FR2668727A1 - Device enabling drawn containers to be easily extracted, and its use - Google Patents

Device enabling drawn containers to be easily extracted, and its use Download PDF

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FR2668727A1
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FR
France
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die
container
drawn
containers
chamber
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FR9014091A
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Meneghin Rene
Wattier Jean-Mary
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Constellium Issoire SAS
Original Assignee
Pechiney Rhenalu SAS
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D45/00Ejecting or stripping-off devices arranged in machines or tools dealt with in this subclass
    • B21D45/06Stripping-off devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/18Lubricating, e.g. lubricating tool and workpiece simultaneously

Abstract

The invention relates to a device enabling drawn containers to be easily extracted after deep-drawing (stamping) or after impact extrusion, these containers being previously coated with a plastic or a metal. The device according to the invention consists of a semi-sealed (semi-impermeable) chamber (1) located upstream of at least one of the drawing dies (3) and fitted with inlets (2) and outlets (12) for the lubricant (9). It contains a sleeve (5) which delimits, together with the external surface (14) of the container being drawn (6), a long, narrow annular space. The lubricant used is preferably water. This device enables drawn containers to be easily extracted without damage ("roll-back") and/or enables greater reductions to be obtained or materials to be used which are harder than those used in the prior art.

Description

DISPOSITIF PERMETTANT L'EXTRACTION AISEE
DE RECIPIENTS ETIRES ET SON UTILISATION
L'invention concerne un dispositif permettant l'extraction aisée de récipients étirés après emboutissage ou après filage par choc, préalablement revêtus ou non d'une matière plastique ou d'un métal.
DEVICE FOR EASY EXTRACTION
OF STRETCHED CONTAINERS AND USE THEREOF
The invention relates to a device for easy extraction of drawn containers after stamping or after impact spinning, previously coated or not with a plastic or a metal.

Le problème posé est celui de l'extraction sans dommages après étirage du récipient étiré, celle-ci se faisant avec difficultés, particulièrement lorsque le rapport hauteur (H) sur diamètre (D) est élevé et/ou l'épaisseur de paroi latérale (e) est faible.The problem posed is the undamaged extraction after drawing of the drawn container, which is made with difficulty, particularly when the ratio height (H) to diameter (D) is high and / or the sidewall thickness ( e) is weak.

Ce défaut dénommé "roll-back" en anglais se produit lors de l'extraction du récipient étiré sur le poinçon, par l'extracteur, et se présente sous la forme d'un plissage en accordéon du corps du récipient ou par un roulage de son bord libre ou encore, dans les cas les plus graves, par des déchirures longitudinales du corps du récipient et roulage des languettes intermédiaires en forme de "pétales"; il résulte d'un effet de frettage et/ou d'adhérence du corps du récipient sur le poinçon lors de l'étirage.This defect called "roll-back" in English occurs during the extraction of the container stretched on the punch, by the extractor, and is in the form of an accordion pleating of the body of the container or by a rolling of its free edge or, in the most serious cases, by longitudinal tears of the body of the container and rolling intermediate tongues shaped "petals"; it results from a shrinking effect and / or adhesion of the body of the container on the punch during the drawing.

Ce défaut est encore plus accentué dans le cas d'étirage de récipients revêtus intérieurement d'une matière organique telle qu'une matière plastique, laquelle présente un retour élastique qui accentue le frettage.This defect is even more accentuated in the case of stretching containers coated internally with an organic material such as plastic, which has a springback which accentuates the hooping.

On a essayé de remédier à ce défaut de diverses manières, cependant les résultats obtenus restent insuffisants et/ou aléatoires - en augmentant la lubrification à l'interface récipient/poinçon par tout
moyen connu. Cependant cette solution présente les limitations
suivantes
Elle ne permet pas d'obtenir des taux de réduction d'épaisseurs
élevés donc limitation du rapport r d'étirage (par exemple jusqu'à
une valeur maximale r =(E-e)/ExlOO= 20 avec e su,15 mm pour des
boites Aluminium) et de la valeur de H/D obtenue;
cdté filière, la lubrification améliorée entraîne une surface étirée
extérieure rugeuse d'aspect mat, plutôt que lisse et brillante, alors
que ce dernier état de surface est le plus souvent recherché;; - en utilisant un poinçon en métal dur (carbure de W) au lieu d'un
poinçon en acier (module élastique : 500 GPa au lieu de 200 GPa); - en utilisant un poinçon creux déformable, sous haute pression
hydraulique lors de l'étirage et en supprimant la pression avant
extraction du récipient.
We have tried to remedy this defect in various ways, however the results obtained remain insufficient and / or random - by increasing the lubrication at the container / punch interface by any
known way. However this solution presents the limitations
following
It does not allow to obtain thickness reduction rates
so high limitation of the ratio r of stretching (for example up to
a maximum value r = (Ee) / Ex100 = 20 with e su, 15 mm for
aluminum boxes) and the value of H / D obtained;
In the die industry, improved lubrication results in a stretched surface
rough surface of matte appearance, rather than smooth and shiny, then
that this last surface state is most often sought; - using a hard metal punch (W carbide) instead of a
steel punch (elastic modulus: 500 GPa instead of 200 GPa); - using a deformable hollow punch under high pressure
hydraulic when stretching and removing the pressure before
extraction of the container.

Cependant cette solution est mécaniquement complexe, difficile à mettre en oeuvre et coûteuse.However this solution is mechanically complex, difficult to implement and expensive.

- en assistant l'extraction par pression d'un fluide, de préférence
liquide, à travers le poinçon; cependant cette pression est limitée par
la tenue du fonds et s'avère souvent insuffisante pour une extraction
correcte.
- by assisting the extraction by pressure of a fluid, preferably
liquid, through the punch; however this pressure is limited by
the holding of the fund and is often insufficient for an extraction
correct.

La demanderesse consciente de ces difficultés a cherché à remédier aux inconvénients reportés ci-dessus.The plaintiff aware of these difficulties has sought to remedy the disadvantages reported above.

Nous rappelons pour mémoire qu'une machine d'étirage de récipient se compose essentiellement de plusieurs filières coaxiales de diamètres décroissants et d'un poinçon axial, généralement cylindrique, ce dernier poussant successivement l'ébauche à travers les filières dans lesquelles sa paroi latérale est amincie et étirée (allongée); sur les machines industrielles courantes, ces filières sont généralement au nombre de 3.As a reminder, a container stretching machine consists essentially of several coaxial dies of decreasing diameters and an axial punch, generally cylindrical, the latter successively pushing the blank through the dies in which its side wall is thinned and stretched (elongated); on current industrial machines, these sectors are generally 3 in number.

Le dispositif suivant l'invention est donc constitué d'une chambre placée à l'amont d'au moins l'une des filières d'étirage, de façon semi-étanche, munie d'une ouverture d'arrivée du lubrifiant et d'une ouverture d'évacuation.The device according to the invention therefore consists of a chamber placed upstream of at least one of the drawing dies, in a semi-sealed manner, provided with a lubricant inlet opening and a an evacuation opening.

La caractéristique essentielle de l'invention est que cette chambre contient un manchon, contigu à la filière d'étirage, et qui délimite avec le poinçon entouré du récipient en cours d'étirage, un espace annulaire long et étroit. Si 1 est sa longueur et j son épaisseur, on doit avoir
o de préférence
25 e jO s 100 gm 3 S 1 l < 50 mm
o
De façon surprenante, avec ce dispositif placé sur la dernière filière d'étirage, le récipient étiré peut être extrait de façon aisée du poinçon.
The essential feature of the invention is that this chamber contains a sleeve, contiguous to the drawing die, and which delimits with the punch surrounded by the container being drawn, a long and narrow annular space. If 1 is its length and thickness, one must have
o preferably
25 days 100 gm 3 S 1 l <50 mm
o
Surprisingly, with this device placed on the last drawing die, the drawn container can be easily extracted from the punch.

Cet outillage peut être utilisé de diverses manières
Il peut être utilisé sur la dernière filière d'étirage,-celle-ci imposant soit une réduction d'épaisseur notable comprise entre 20 et 45% soit une faible réduction de l'épaisseur (skin-pass) avec
1 S r% < 10
On peut aussi combiner les deux utilisations et placer un dispositif sur la dernière et l'avant-dernière filière d'étirage qui sont alors contiguës, la dernière filière assurant le skin-pass.
This tool can be used in various ways
It can be used on the last stretching die, which imposes either a significant reduction in thickness between 20 and 45% or a small reduction in thickness (skin-pass) with
1 S r% <10
We can also combine the two uses and place a device on the last and the last but one stretching die which are then contiguous, the last channel ensuring the skin pass.

Il peut être aussi utilisé sur plusieurs filières successives.It can also be used on several successive channels.

Le dispositif selon l'invention sera mieux compris à l'aide de l'exemple suivant illustré par la fig.1 qui représente une vue en coupe axiale du dispositif, et la fig.2 qui donne les résultats de l'exemple 1.The device according to the invention will be better understood with the aid of the following example illustrated in FIG. 1 which represents an axial sectional view of the device, and FIG. 2 which gives the results of Example 1.

Le dispositif comporte donc une chambre 1 munie d'une ouverture 2 d'introduction du lubrifiant 9, fixée à l'amont de la filière d'étirage 3 par des vis 4 (non représentées); elle est munie d'une ouverture d'évacuation 12. Cette chambre est fermée à l'amont par une paroi 13 et contient un manchon 5 qui délimite avec la surface extérieure 14 du récipient 6 en cours d'étirage, situé sur le poinçon 7, un espace annulaire 10 d'épaisseur j et de longueur lo; le repère 11 schématise 1'extracteur.The device therefore comprises a chamber 1 provided with an opening 2 for introducing the lubricant 9, fixed upstream of the drawing die 3 by screws 4 (not shown); it is provided with an exhaust opening 12. This chamber is closed upstream by a wall 13 and contains a sleeve 5 which delimits with the outer surface 14 of the container 6 being drawn, located on the punch 7 an annular space 10 of thickness j and of length lo; 11 denotes schematically the extractor.

Le dispositif est complété par exemple par un joint torique 8 situé entre la chambre 1 et la paroi 14 du récipient 6. La paroi 13 peut être remplacée par la bague de guidage (non représentée) située après la filière amont, et qui présente un jeu positif par rapport à la surface externe du corps de boîte de quelques centièmes de mm.The device is completed for example by an O-ring 8 located between the chamber 1 and the wall 14 of the container 6. The wall 13 can be replaced by the guide ring (not shown) located after the upstream die, and which presents a set positive to the outer surface of the box body by a few hundredths of a millimeter.

EXEMPLE 1
Le dispositif ci-dessus a été utilisé dans les conditions suivantes sur une machine comportant 3 filières d'étirage, ce dispositif étant monté à l'amont de la 3ème filière.
EXAMPLE 1
The above device was used under the following conditions on a machine comprising 3 drawing dies, this device being mounted upstream of the third die.

Le poinçon est en carbure de tungstène de rugosité Fa = 0,10 gm; le récipient à étirer est un récipient à paroi composite formée d'aluminium 3004 à l'extérieur (épaisseur initiale :0,335 mm) revêtu de PP à l'intérieur (épaisseur initiale 0,040 mm) soit épaisseur totale 0,375 mm.The punch is of tungsten carbide roughness Fa = 0.10 gm; the draw-out container is an aluminum-wall composite container 3004 on the outside (initial thickness: 0.335 mm) coated with PP inside (initial thickness 0.040 mm) or a total thickness of 0.375 mm.

Le lubrifiant utilisé est de l'eau déminéralisée additionnée de 0,05 % d'un produit sensioactif: FORAFAC 1110 (Sté Atochem), et dont le débit est de 0,17 1/sec. The lubricant used is demineralized water containing 0.05% of a sensioactive product: FORAFAC 1110 (Atochem Co.), with a flow rate of 0.17 l / sec.

Le taux d'étirage était de 30,6 % sur la première filière, de 28,8 % sur la seconde et variable sur la troisième.The draw ratio was 30.6% on the first die, 28.8% on the second and variable on the third.

Les valeurs j et 1 ont été fixées à 20 gm et 50 mm respectivement. The values j and 1 were set at 20 gm and 50 mm respectively.

o
Vitesse du poinçon : 1350 m/sec.
o
Punch speed: 1350 m / sec.

Des essais comparatifs ont été effectués dans les mêmes conditions sauf que le manchon 5 avait été éliminé.Comparative tests were carried out under the same conditions except that the sleeve 5 had been removed.

Les résultats comparatifs du nombre de boîtes (N) extraites sans dommage sur une série de 10 essais est donné à la fig.2 pour la technique selon l'invention (1) et suivant l'art antérieur (2) en fonction du taux d'étirage de la 3ème filière (r %). On constate que la proportion de boîtes correctement extraites a plus que doublé par rapport à l'art antérieur.The comparative results of the number of boxes (N) extracted without damage over a series of 10 tests is given in FIG. 2 for the technique according to the invention (1) and according to the prior art (2) as a function of the rate of stretching of the third die (r%). It is found that the proportion of correctly extracted boxes has more than doubled compared to the prior art.

EXEMPLE 2
Des essais analogues à ceux effectués ci-dessus ont été repris en utilisant un seul dispositif selon l'invention sur une 4ème filière d'étirage, laquelle imposait une réduction d'épaisseur de 7,5 % (skin-pass de 10 Um). Les taux d'étirage successifs étaient donc les suivants : 30,6 %; 28,8 %; 30 %; 7,5 %. Toutes les boîtes peuvent être extraites sans difficultés avec une vitesse de poinçon de 1350 ou de 2250 m/sec.
EXAMPLE 2
Tests similar to those carried out above were resumed using a single device according to the invention on a 4th drawing die, which required a thickness reduction of 7.5% (skin pass of 10 μm). The successive stretching rates were as follows: 30.6%; 28.8%; 30 %; 7.5%. All boxes can be extracted without difficulty with a punching speed of 1350 or 2250 m / sec.

Le dispositif suivant l'invention présente l'avantage de pouvoir être aisément monté sur les machines d'étirage existantes, leur donnant la possibilité - soit d'obtenir des récipients avec des rappors H/D plus élevés et/ou
des épaisseurs e plus faibles.
The device according to the invention has the advantage of being easily mounted on existing stretching machines, giving them the possibility - either to obtain containers with higher H / D ratios and / or
lower thicknesses e.

- soit l'utilisation de matériaux plus résistants et à paroi plus mince
ce qui conduit à une économie de matière première.
- the use of stronger and thinner-walled materials
which leads to a saving of raw material.

Il est ainsi possible d' utiliser les alliages 3000 plus chargés que les 3004, 3104 ou même des alliages de la série 5000 tel que par exemple le 5182 (selon la désignation de 1'Aîuminum Association). It is thus possible to use the alloys 3000 more loaded than the 3004, 3104 or even alloys of the 5000 series such as for example the 5182 (according to the designation of l'Aluminum Association).

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant l'extraction de récipients étirés comportant une1. Device for extracting drawn containers having a chambre (1) où circule le lubrifiant (9) situé à l'amont de la filière chamber (1) where the lubricant (9) circulates upstream of the die d'étirage (3) caractérisé en ce que le manchon (5) délimite avec la drawing (3) characterized in that the sleeve (5) delimits with the surface externe 14 du récipient (6) en cours d'étirage, situé sur le outer surface 14 of the container (6) being drawn, located on the poinçon (7) un espace annulaire (10) long et étroit. punch (7) a long and narrow annular space (10). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la longueur 1 de l'espace annulaire (10) est comprise en 3 et 50 mm et son2. Device according to claim 1 characterized in that the length 1 of the annular space (10) is between 3 and 50 mm and its o  o épaisseur j entre 25 et 100 gm.  thickness j between 25 and 100 gm. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la3. Device according to claim 1 or 2 characterized in that the chambre (1) est munie d'un joint (8) qui s'appuie sur la surface chamber (1) is provided with a seal (8) which rests on the surface extérieure (14) du récipient (6). exterior (14) of the container (6). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que4. Device according to one of claims 1 or 2 characterized in that la paroi amont (13) de la chambre (1) est constituée par la bague de the upstream wall (13) of the chamber (1) is constituted by the ring of guidage de la filière précédente. guidance of the previous die. 5. Utilisation du dispositif selon l'une des revendications 1 à 45. Use of the device according to one of claims 1 to 4 caractérisé en ce que le lubrifiant (9) est essentiellement aqueux. characterized in that the lubricant (9) is substantially aqueous. 6. Utilisation du dispositif selon l'une des revendications 1 à 46. Use of the device according to one of claims 1 to 4 caractérisé en ce que celui-ci est placé sur la dernière bague characterized in that it is placed on the last ring d'étirage où le récipient subit une réduction d'épaisseur r comprise drawing where the container undergoes a reduction in thickness r included entre 20 et 45 %. between 20 and 45%. 7. Utilisation du dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 7. Use of the device according to one of claims 1 to 4 caractérisé en ce que celui-ci est placé sur la dernière filière characterized in that it is placed on the last die d'étirage où le récipient subit une réduction d'épaisseur r comprise drawing where the container undergoes a reduction in thickness r included entre 1 et 10%). between 1 and 10%). 8. Utilisation simultanée de plusieurs dispositifs, selon l'une des8. Simultaneous use of multiple devices, according to one of the revendications 1 à 4. Claims 1 to 4. 8. Utilisation du dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, sur8. Use of the device according to one of claims 1 to 4, on l'avant-dernière filière selon les conditions de la revendication 6 et  the penultimate die according to the conditions of claim 6 and sur la dernière filière selon les conditions de la revendication 7. on the last die according to the conditions of claim 7. 10. Utilisation d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 410. Use of a device according to one of claims 1 to 4 caractérisé en ce que l'avant dernière filière et la dernière filière characterized in that the penultimate die and the last die sont contiguës.  are contiguous.
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