter de modifications profondes des lignes de fabrication des boítes.

Claims (10)

  1. Procédé de fabrication d'une boíte métallique de forme (1) comprenant un fond (2) et une paroi latérale (3) venue de matière avec ledit fond (2), ladite paroi latérale (3) comportant au moins une zone mise en forme (5, 5a), caractérisé en ce que :
    au cours d'une première étape, on réalise, à partir d'un flan métallique, une ébauche (10) formée d'un fond (11) et d'une jupe périphérique (12),
    au cours d'une seconde étape, on réalise sur au moins une zone (12a, 12c) de la jupe périphérique (12) destinée à réaliser la zone mise en forme (5, 5a) de la paroi latérale (3), une opération de déformation en mode rétreint ou en mode extension,
    et au cours d'une troisième étape, on met en forme la jupe périphérique (12) de l'ébauche pour obtenir la paroi latérale (3) de la boíte (1).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la jupe périphérique (12) de l'ébauche (10) possède sur au moins une partie de sa hauteur une portion à section constante.
  3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la jupe périphérique (12) de l'ébauche (10) possède une section constante sur toute sa hauteur.
  4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la jupe périphérique (12) de l'ébauche (10) possède une forme évasée.
  5. Procédé selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que, au cours de la seconde étape, on réalise l'opération de déformation en mode rétreint ou en mode extension sur toute la hauteur de la jupe périphérique (12) de l'ébauche (10).
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, au cours de la troisième étape, on réalise la mise en forme de la zone (12a, 12c) de la jupe périphérique destinée à réaliser la zone mise en forme (5,5a) de la paroi latérale (3) en augmentant le périmètre de ladite zone.
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, au cours de la troisième étape, on réalise la mise en forme de la zone (12a, 12c) de la jupe périphérique (12) destinée à réaliser la zone mise en forme (5, 5a) de la paroi latérale (3) en diminuant le périmètre de ladite zone.
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, au cours de la troisième étape, on réalise la mise en forme de la zone (12a, 12c) de la jupe périphérique (12) destinée à réaliser la zone mise en forme (5, 5a) de la paroi latérale (3) en augmentant le périmètre dans certaines portions de cette zone et en diminuant ledit périmètre dans d'autres portions de ladite zone.
  9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flan métallique est en acier.
  10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flan métallique est en aluminium ou en alliage d'aluminium.
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