EP3720625A1 - Dispositif d'emboutissage incrémental par magnéto-formage et procédé associé - Google Patents

Dispositif d'emboutissage incrémental par magnéto-formage et procédé associé

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Publication number
EP3720625A1
EP3720625A1 EP18814897.7A EP18814897A EP3720625A1 EP 3720625 A1 EP3720625 A1 EP 3720625A1 EP 18814897 A EP18814897 A EP 18814897A EP 3720625 A1 EP3720625 A1 EP 3720625A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blank
punch
anvil
magnetic field
generating
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18814897.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gilles Avrillaud
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.)
ADM28 SARL
Original Assignee
ADM28 SARL
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 ADM28 SARL filed Critical ADM28 SARL
Publication of EP3720625A1 publication Critical patent/EP3720625A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/16—Additional equipment in association with the tools, e.g. for shearing, for trimming
    • 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
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/21—Deep-drawing without fixing the border of the blank
    • 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
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/14—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces applying magnetic forces
    • 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
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/22—Deep-drawing with devices for holding the edge of the blanks
    • 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
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/04—Blank holders; Mounting means therefor

Definitions

  • the present invention relates to the field of forming, more particularly to stamping.
  • the present invention relates to a device and a process for stamping blanks by magnetic pulse for the production of stamped parts, in particular so-called deep-drawn parts.
  • stamping is a method very often chosen because robust and well controlled.
  • Embossing is commonly used in industry, especially in the automotive industry to form including trim panels, such as a hood or a door of a motor vehicle, because of high production rates eligible.
  • Embossing is a forming process consisting in obtaining by plastic deformation of a blank, under the action of a pressure, a piece of more or less complex shape.
  • the stamping device for implementing this method is essentially composed of a matrix and a punch of quasi-complementary shape, between which the blank is positioned. Obtaining the shape is done by driving the blank under the action of the punch in the matrix. The movement of the blank is generally controlled by a blank holder, imposing a retaining pressure, in order to reduce the appearance of wrinkles or tears on the final stamped part.
  • the hydroforming process In this process, the blanks are shaped by the action of a fluid under pressure.
  • the associated hydroforming device consists of a hermetically sealed enclosure formed in two parts, a hollow mold having a cavity complementary to the shape of the part that is desired.
  • the blank is placed inside the enclosure. Hydraulic pressure is exerted on the latter to press against the mold cavity.
  • This quasi-static shaping process has the major advantage of dispensing with punching and making complex shapes, particularly undercut.
  • high pressures are essential for forming which tends to require large presses for large parts.
  • this method is mainly used for forming tubular pieces.
  • One of the disadvantages of the process is the cycle time, often several tens of seconds because of the filling and pressurization times.
  • the electro-hydroforming process said process EHF (Anglo-Saxon Electro Hydraulic Forming), which is, in turn, a high-speed deformation process.
  • EHF Anglo-Saxon Electro Hydraulic Forming
  • Such a method has many advantages, including a significant reduction in the springback and increased formability of the metals.
  • the major drawbacks lie in the need to put the part to be in contact with water (possible corrosion and necessary drying) and the management of the water.
  • hot forming processes such as the superplastic forming process, known as the SPF (Superplastic Forming Anglo-Saxon) process.
  • SPF Superplastic Forming Anglo-Saxon
  • This process is based on the ability of certain alloys, for example titanium, to withstand significant deformation. These alloys, hereafter called superplastic alloys, can reach elongations sometimes going beyond 1000% under certain conditions. temperature, pressure and deformation whereas conventional alloys generally deform only in a typical range of a few% to 50%.
  • the associated SPF forming device consists of a closed chamber hermetically formed in two parts, including a hollow mold having a footprint complementary to the final external geometry of the part that is desired.
  • the blank is placed inside the enclosure and held firmly between the two parts.
  • a gas under pressure is injected into the chamber and comes to press the blank, by deforming it, against the impression.
  • the pressure and the temperature, of the order of 900 ° C for titanium alloys, must be perfectly controlled.
  • the present invention aims in particular to overcome all or part of the limitations of prior art solutions, including those described above, by providing a solution that allows to obtain stamped parts, including deep-drawn parts .
  • the invention is aimed primarily at a device for stamping a blank for the production of a stamped part comprising:
  • blade is meant a thin plate, in particular of metallic material.
  • a plate is said to be thin when one of its dimensions is significantly smaller than the other two, typically at least an order of magnitude.
  • the stamping device In an initial position, that is to say before the stamping phase, the stamping device is configured such that:
  • the bearing surface of the punch is intended to receive part of a first face of the blank
  • the anvil and the means for generating a magnetic field are intended to be arranged on either side of the same part of the blank.
  • the means for generating a magnetic field are vis-à-vis the first face.
  • the anvil is opposite a second face of the blank, opposite the first face, at a distance from said second face.
  • the die is intended to be disposed opposite the second face, at another portion of the blank.
  • the means for generating a magnetic field are designed and configured to print the blank a pressure in the direction of the anvil, in a Z'Z direction.
  • the stamping device comprises first displacement means arranged to move the punch relative to the die in the Z'Z direction.
  • the punch is advantageously moved in translation.
  • the stamping device comprises second displacement means arranged to move the anvil, relative to the matrix, in the Z'Z direction.
  • the punch, the anvil and the matrix are preferably made of a metallic material to contain the high pressures generated by the means for generating a magnetic field.
  • the stamping device according to the invention differs from conventional stamping devices in that stamping is not performed by the punch itself, but by the means for generating a magnetic field.
  • the means for generating a magnetic field are used differently from the conventional frame of a magneto-forming process which forms the entire blank at one time.
  • the means for generating a magnetic field are arranged so as to generate pulses magnetic than on a portion of the blank.
  • the relative displacement of the punch with respect to the generating means makes it possible to move the area of the blank that will be touched by the magnetic pulses.
  • Such a device thus advantageously makes it possible to work at high speed of expansion deformation, with the advantages that magnetoforming can bring, such as obtaining radii of curvature of less than 2 mm, fine engravings, or tight tolerances, as well as the avoidance of cracking or tearing of the material in areas of high elongation, especially for aluminum.
  • stamping device is thus particularly suitable for the production of stamped parts, particularly deep-drawn parts, without generating tearing parts.
  • the invention also satisfies the following characteristics, implemented separately or in each of their technically operating combinations.
  • the first displacement means comprise a linear actuator.
  • the means for generating a magnetic field are in the form of a flat coil, for example a spiral coil.
  • the coil is disposed substantially in a plane parallel to the bearing surface of the punch.
  • the stamping device comprises a blank holder configured to hold the other part of the blank against the die, to impose a retaining pressure on the movement of the blank, against the die in order to limit the formation of the blank. folds.
  • the invention also relates to a method for magnetic pulse stamping of a blank for the production of a stamped part, from a stamping device according to at least one of its embodiments.
  • the method comprises the steps of: a) positioning the blank in the stamping device, b) subjecting the blank to a magnetic field caused by the means for generating a magnetic field so that pressure is exerted on the first face of the blank in the direction Z'Z and comes to press said blank against the anvil,
  • steps b) and c) being repeated, preferably in a synchronized manner, until the desired shape is obtained for the finished stamped part.
  • synchronized means that the steps are performed either successively, one after the other, or simultaneously.
  • a magnetic pulse is generated by the means for generating a magnetic field, exerting, on the one hand, an axial pressure on the blank in the direction of the anvil, coming to press said blank on said anvil, and on the other hand, a radial pressure on the blank in the direction of the die, coming to press said blank on said die.
  • This double pressure, axial and radial, advantageously allows to deform the blank, without the risk of generating tear to the piece that is desired and with excellent precision shaping.
  • FIG. 1 to 4 are diagrammatic sectional views of an embodiment of a stamping device according to the invention showing the successive steps of stamping a blank
  • FIG 5 a schematic view equivalent to Figure 1 illustrating a particular embodiment of the stamping device with a blank holder.
  • identical references from one figure to another designate identical or similar elements.
  • the elements shown are not to scale, unless otherwise stated.
  • a stamping device 10 as illustrated in FIGS. 1 to 4, is intended for stamping blanks 50 in order to produce stamped parts, in particular deep-drawn parts.
  • the blanks 50 are made of a metallic material, such as steel.
  • the blank 50 has a first face 51 and a second face 52, opposite to the first.
  • the stamping device 10 is suitable for producing cups.
  • bucket is meant a stamped part having a hollow cylindrical shape, with or without flange flange.
  • the stamping device 10 comprises a first frame 20 and a second frame 30.
  • the first frame 20 may represent a lower part of the drawing device and the second frame 30, an upper part, as illustrated in the figures.
  • the first frame 20 may represent an upper left or right part of the stamping device and the second frame 30, respectively a lower part, right or left.
  • the first frame 20 is in the form of a first hollow body defining a first open cavity 23, preferably central.
  • the first open cavity 23 has a cylindrical shape, preferably of circular cross section.
  • the first hollow body is formed of a lower part 21 and of a lateral part 22 whose internal wall 221 delimits the first open cavity 23.
  • a punch 40 is disposed in the first open cavity 23.
  • the punch 40 is in the form of a cylindrical body, preferably of circular cross section, and longitudinal axis Z'Z.
  • the longitudinal axis of the punch 40 is a vertical axis, preferably coinciding with a longitudinal axis of the first open cavity 23.
  • the punch 40 is preferably solid and made of material capable of containing the high pressures generated by the means for generating a magnetic field, for example a metallic material.
  • the punch has a bearing surface 41 and a lateral surface
  • the bearing surface 41 is intended to receive a portion of the blank to be stamped.
  • the lateral surface 42 is intended to face the inner wall 221 of the lateral portion 22 of the first hollow body, when the said punch is positioned in the first open cavity 23.
  • the punch 40 is movable in the first open cavity 23.
  • the punch 40 is movable in translation along its longitudinal axis Z'Z between:
  • the punch 40 is shown in the deployed position.
  • First moving means 43 are configured to move the punch 40 between the retracted position and the extended position.
  • the first moving means 43 are actuated manually or automatically.
  • the first displacement means 43 comprise at least one linear, hydraulic or pneumatic actuator, such as a jack operating between the first frame 20 and the punch 40.
  • the fixed part of the linear actuator - for example the body of the jack - is housed in the first open cavity 23 formed in the first frame 20.
  • the movable part of the linear actuator for example the piston of the jack, is able to move out of the first open cavity 23 to deploy the punch 40 in the direction Z'Z and able to move towards the first open cavity 23 in the direction ZZ 'to return the punch 40 in its retracted position.
  • control means control the first displacement means 43 of the punch.
  • the first displacement means 43 are in the form of a support carrying a thrust screw capable of cooperating with the punch 40 to move it in translation along the longitudinal axis Z'Z.
  • the drawing device 10 further comprises means for generating a magnetic field 60.
  • the means for generating a magnetic field 60 are arranged, at the bearing surface 41 of the punch 40, inside said punch.
  • the means for generating a magnetic field 60 are configured to create a concentrated magnetic field in a delimited space and over a very short period, as will be described later.
  • the means for generating a magnetic field 60 are in the form of a flat coil, for example spiral.
  • the flat coil is preferably arranged in a plane substantially parallel to the bearing surface 41 of the punch 40.
  • the means for generating a magnetic field 60 are preferably part of an assembly which further comprises an electrical energy storage unit and one or more switches (not shown).
  • the electrical energy storage unit is configured for and intended to store a moderate energy, for example of the order of a few kilojoules to a few tens of kilojoules (kJ).
  • the storage unit is a discharge capacitor bank.
  • the second frame 30 is in the form of a second hollow body delimiting a second open cavity 33.
  • the second open cavity 33 has a cylindrical shape, preferably of circular cross section.
  • the second hollow body is formed of an upper portion 31 and of a lateral portion 32 whose inner wall 321 delimits the second open cavity 33.
  • the second frame 30 is arranged relative to the first frame 20 so that the second open cavity 33 is intended to receive the punch 40, when the latter moves along its longitudinal axis Z'Z, in the direction Z'Z, to its deployed position.
  • a free end 322 of the lateral portion 32 of the hollow body of the second frame 30 is substantially vis-à-vis a free end 222 of the lateral portion 22 of the first hollow body of the first frame 20.
  • the second hollow body and the punch 40 have dimensions such that the punch 40 can move, in translation, freely in the second open cavity 33 and allow the passage of the blank 50, in its thickness, between the inner wall 321 of the second open cavity 33 and the lateral surface 42 of the punch 40.
  • the side surface 42 of the punch 40 and the side wall 32 of the second hollow cavity 33 are of substantially complementary shape, the thickness of the final stamped piece and a set of operation.
  • the second open cavity 33 is cylindrical, of circular cross section, with a diameter greater than the outside diameter of the punch.
  • a longitudinal axis of the second open cavity 33 coincides with the longitudinal axis of the punch 40.
  • the stamping device further comprises an anvil 70.
  • the anvil 70 is housed in the second open cavity 33. Said anvil is movable in the second open cavity 33. The anvil is movable in translation along the longitudinal axis Z'Z, second displacement means 72 are configured to move the anvil 70 in translation in the second open cavity 33.
  • the second moving means 72 are actuated manually or automatically.
  • the second displacement means 72 comprise at least one linear, hydraulic or pneumatic actuator, such as a jack operating between the second frame 20 and the anvil 70.
  • the part fixed linear actuator - for example the body of the jack - is housed in the second open cavity 33.
  • the moving part of the linear actuator for example the piston of the jack, is able to move in the second open cavity 33 for moving the anvil 70 into said second cavity.
  • control means control the second displacement means 72 of the anvil 70.
  • the second displacement means 72 are in the form of a support carrying a thrust screw capable of cooperating with the anvil 70 to move it in translation along the axis ZZ '.
  • first 43 and second 72 moving means are similar.
  • the stamping device further comprises a matrix 80.
  • the matrix 80 is disposed at the free end 322 of the lateral portion 32 of the second frame 30.
  • the free end 322 of the lateral portion 32 of the second frame 30 forms a lower surface 81 of the matrix 80.
  • the lateral portion 32 of the second hollow body of the second frame 30 forms the die 80.
  • the anvil 70 and the matrix 80 are preferably made of a metallic material, for example steel, having a sufficient structural strength to contain the high pressures generated by the impact of the blank 50 on said anvil and said matrix, when of the stamping process which will be described later.
  • the punch 40, the anvil 70, the matrix 80 and the means for generating a magnetic field 60 are arranged relative to each other so that, in an initial position of the stamping device 10 (FIG. 1) , that is to say before the start of the stamping process, the blank 50 is positioned flat between said various elements.
  • the punch 40 is positioned so that its bearing surface 41, in a retracted or intermediate position of said punch, is intended to receive a portion of the first face 51 of the blank 50.
  • the bearing surface 41 of the blank is intended to receive a central portion of the first face 51 of the blank 50.
  • the anvil 70 and the means for generating a magnetic field 60 are arranged on either side of the blank. the same part of the blank 50.
  • the means for generating a field 60 are facing the first face 51 of the blank 50.
  • a lower surface 71 of the anvil 70 is vis-à-vis the second face 52 of the blank 50.
  • the lower surface 71 of the anvil 70 is disposed opposite the second face 52 of the blank 50, at another portion of the blank.
  • the lower surface 81 of the die 80 is disposed opposite the second face 52 of the blank 50, at a peripheral portion of said blank.
  • the lower surface 71 of the anvil 70 is disposed at a distance from the second face 52 of the blank 50.
  • the means for generating a magnetic field 60 are thus able and intended to print on the blank 50 a pressure mainly in the direction of the lower surface 71 of the anvil 70, according to the direction Z'Z.
  • the stamping device 10 comprises a blank holder 90.
  • the blank holder 90 is housed between the free ends 222, 322 of the lateral portions 22, 32 of the first and second bodies hollow. It is configured so that the blank is compressed between the blank clamp and the die, at the free end 322 of the lateral portion 32 of the second hollow body, when said blank is in position on the punch 40.
  • the blank greenhouse force and / or the clearance between the blank and the matrix will condition the swallowing of the blank during its shaping by preventing or limiting the formation of folds.
  • the blank holder 90 is held pressed against the free end 322 of the lateral portion 32 of the second frame 30 by compression means such as for example gas springs.
  • the blank 50 is intended to conform to the shape of the lower surface 71 of the anvil 70 and the inner wall 321 of the side portion 32 of the second frame 30 to form a deep bucket-type deep draw.
  • the bucket obtained may or may not have a flange flange.
  • the blank 50 is cut to the desired dimensions (length and width, or diameter, and thickness) in a sheet.
  • step a the blank 50 is positioned in the drawing device 10.
  • the blank 50 is positioned between the first frame 20 and the second frame 30, as illustrated in FIG.
  • the blank 50 is disposed on the one hand, at its central portion, on the punch 40.
  • the blank 50 is arranged so that its first face 51 bears against the surface of the blank. support 41 of the punch.
  • the blank 50 is arranged so that its second face 52 is opposite the lower surface 71 of the anvil 70.
  • the lower surface 71 of the anvil 70 is positioned at a distance e from the second face 52 of the blank 50.
  • the distance e defines the desired depth for the deformation of the blank at each discharge (described below).
  • the distance e is maximized so as to reduce the number of discharges and consequently the forming time.
  • the blank 50 is disposed on the other hand, at its peripheral portion, between the lower surface 81 of the matrix 80, therefore the free end 322 of the lateral portion 32 of the second pack 30i, and the free end 222 of the side portion 22 of the first frame 20.
  • the second face 52 of the blank 50 is disposed opposite the die 80, at a distance therefrom.
  • the first face 51 of the blank 50 is disposed facing the free end 222 of the lateral portion 22 of the first frame 20.
  • the punch 40 when the blank 50 has been deposited on the punch 40, said punch is moved, from its retracted position, in translation in the direction Z'Z, to shift the blank 50 so that the second side 52 of said blank, at the peripheral portion of the blank, is placed in the immediate vicinity, for example of the order of a millimeter, the free end 322 of the side portion 32 of the second frame 30, so the surface lower 81 of the matrix 80.
  • the stamping device 10 comprises a blank holder 90
  • the blank 50 is held in abutment against the free end 322 of the side portion 32 of the second frame 30 by said blank holder.
  • the method then comprises a second step, called step b), of deformation of the blank 50 by magneto-forming.
  • the central portion of the blank 50 located near the means for generating a magnetic field 60, is subjected to a magnetic field coming from said means for generating a magnetic field 60 so that an axial pressure is exerted against the first face 51 of the blank 50, and tightly press said blank against the lower surface 71 of the anvil 70.
  • the arrow illustrated in Figure 2 shows the direction of the axial pressure exerted on the blank 50.
  • the blank 50 is deformed accordingly to come to bear against the lower surface 71 of the anvil 70.
  • the means for generating a magnetic field 60 progressively deforms the central portion of the blank 50 so as to obtain a first depth stamp P1, less than a depth P of the stamping final sought.
  • the peripheral portion is pressed against the free end 322 of the lateral portion 32 of the second frame 30, thus against the lower surface 81 of the die 80.
  • the anvil 70 advantageously makes it possible to limit the impact of the discharge on the blank and to avoid a tear in it.
  • the blank 50 is deformed and has a first stamp.
  • a third step said step c), the punch 40 and the anvil 70 are moved.
  • the punch 40 is moved by the first moving means 43, in the direction Z'Z, until the bearing surface 41 of the punch is pressed again against the first face 51 of the blank 50, so that the central portion of the blank 50 returns in the immediate vicinity of the means for generating a magnetic field 60.
  • the peripheral portion of the blank 50 is kept at a distance from the die 80, as illustrated in FIG.
  • the displacement of the punch 40 is made in the same direction as the direction of displacement of the central portion of the blank 50 during step b).
  • the anvil 70 is moved by the second moving means 72, in the Z'Z direction.
  • the relative displacement of the punch 40 and the anvil 70 relative to the matrix 80 is performed incrementally, preferably simultaneously.
  • the displacement of the punch 40 and that of the anvil 70 is not necessarily the same amount.
  • the anvil 70 is moved in the Z'Z direction by a sufficient distance so as to define the desired depth for the incremental deformation of the blank.
  • the relative movement of the punch 40 and the anvil 70 is made continuously.
  • the shaping of the blank 50 by the means for generating a magnetic field 60 can be regarded as instantaneous with respect to the displacement of the punch 40 and that of the anvil 70.
  • the duration of the displacement of the punch 40, and that of the displacement of the anvil 70 is generally very slow (of the order of one second) with respect to the duration of the magnetic pulse generated by the means for generating a magnetic field 60 (of the order a few micro seconds).
  • the second and third steps are performed simultaneously without modifying the result of said steps.
  • steps b) and c) are reproduced sequentially.
  • Steps b) and c) are reproduced until the depth P of the final stamped part desired is obtained.
  • said means for generating a magnetic field 60 advantageously exert an axial pressure on the central portion of the blank 50 in the direction of the anvil 70, coming off the board central of said blank on said anvil.
  • Said means for generating a magnetic field 60 also exert a radial pressure on the blank 50 in the direction of the die 80, against the inner wall 321 of the lateral portion 32 of the second frame 30, coming to press said blank against said inner wall.
  • the horizontal arrows illustrated in FIGS. 3 and 4 represent the direction of the radial pressure exerted on the blank 50. This radial pressure of the blank 50 against the inner wall 321 of the lateral portion 32 of the second frame 30 advantageously allows said blank to come perfectly fit the shape of said inner wall.
  • steps b) and c) depends in particular on the material constituting the blank, the desired depth of the stamped part.
  • the blank became a deep-drawn piece, of the bucket type, with or without flange flange.
  • the bucket is of the bucket type with no flange flange.
  • the present invention is not limited to the preferred embodiments described above by way of non-limiting examples and the variants mentioned. It also relates to the embodiments within the scope of the skilled person.
  • the present invention achieves the objectives it has set for itself.
  • it proposes a stamping device adapted to the production of stamped parts, particularly deep-drawn parts, without generating folds or tearing parts.
  • Such a stamping device and the associated stamping process makes it possible to work the part at high speeds, and advantageously to deform the blank without the risk of generating tears to the part that it is desired to obtain and with an excellent accuracy of setting in shape.
  • the invention also advantageously makes it possible to produce dropped edges.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'emboutissage d'un flan (50) pour la réalisation d'une pièce emboutie. Le dispositif comporte un poinçon (40) comportant une surface d'appui (41), une enclume (70), une matrice (80) et des moyens de génération d'un champ magnétique (60), disposé dans le poinçon, au niveau de la surface d'appui. Le dispositif est configuré, dans une position initiale, de telle sorte que : - la surface d'appui du poinçon reçoit une partie d'une première face du flan, - l'enclume et les moyens de génération d'un champ magnétique sont disposés de part et d'autre de la même partie du flan, les moyens de génération d'un champ magnétique (60) étant en vis-à-vis de la première face (51), et l'enclume (70) en vis-à-vis d'une seconde face (52) du flan, à distance de la seconde face, - la matrice (80) est disposée en vis-à-vis de la seconde face (52), au niveau d'une autre partie du flan. Les moyens de génération d'un champ magnétique sont configurés pour imprimer au flan une pression en direction de l'enclume, selon une direction Z'Z. Le dispositif comporte des premiers moyens de déplacement (43) du poinçon dans la direction Z'Z et des deuxièmes moyens de déplacement (72) de l'enclume dans la même direction.

Description

DISPOSITIF D’EMBOUTISSAGE INCRÉMENTAL PAR MAGNÉTO-FORMAGE
ET PROCÉDÉ ASSOCIÉ
Domaine de l’invention
La présente invention relève du domaine du formage, plus particulièrement de l’emboutissage.
La présente invention porte sur un dispositif et un procédé d’emboutissage de flans par impulsion magnétique pour la réalisation de pièces embouties, notamment de pièces dites à embouti profond.
Etat de la technique
Dans le domaine du formage, notamment métallique, l’emboutissage est une méthode très souvent choisie, car robuste et bien maîtrisée.
L'emboutissage est couramment utilisé dans l'industrie, notamment dans l'industrie automobile pour former notamment des panneaux d'habillage, comme un capot ou une porte d'un véhicule automobile, en raison des cadences élevées de production admissibles.
L’emboutissage est un procédé de formage consistant à obtenir par déformation plastique d’un flan, sous l’action d’une pression, une pièce de forme plus ou moins complexe.
Le dispositif d’emboutissage pour mettre en oeuvre ce procédé est composé essentiellement d’une matrice et d’un poinçon de forme quasi- complémentaire, entre lesquels est positionné le flan. L’obtention de la forme se fait par l’entraînement du flan sous l’action du poinçon dans la matrice. Le mouvement du flan est généralement contrôlé par un serre-flan, lui imposant une pression de retenue, dans le but de diminuer l’apparition de plis ou de déchirures sur la pièce emboutie finale.
Cependant, en présence d’une pièce difficile à mettre en forme, notamment une pièce à embouti profond, le choix de la force de serrage à imprimer au serre-flan s’avère difficile. Si la force de serre-flan est trop élevée, les plis sont supprimés mais le risque de déchirure est élevé. Si la force de serre-flan est trop faible, le risque de formation de plis est élevé. Pour réaliser des pièces à embouti profond, des alternatives au procédé d’emboutissage sont connues.
Parmi elles, on peut citer le procédé d’hydroformage. Dans ce procédé, les flans sont mis en forme par l’action d’un fluide sous pression.
Le dispositif d’hydroformage associé se compose d’une enceinte hermétiquement fermée formée en deux parties dont un moule creux présentant une empreinte complémentaire à la forme de la pièce que l’on souhaite obtenir. Le flan est placé à l’intérieur de l’enceinte. Une pression hydraulique est exercée sur celui-ci venant le plaquer contre l’empreinte du moule. Ce procédé de mise en forme quasi-statique présente l’avantage majeur de se dispenser de poinçon et de réaliser des formes complexes, notamment en contre-dépouille. Cependant, des pressions élevées sont indispensables au formage ce qui tend à nécessiter des presses de fort tonnage pour des pièces de grande dimension. De ce fait, ce procédé est surtout utilisé pour le formage de pièces tubulaires. Un des inconvénients du procédé est le temps de cycle, souvent de plusieurs dizaines de secondes du fait des temps de remplissage et de mise sous pression.
Parmi les procédés d'hydroformage existants, on peut citer le procédé d’électro-hydroformage, dit procédé EHF (de l’anglo-saxon Electro Hydraulic Forming), qui est, quant à lui, un procédé à haute vitesse de déformation. Un tel procédé présente de nombreux avantages, notamment une réduction importante du retour élastique et une formabilité accrue des métaux. Cependant, les inconvénients majeurs résident dans la nécessité de mettre en contact la pièce à former avec de l’eau (corrosion possible et séchage nécessaire) et la gestion de l’eau.
On peut également citer les procédés de mise en forme à chaud, tel que le procédé de formage superplastique, dit procédé SPF (de l’anglo-saxon Superplastic Forming). Ce procédé est basé sur la capacité de certains alliages, par exemple le titane, à supporter une déformation importante. Ces alliages, appelés par la suite alliages superplastiques, peuvent atteindre des allongements allant parfois au-delà de 1000% sous certaines conditions de température, de pression et de déformation alors que les alliages classiques se déforment généralement uniquement dans une gamme typique de quelques % à 50%.
Le dispositif de formage SPF associé se compose d’une enceinte fermée hermétiquement formée en deux parties dont un moule creux présentant une empreinte complémentaire à la géométrie externe finale de la pièce que l’on souhaite obtenir. Le flan est placé à l’intérieur de l’enceinte et maintenu fixement entre les deux parties. Un gaz sous pression est injecté dans l’enceinte et vient plaquer le flan, en le déformant, contre l’empreinte. La pression et la température, de l'ordre de 900°C pour des alliages de titane, doivent être parfaitement maîtrisées.
Les désavantages manifestes liés à ce dispositif de formage SPF et au procédé associé résident dans le temps de cycle, le coût et le fait que seuls certains matériaux sont utilisables.
Exposé de l’invention
La présente invention a notamment pour objectif de remédier à tout ou partie des limitations des solutions de l’art antérieur, notamment celles exposées ci-avant, en proposant une solution qui permette l’obtention de pièces embouties, et notamment des pièces à embouti profond.
A cet effet, l’invention vise en premier lieu un dispositif d’emboutissage d’un flan pour la réalisation d’une pièce emboutie comportant :
- un poinçon comportant une surface d’appui,
- une enclume,
- une matrice,
- des moyens de génération d’un champ magnétique, disposé dans le poinçon, au niveau de la surface d’appui.
Par le terme de flan, on désigne une plaque mince, notamment en matériau métallique. Une plaque est dite mince lorsqu’une de ses dimensions est nettement inférieure aux deux autres, typiquement d’au moins un ordre de grandeur. Dans une position initiale, c’est-à-dire avant la phase d’emboutissage, le dispositif d’emboutissage est configuré de telle sorte que :
- la surface d’appui du poinçon est destinée à recevoir une partie d’une première face du flan,
- l’enclume et les moyens de génération d’un champ magnétique sont destinés à être disposés de part et d’autre de la même partie du flan.
Les moyens de génération d’un champ magnétique sont en vis-à-vis de la première face. L’enclume est en vis-à-vis d’une seconde face du flan, opposée à la première face, à distance de ladite seconde face. La matrice est destinée à être disposée en vis-à-vis de la seconde face, au niveau d’une autre partie du flan.
Les moyens de génération d’un champ magnétique sont destinés à et configurés pour imprimer au flan une pression en direction de l’enclume, selon une direction Z’Z.
Le dispositif d’emboutissage comporte des premiers moyens de déplacement agencés pour déplacer le poinçon, relativement à la matrice, dans la direction Z’Z. Le poinçon est avantageusement déplacé en translation.
Le dispositif d’emboutissage comporte des deuxièmes moyens de déplacement agencés pour déplacer l’enclume, relativement à la matrice, dans la direction Z’Z.
Le poinçon, l’enclume et la matrice sont de préférence réalisés dans un matériau métallique pour contenir les fortes pressions générées par les moyens de génération d’un champ magnétique.
Le dispositif d’emboutissage selon l’invention se différentie des dispositifs d’emboutissage classiques en ce qui l’emboutissage n’est pas réalisé par le poinçon lui-même, mais par les moyens de génération d’un champ magnétique.
De même, les moyens de génération d’un champ magnétique sont utilisés différemment du cadre classique d’un procédé de magnéto-formage qui forme l’ensemble du flan en une seule fois. Les moyens de génération d’un champ magnétique sont agencés de sorte à ne générer des impulsions magnétiques que sur une partie du flan. Le déplacement relatif du poinçon par rapport aux moyens de génération permet de déplacer la zone du flan qui sera touchée par les impulsions magnétiques.
Un tel dispositif permet ainsi avantageusement de travailler à haute vitesse de déformation en expansion, avec les avantages que peut apporter le magnétoformage, tels que l’obtention de rayons de courbure inférieurs à 2mm, de gravures fines, ou de tolérances serrées, ainsi que l’évitement de la fissuration ou du déchirement du matériau dans les zones à fort allongement, notamment pour l’aluminium.
Un tel dispositif d’emboutissage est ainsi particulièrement adapté à la réalisation de pièces embouties, notamment des pièces à embouties profond, sans générer de déchirures à la pièce.
Il est également adapté à la réalisation de bords tombés, avec les avantages du magnétoformage cités ci-dessus.
Suivant des modes de mise en oeuvre préférés, l’invention répond en outre aux caractéristiques suivantes, mises en œuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes.
Selon des modes de réalisation préférés, les premiers moyens de déplacement comportent un actionneur linéaire.
Selon des modes de réalisation préférés, afin d’obtenir une bonne efficacité du procédé, les moyens de génération d’un champ magnétique se présentent sous la forme d’une bobine plate, par exemple en spirale. La bobine est disposée sensiblement dans un plan parallèle à la surface d’appui du poinçon.
Selon des modes de réalisation préférés, le dispositif d’emboutissage comporte un serre-flan configuré pour maintenir l’autre partie du flan contre la matrice, pour imposer une pression de retenue au mouvement du flan, contre la matrice afin de limiter la formation de plis.
L’invention est également relative à un procédé d’emboutissage par impulsion magnétique d’un flan pour la réalisation d’une pièce emboutie, à partir d’un dispositif d’emboutissage conforme à au moins l’un de ses modes de réalisation. Le procédé comporte les étapes de : a) positionnement du flan dans le dispositif d’emboutissage, b) soumission du flan à un champ magnétique provoqué par les moyens de génération d’un champ magnétique de sorte qu’une pression s’exerce sur la première face du flan selon la direction Z’Z et vient plaquer ledit flan contre l’enclume,
c) déplacement du poinçon par les premiers moyens de déplacement et de l’enclume par les deuxièmes moyens de déplacement, relativement à la matrice, selon la direction Z’Z,
les étapes b) et c) étant répétées, préférentiellement de manière synchronisée, jusqu’à l’obtention de la forme souhaitée pour la pièce emboutie finie.
Par synchronisée, on entend que les étapes sont réalisées soit successivement, l’une après l’autre, soit simultanément.
Au fur et à mesure du déplacement du poinçon, une impulsion magnétique est générée par les moyens de génération d’un champ magnétique, exerçant, d’une part, une pression axiale sur le flan en direction de l’enclume, venant plaquer ledit flan sur ladite enclume, et d’autre part, une pression radiale sur le flan en direction de la matrice, venant plaquer ledit flan sur ladite matrice.
Cette double pression, axiale et radiale, permet avantageusement de déformer le flan, sans risque de générer des déchirures à la pièce que l’on souhaite obtenir et avec une excellente précision de mise en forme.
Présentation des figures
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-après, donnée à titre d’exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures qui représentent :
Figure 1 à 4, des vues schématiques en coupe d’un mode de réalisation d’un dispositif d’emboutissage selon l’invention montrant les étapes successives d’emboutissage d’un flan,
Figure 5, une vue schématique équivalente à la figure 1 illustrant un mode particulier du dispositif d’emboutissage avec un serre-flan. Dans ces figures, des références identiques d’une figure à une autre désignent des éléments identiques ou analogues. Pour des raisons de clarté, les éléments représentés ne sont pas à l’échelle, sauf mention contraires.
Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention
Un dispositif d’emboutissage 10, tel qu’illustré sur les figures 1 à 4, est destiné à l’emboutissage de flans 50, en vue de réaliser des pièces embouties, notamment des pièces à embouti profond.
Dans un exemple de réalisation, les flans 50 sont réalisés dans un matériau métallique, tel que l’acier.
Le flan 50 présente une première face 51 et une seconde face 52, opposée à la première.
Dans un exemple préféré de réalisation, non limitatif de l’invention, le dispositif d’emboutissage 10, tel que représenté en coupe sur les figures 1 à 4, est adapté à la réalisation de godets. Par godet, on entend une pièce emboutie présentant une forme cylindrique creuse, avec ou sans rebord en collerette.
L’homme comprendra aisément que l’enseignement de la présente invention est transposable à d’autres formes de réalisation.
Dans la présente description, les termes tels que supérieur, inférieur, haut, bas, gauche, droit sont utilisés par souci de simplicité, en se référant à l'orientation des différents éléments présentés sur les figures 1 à 4. Toutefois, sauf indications contraires, ces termes caractérisent seulement la disposition relative de ces éléments, après une rotation imaginaire éventuelle par rapport à l'orientation effective de l'ensemble dans l'espace.
Le dispositif d’emboutissage 10 comporte un premier bâti 20 et un deuxième bâti 30. Le premier bâti 20 peut représenter une partie inférieure du dispositif d’emboutissage et le deuxième bâti 30, une partie supérieure, comme illustré sur les figures. A titre de variante, et sans se départir du cadre de l’invention, le premier bâti 20 peut représenter une partie supérieure, gauche ou droite, du dispositif d’emboutissage et le deuxième bâti 30, respectivement une partie inférieure, droite ou gauche. Premier bâti
Le premier bâti 20 se présente sous la forme d’un premier corps creux délimitant une première cavité ouverte 23, de préférence centrale.
Dans une forme particulière de réalisation, la première cavité ouverte 23 présente une forme cylindrique, de préférence de section transversale circulaire.
Comme illustré sur les figures 1 à 4, le premier corps creux est formé d’une partie inférieure 21 et d’une partie latérale 22 dont une paroi interne 221 délimite la première cavité ouverte 23.
Un poinçon 40 est disposé dans la première cavité ouverte 23.
Dans l’exemple particulier où la pièce emboutie finale souhaitée est un godet, le poinçon 40 se présente sous la forme d’un corps cylindrique, de préférence de section transversale circulaire, et d’axe longitudinal Z’Z.
Dans l’exemple des figures 1 à 4, l’axe longitudinal du poinçon 40 est un axe vertical, préférentiellement confondu avec un axe longitudinal de la première cavité ouverte 23.
Le poinçon 40 est de préférence plein et réalisé en matériau apte à contenir les fortes pressions générées par les moyens de génération d’un champ magnétique, par exemple un matériau métallique.
Ledit poinçon comporte une surface d’appui 41 et une surface latérale
42. La surface d’appui 41 est destinée à recevoir une partie du flan à emboutir. La surface latérale 42 est destinée à être en vis-à-vis de la paroi interne 221 de la partie latérale 22 du premier corps creux, lorsque ledit poinçon est positionné dans la première cavité ouverte 23.
Le poinçon 40 est mobile dans la première cavité ouverte 23. Le poinçon 40 est mobile en translation selon son axe longitudinal Z’Z entre :
- une position rétractée, dans laquelle ledit poinçon est situé dans la première cavité ouverte 23, et
- une position déployée, dans laquelle ledit poinçon est situé hors de la première cavité ouverte 23. Le poinçon 40 se déplace dans une direction Z’Z, vers sa position déployée. Le poinçon 40 se déplace dans une direction ZZ’, vers sa position rétractée.
Dans l’exemple de la figure 4, le poinçon 40 est illustré en position déployée.
Des premiers moyens de déplacement 43 sont configurés pour déplacer le poinçon 40 entre la position rétractée et la position déployée. Les premiers moyens de déplacement 43 sont actionnés manuellement ou de manière automatique.
Dans un exemple de réalisation, les premiers moyens de déplacement 43 comportent au moins un actionneur linéaire, hydraulique ou pneumatique, tel qu’un vérin opérant entre le premier bâti 20 et le poinçon 40. Dans cet exemple de réalisation, préférentiellement, la partie fixe de l'actionneur linéaire - par exemple le corps du vérin - est logé dans la première cavité ouverte 23 pratiquée dans le premier bâti 20. La partie mobile de l'actionneur linéaire, par exemple le piston du vérin, est apte à se déplacer hors de la première cavité ouverte 23 pour déployer le poinçon 40 dans la direction Z’Z et apte à se déplacer vers la première cavité ouverte 23 dans la direction ZZ’ pour ramener le poinçon 40 dans sa position rétractée. De manière particulièrement avantageuse, des moyens de commande commandent les premiers moyens de déplacement 43 du poinçon.
Dans une variante de réalisation, les premiers moyens de déplacement 43 se présentent sous la forme d’un support portant une vis de poussée apte à coopérer avec le poinçon 40 pour le déplacer en translation selon l’axe longitudinal Z’Z.
Le dispositif d’emboutissage 10 comporte en outre des moyens de génération d’un champ magnétique 60.
Les moyens de génération d’un champ magnétique 60 sont disposés, au niveau de la surface d’appui 41 du poinçon 40, à l’intérieur dudit poinçon.
Les moyens de génération d’un champ magnétique 60 sont configurés pour créer un champ magnétique concentré dans un espace délimité et sur une période très brève, comme il sera décrit ultérieurement. Dans un exemple préféré de réalisation, les moyens de génération d’un champ magnétique 60 se présentent sous la forme d’une bobine plate, par exemple en spirale. La bobine plate est préférentiellement disposée dans un plan sensiblement parallèle à la surface d’appui 41 du poinçon 40.
Les moyens de génération d’un champ magnétique 60 font de préférence partie intégrante d’un ensemble qui comporte en outre une unité de stockage d’énergie électrique et un ou plusieurs commutateurs (non représentés).
L’unité de stockage d’énergie électrique est configurée pour et destinée à emmagasiner une énergie modérée, par exemple de l’ordre de quelques kilojoules à quelques dizaines de kilojoules (kJ).
Dans un exemple préféré de réalisation, l’unité de stockage est une batterie de condensateurs de décharge.
Deuxième bâti
Le deuxième bâti 30 se présente sous la forme d’un deuxième corps creux délimitant une deuxième cavité ouverte 33.
Dans une forme particulière de réalisation, la deuxième cavité ouverte 33 présente une forme cylindrique, de préférence de section transversale circulaire.
Comme illustré sur les figures 1 à 4, le deuxième corps creux est formé d’une partie supérieure 31 et d’une partie latérale 32 dont une paroi interne 321 délimite la deuxième cavité ouverte 33.
Le deuxième bâti 30 est agencé par rapport au premier bâti 20 de façon telle que la deuxième cavité ouverte 33 est destinée à recevoir le poinçon 40, lorsque celui-ci se déplace selon son axe longitudinal Z’Z, dans la direction Z’Z, jusqu’à sa position déployée. Une extrémité libre 322 de la partie latérale 32 du corps creux du deuxième bâti 30 est sensiblement en vis-à-vis d’une extrémité libre 222 de la partie latérale 22 du premier corps creux du premier bâti 20.
Le deuxième corps creux et le poinçon 40 présentent des dimensions telles que le poinçon 40 peut se déplacer, en translation, librement dans la deuxième cavité ouverte 33 et permettre le passage du flan 50, dans son épaisseur, entre la paroi interne 321 de la deuxième cavité ouverte 33 et la surface latérale 42 du poinçon 40.
Dans une forme préférée de réalisation, la surface latérale 42 du poinçon 40 et la paroi latérale 32 de la deuxième cavité creuse 33 sont de forme quasi-complémentaire, à l’épaisseur de la pièce emboutie finale près et d’un jeu de fonctionnement.
Dans un exemple non limitatif de réalisation, lorsque le poinçon 40 se présente sous la forme d’un corps cylindrique, de section transversale circulaire, la deuxième cavité ouverte 33 est cylindrique, de section transversale circulaire, avec un diamètre supérieur au diamètre extérieur du poinçon.
Dans l’exemple des figures 1 à 4, et de manière préférée, un axe longitudinal de la deuxième cavité ouverte 33 est confondu avec l’axe longitudinal du poinçon 40.
Le dispositif d’emboutissage comporte en outre une enclume 70.
L’enclume 70 est logée dans la deuxième cavité ouverte 33. Ladite enclume est mobile dans la deuxième cavité ouverte 33. L’enclume est mobile en translation selon l’axe longitudinal Z’Z, Des deuxièmes moyens de déplacement 72 sont configurés pour déplacer l’enclume 70 en translation dans la deuxième cavité ouverte 33.
Les deuxièmes moyens de déplacement 72 sont actionnés manuellement ou de manière automatique.
Dans un exemple de réalisation, les deuxièmes moyens de déplacement 72 comportent au moins un actionneur linéaire, hydraulique ou pneumatique, tel qu’un vérin opérant entre le deuxième bâti 20 et l’enclume 70. Dans cet exemple de réalisation, préférentiellement, la partie fixe de l'actionneur linéaire - par exemple le corps du vérin - est logé dans la deuxième cavité ouverte 33. La partie mobile de l'actionneur linéaire, par exemple le piston du vérin, est apte à se déplacer dans la deuxième cavité ouverte 33 pour déplacer l’enclume 70 dans ladite deuxième cavité. De manière particulièrement avantageuse, des moyens de commande commandent les deuxièmes moyens de déplacement 72 de l’enclume 70.
Dans une variante de réalisation, les deuxièmes moyens de déplacement 72 se présentent sous la forme d’un support portant une vis de poussée apte à coopérer avec l’enclume 70 pour la déplacer en translation, selon l’axe ZZ’.
Dans un mode de réalisation préféré, les premiers 43 et deuxièmes 72 moyens de déplacement sont similaires.
Le dispositif d’emboutissage comporte en outre une matrice 80.
La matrice 80 est disposée au niveau de l’extrémité libre 322 de la partie latérale 32 du deuxième bâti 30. L’extrémité libre 322 de la partie latérale 32 du deuxième bâti 30 forme une surface inférieure 81 de la matrice 80.
Dans une forme préférée de réalisation, la partie latérale 32 du deuxième corps creux du deuxième bâti 30 forme la matrice 80.
L’enclume 70 et la matrice 80 sont préférentiellement réalisées dans un matériau métallique, par exemple de l’acier, présentant une résistance structurale suffisante permettant de contenir les fortes pressions générées par l’impact du flan 50 sur ladite enclume et ladite matrice, lors du procédé d’emboutissage qui sera décrit ultérieurement.
Le poinçon 40, l’enclume 70, la matrice 80 et les moyens de génération d’un champ magnétique 60 sont disposés les uns par rapport aux autres de telle sorte que, dans une position initiale du dispositif d’emboutissage 10 (figure 1 ), c'est-à-dire avant le début du procédé d’emboutissage, le flan 50 est positionné à plat entre lesdits divers éléments.
Plus précisément, le poinçon 40 est positionné de sorte que sa surface d’appui 41 , dans une position rétractée ou intermédiaire dudit poinçon, est destinée à recevoir une partie de la première face 51 du flan 50. Dans l’exemple illustré par la figure 1 , la surface d’appui 41 du flan est destinée à recevoir une partie centrale de la première face 51 du flan 50. L’enclume 70 et les moyens de génération d’un champ magnétique 60 sont disposés de part et d’autre de la même partie du flan 50. Les moyens de génération d’un champ magnétique 60 sont en vis-à-vis de la première face 51 du flan 50. Une surface inférieure 71 de l’enclume 70 est en vis-à-vis de la seconde face 52 du flan 50.
La surface inférieure 71 de l’enclume 70 est disposée en vis-à-vis de la seconde face 52 du flan 50, au niveau d’une autre partie du flan. Dans l’exemple illustré par la figure 1 , la surface inférieure 81 de la matrice 80 est disposée en vis-à-vis de la seconde face 52 du flan 50, au niveau d’une partie périphérique dudit flan.
La surface inférieure 71 de l’enclume 70 est disposée à distance de la seconde face 52 du flan 50.
Préférentiellement, tel qu’illustré sur la figure 1 , les moyens de génération d’un champ magnétique 60, tels que positionnés, sont ainsi aptes et destinés à imprimer au flan 50 une pression principalement en direction de la surface inférieure 71 de l’enclume 70, selon la direction Z’Z.
Dans un mode de réalisation, illustré sur la figure 5, le dispositif d’emboutissage 10 comporte un serre-flan 90. Le serre-flan 90 est logé entre les extrémités libres 222, 322 des parties latérales 22, 32 des premier et deuxième corps creux. Il est configuré pour que le flan soit comprimé entre le serre flan et la matrice, au niveau de l’extrémité libre 322 de la partie latérale 32 du deuxième corps creux, lorsque ledit flan est en position sur le poinçon 40. L’ajustement de la force de serre flan et/ou du jeu entre le serre flan et la matrice va conditionner l’avalement du flan lors de sa mise en forme en empêchant ou en limitant la formation de plis.
Dans un exemple de réalisation, le serre-flan 90 est maintenu plaqué contre l’extrémité libre 322 de la partie latérale 32 du deuxième bâti 30 par des moyens de compression tels que par exemple des ressorts à gaz.
Un exemple de procédé d’emboutissage est à présent décrit.
Le flan 50 est destiné à venir se conformer à la forme de la surface inférieure 71 de l’enclume 70 et à la paroi interne 321 de la partie latérale 32 du deuxième bâti 30 pour former un embouti profond, de type godet. Le godet obtenu peut comporter ou non un rebord en collerette. Dans une étape préalable, le flan 50 est découpé, aux dimensions souhaitées (longueur et largeur, ou diamètre, et épaisseur), dans une tôle.
Dans une première étape, dite étape a), le flan 50 est positionné dans le dispositif d’emboutissage 10.
Le flan 50, de forme sensiblement plate, est positionné entre le premier bâti 20 et le deuxième bâti 30, comme illustré sur la figure 1.
Dans un mode de mise en oeuvre, le flan 50 est disposé d’une part, au niveau de sa partie centrale, sur le poinçon 40. Le flan 50 est disposé de sorte que sa première face 51 vienne en appui contre la surface d’appui 41 du poinçon.
Le flan 50 est disposé de sorte que sa seconde face 52 est en vis-à- vis de la surface inférieure 71 de l’enclume 70. La surface inférieure 71 de l’enclume 70 est positionnée à une distance e de la seconde face 52 du flan 50.
La distance e définit la profondeur souhaitée pour la déformation du flan à chaque décharge (décrit ci-après). La distance e est maximisée de sorte à réduire le nombre de décharges et par conséquent le temps de formage.
Le flan 50 est disposé d’autre part, au niveau de sa partie périphérique, entre la surface inférieure 81 de la matrice 80, donc l’extrémité libre 322 de la partie latérale 32 du deuxième bât 30i, et l’extrémité libre 222 de la partie latérale 22 du premier bâti 20. La seconde face 52 du flan 50 est disposée face à la matrice 80, à distance de celle-ci. La première face 51 du flan 50 est disposée face à l’extrémité libre 222 de la partie latérale 22 du premier bâti 20.
Dans un exemple de mise en œuvre, lorsque le flan 50 a été déposé sur le poinçon 40, ledit poinçon est déplacé, à partir de sa position rétractée, en translation selon la direction Z’Z, pour décaler le flan 50 de sorte que la seconde face 52 dudit flan, au niveau de la partie périphérique du flan, se place à proximité immédiate, par exemple de l’ordre du millimètre, de l’extrémité libre 322 de la partie latérale 32 du deuxième bâti 30, donc de la surface inférieure 81 de la matrice 80. Lorsque le dispositif d’emboutissage 10 comporte un serre-flan 90, le flan 50 est maintenu en appui contre l’extrémité libre 322 de la partie latérale 32 du deuxième bâti 30 par ledit serre-flan.
Le procédé comporte ensuite une deuxième étape, dite étape b), de déformation du flan 50 par magnéto-formage.
La partie centrale du flan 50, située à proximité des moyens de génération d’un champ magnétique 60, est soumise à un champ magnétique provenant desdits moyens de génération d’un champ magnétique 60 de sorte qu’une pression, axiale, s’exerce contre la première face 51 du flan 50, et vient plaquer étroitement ledit flan contre la surface inférieure 71 de l’enclume 70. La flèche illustrée sur la figure 2 représente la direction de la pression axiale exercée sur le flan 50.
Le flan 50 se déforme en conséquence pour venir s’appuyer contre la surface inférieure 71 de l’enclume 70.
Lors de cette étape b) représentée sur la figure 2, les moyens de génération d’un champ magnétique 60 déforme progressivement la partie centrale du flan 50 de façon à obtenir un premier embouti de profondeur P1 , inférieure à une profondeur P de l’embouti final recherché. La partie périphérique est plaquée contre l’extrémité libre 322 de la partie latérale 32 du deuxième bâti 30, donc contre la surface inférieure 81 de la matrice 80.
L’enclume 70 permet avantageusement de limiter l’impact de la décharge sur le flan et d’éviter une déchirure de celui-ci.
A l’issue de cette étape b), le flan 50 est déformé et présente un premier embouti.
Dans une troisième étape, dite étape c), le poinçon 40 et l’enclume 70 sont déplacés.
Le poinçon 40 est déplacé par les premiers moyens de déplacement 43, dans la direction Z’Z, jusqu’à ce que la surface d’appui 41 du poinçon est plaquée à nouveau contre la première face 51 du flan 50, de sorte que la partie centrale du flan 50 revienne à proximité immédiate des moyens de génération d’un champ magnétique 60. La partie périphérique du flan 50 est maintenue à distance de la matrice 80, comme illustré sur la figure 3. Le déplacement du poinçon 40 est réalisé dans la même direction que la direction du déplacement de la partie centrale du flan 50 lors de l’étape b).
L’enclume 70 est déplacée par les deuxièmes moyens de déplacement 72, dans la direction Z’Z.
Dans un exemple de mise en oeuvre, le déplacement relatif du poinçon 40 et de l’enclume 70 par rapport à la matrice 80 est réalisé de manière incrémentale, de préférence simultanément.
Le déplacement du poinçon 40 et celui de l’enclume 70 n’est pas nécessairement de la même quantité.
L’enclume 70 est déplacée dans la direction Z’Z d’une distance suffisante de sorte à définir la profondeur souhaitée pour la déformation incrémentale du flan.
Dans un exemple de mise en œuvre, le déplacement relatif du poinçon 40 et de l’enclume 70 est réalisé de manière continue. La mise en forme du flan 50 par les moyens de génération d’un champ magnétique 60 peut être considérée comme instantanée par rapport au déplacement du poinçon 40 et à celui de l’enclume 70. En effet, la durée du déplacement du poinçon 40, et celle du déplacement de l’enclume 70, est généralement très lente (de l’ordre de la seconde) par rapport à la durée de l’impulsion magnétique générée par les moyens de génération d’un champ magnétique 60 (de l’ordre de quelques micro secondes). Dans le cas particulier de ce mode de mise en œuvre, les deuxième et troisième étapes sont réalisées simultanément sans modifier le résultat desdites étapes.
Dans une quatrième étape, les étapes b) et c) sont reproduites séquentiellement.
Les étapes b) et c) sont reproduites jusqu’à l’obtention de la profondeur P de la pièce emboutie finale que l’on souhaite obtenir.
Au fur et à mesure du déplacement relatif du poinçon 40 et de l’enclume 70 par rapport à la matrice 80, lesdits moyens de génération d’un champ magnétique 60 exercent avantageusement une pression axiale sur la partie centrale du flan 50 en direction de l’enclume 70, venant plaquer la partie centrale dudit flan sur ladite enclume. Lesdits moyens de génération d’un champ magnétique 60 exercent également une pression radiale sur le flan 50 en direction de la matrice 80, contre la paroi interne 321 de la partie latérale 32 du deuxième bâti 30, venant plaquer ledit flan contre ladite paroi interne. Les flèches horizontales illustrées sur les figures 3 et 4 représentent la direction de la pression radiale exercée sur le flan 50. Cette pression radiale du flan 50 contre la paroi interne 321 de la partie latérale 32 du deuxième bâti 30, permet avantageusement audit flan de venir épouser parfaitement la forme de ladite paroi interne.
Le nombre d’itérations des étapes b) et c) dépend notamment du matériau constituant le flan, de la profondeur souhaitée de la pièce emboutie.
A l’issue du procédé d’emboutissage, le flan est devenu une pièce à embouti profond, du type godet, avec ou sans rebord en collerette.
Dans l’exemple de la figure 4, le godet est du type godet sans rebord en collerette.
La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation préférées décrites ci-dessus à titres d’exemples non limitatifs et aux variantes évoquées. Elle concerne également les variantes de réalisation à la portée de l’homme du métier.
La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs qu’elle s’était fixés. En particulier, elle propose un dispositif d’emboutissage adapté à la réalisation de pièces emboutie, notamment de pièces à embouti profond, sans générer de plis ni de déchirures à la pièce. Un tel dispositif d’emboutissage et du procédé d’emboutissage associé permet de travailler la pièce à hautes vitesses, et avantageusement de déformer le flan sans risque de générer des déchirures à la pièce que l’on souhaite obtenir et avec une excellente précision de mise en forme.
L’invention permet également avantageusement de réaliser des bords tombés.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d’emboutissage (10) d’un flan (50) pour la réalisation d’une pièce emboutie comportant :
- un poinçon (40) comportant une surface d’appui (41 ),
- une enclume (70),
- une matrice (80),
- des moyens de génération d’un champ magnétique (60), disposé dans le poinçon (40), au niveau de la surface d’appui (41 ), ledit dispositif d’emboutissage étant configuré, dans une position initiale, de telle sorte que :
- la surface d’appui (41 ) du poinçon (40) est destinée à recevoir une partie d’une première face (51 ) du flan (50),
- l’enclume (70) et les moyens de génération d’un champ magnétique (60) sont destinés à être disposés de part et d’autre de la même partie du flan (50),
les moyens de génération d’un champ magnétique (60) étant en vis-à-vis de la première face (51 ), et l’enclume (70) en vis-à-vis d’une seconde face (52) du flan (50), opposée à la première face (51 ), à distance de ladite seconde face,
- la matrice (80) est destinée à être disposée en vis-à-vis de la seconde face (52), au niveau d’une autre partie du flan (50), lesdits moyens de génération d’un champ magnétique (60) étant destinés à et configurés pour imprimer au flan (50) une pression en direction de l’enclume (70), selon une direction Z’Z,
le dispositif d’emboutissage comportant des premiers moyens de déplacement (43) agencés pour déplacer le poinçon (40), relativement à la matrice (80), dans la direction Z’Z,
et des deuxièmes moyens de déplacement (72) agencés pour déplacer l’enclume (70), relativement à la matrice (80), dans la direction Z’Z.
2. Dispositif d’emboutissage (10) selon la revendication 1 dans lequel les premiers moyens de déplacement (43) comportent un actionneur linéaire.
3. Dispositif d’emboutissage (10) selon l’une des revendications précédentes dans lequel les moyens de génération d’un champ magnétique (60) se présentent sous la forme d’une bobine plate.
4. Dispositif d’emboutissage (10) selon l’une des revendications précédentes comportant un serre-flan (90) configuré pour maintenir l’autre partie du flan (50) contre la matrice.
5. Procédé d’emboutissage par impulsion magnétique d’un flan (50) pour la réalisation d’une pièce emboutie, à partir d’un dispositif d’emboutissage (10) conforme à l’une des revendications 1 à 4, comportant les étapes de :
a) positionnement du flan (50) dans le dispositif d’emboutissage
(10),
b) soumission du flan (50) à un champ magnétique provoqué par les moyens de génération d’un champ magnétique (60) de sorte qu’une pression s’exerce sur la première face (52) du flan (50) selon la direction Z’Z et vient plaquer ledit flan contre l’enclume (70),
c) déplacement du poinçon (40) par les premiers moyens de déplacement (43) et de l’enclume (70) par les deuxièmes moyens de déplacement (72), relativement à la matrice (80), selon la direction Z’Z,
les étapes b) et c) étant répétées jusqu’à l’obtention de la forme souhaitée pour la pièce emboutie finie.
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