FR2688153A1

FR2688153A1 - Procede d'estampage de feuille en aluminium ou en alliage d'aluminium.

Info

Publication number: FR2688153A1
Application number: FR9302636A
Authority: FR
Inventors: Okamoto Yoshio (C/O Moka Plant In Kobe Steel, Ltd.); Inaba Takashi (C/O Moka Plant In Kobe Steel, Ltd.); Mori Tsuneharu (C/O Moka Plant In Kobe Steel, Ltd.); Sakurai Takeo (C/O Moka Plant In Kobe Steel, Ltd.)
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1992-03-06
Filing date: 1993-03-08
Publication date: 1993-09-10
Anticipated expiration: 2013-03-08
Also published as: DE4307020A1; DE4307020C2; CA2091035A1; FR2688153B1

Abstract

Procédé d'estampage pour une plaque en aluminium comprenant l'utilisation d'un lubrifiant contenant une paraffine, présentant une viscosité à 40degré C inférieure à 50 cSt ou d'un lubrifiant contenant un ester à point de coulabilité compris entre -50degré C et -100degré C et une viscosité à 40degré C inférieure à 50 cSt, l'application du lubrifiant sur la plaque, le refroidissement de la feuille et l'exécution d'un estampage à une température comprise entre -50degré C et -100degré C à l'aide d'une matrice à structure sans refroidissement. Selon un autre procédé, on applique un estampage à l'aide d'une forme (5, 6, 7) à structure de refroidissement dans laquelle de l'azote liquide circule à l'intérieur d'un poinçon (7) et est expulsé de sa partie supérieure, tout en régulant la température de matrice (5) et celle de la feuille entre -50degré C et -196degré C.

Description

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La présente invention concerne un procédé d'estampage pour une feuille en aluminium ou en alliage d'aluminium, procédé pouvant être adapté à des applications telles qu'une excellente capacité de formage est requise en ce qui concerne des formes compliquées difficiles à former, par exemple dans des pièces d'automobile, des pièces électriques, des pièces

et des équipements d'avion.

Pour le formage de pièces d'automobile, de pièces électriques, de pièces et d'équipements d'avion réalisés en aluminium ou en alliages d'aluminium, on constate une limite dans l'estampage usuel et dans le cas o le degré de traitement est important et sévère et dans le cas d'un article présentant une forme compliquée, l'estampage ne peut être appliqué ou, en

d'autres termes, une forme à âme doit être obtenue pas-

à-pas à l'aide d'un processus de pressage divisé en

plusieurs étapes.

Dans ce dernier cas, le coût de production est inévitablement augmenté Cependant, le formage d'articles nécessitant un degré de traitement critique et présentant des formes compliquées est demandé de plus en plus et l'abaissement du coût par la réduction du nombre d'étapes de formage a été très recherchée

lors de ces dernières années.

D'autre part, la réduction du poids des automobiles a été très sérieusement étudiée de façon à supprimer l'augmentation du dioxyde de carbone gazeux dans l'air atmosphérique du point de vue des problèmes écologiques tels que le réchauffement global et la destruction des couches d'ozone En tant que mesure préventive pour la réduction du poids, l'utilisation de feuilles d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium a augmenté bien plus que celle des feuilles d'acier qui ont été principalement utilisées en tant que matériau d'estampage Cependant, comme la capacité de formage

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des feuilles en aluminium ou en alliage d'aluminium est inférieure à celle des plaques d'acier, un besoin important a été ressenti pour l'amélioration du point

de vue du procédé d'estampage.

En ce qui concerne de telles conditions, une tentative a été effectuée pour l'amélioration de la capacité de formage des matériaux par adaptation de la composition et des étapes de production des matériaux d'aluminium, comme proposé dans le Brevet Japonais

Délivré Sho 63-89 649 du point de vue des matériaux.

Cependant, comme la demande pour le formage de formes compliquées avec un degré de traitement plus critique a augmenté lors de ces dernières années, une amélioration

concernant les seuls matériaux est insuffisante.

D'autre part, concernant de même la technique de traitement, le Rapport Technique Délivré 89-15 623, publié pour Nippon Hatsumei Kyokai ( 10 Octobre 1989 >, a proposé un procédé de formage à une température

cryogénique en tant que nouveau procédé de formage.

Cependant, le procédé mentionné ci-dessus ne décrit que le fait que de l'aluminium ou des alliages d'aluminium sont placés à une température cryogénique et présente les effets de la température de formage sur les propriétés mécaniques et la valeur d'Erichsen des matériaux, ce qui n'est pas encore satisfaisant du point de vue de la situation pratique pour

l'amélioration de la capacité réelle de formage.

A la lumière de ce qui précède, les présents inventeurs ont effectué une amélioration du procédé de traitement adaptable à des alliages d'aluminium et par conséquent, ont précédemment développé et proposé un procédé de traitement cryogénique (Dépôt de Brevet Japonais Hei 2-416 279) Ceci apporte une amélioration de la capacité de formage d'une feuille d'alliage d'aluminium par utilisation d'une température cryogénique et, plus spécifiquement, ceci concerne un

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procédé d'application d'un traitement à une température cryogénique à une feuille utilisant un lubrifiant à une température cryogénique associé à un procédé de formage utilisant une matrice qui n'est pas équipée de structure de refroidissement Cependant, même à l'aide de ce procédé de traitement, la capacité de formage est

faible par comparaison avec celle d'une plaque d'acier.

Un objet de la présente invention est de surmonter les inconvénients précédents de l'art antérieur et de fournir un procédé permettant réellement d'effectuer un estampage pour des plaques en aluminium ou en alliage d'aluminium nécessitant, en particulier, un haut degré critique de traitement et

présentant des formes compliquées.

Un autre objet de la présente invention est de fournir un procédé pouvant réellement effectuer un estampage pour des feuilles d'aluminium et d'alliage d'aluminium nécessitant un haut degré de traitement critique et présentant des formes compliquées à l'aide d'une matrice de formage d'un type non équipé d'une

structure de refroidissement.

Un objet supplémentaire de la présente invention est de fournir un procédé d'estampage pour des feuilles en aluminium ou en alliage d'aluminium pouvant améliorer la capacité de formage à un degré égal ou supérieur à celle des plaques d'acier à l'aide d'une matrice de formage d'un type possédant une structure de refroidissement. Afin de surmonter les problèmes précédents, les inventeurs ont effectué les plus sérieuses études sur un procédé réellement applicable d'estampage de feuilles en aluminium ou en alliage d'aluminium comme proposé ci-dessus et par conséquent, a réalisé la présente invention sur la base de la constatation que le problème précédent peut être résolu de façon efficace par application d'un lubrifiant spécifique de

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pressage et par commande d'une température de formage dans le cas de l'utilisation d'une matrice de formage qui n'est pas équipée de structure de refroidissement ou par commande de la température d'une matrice de formage et de celle d'un matériau de série dans le cas de l'utilisation d'une matrice équipée d'une structure

de refroidissement spécifique.

En résumé, la présente invention concerne un procédé d'estampage d'une plaque en aluminium ou en alliage d'aluminium comprenant l'utilisation d'un lubrifiant spécifique, c'est-à-dire soit un lubrifiant comprenant une paraffine en tant que composant principal et présentant une viscosité à 40 QC inférieure à 50 cst, soit un lubrifiant contenant un ester en tant que composant principal présentant un point de coulabilité compris entre -50 et - 100 QC et une viscosité à 400 C inférieure à 50 c St, l'application du lubrifiant à une plaque en aluminium ou en alliage d'aluminium puis le refroidissement de la feuille et

l'application d'un estampage dans un intervalle de -

500 C à -150 îC à l'aide d'une matrice du type à

structure sans refroidissement-.

De plus, la présente invention concerne, selon un autre aspect, un procédé d'estampage d'une plaque en aluminium ou en alliage d'aluminium comprenant l'utilisation d'un lubrifiant spécifique, c'est- à-dire soit un lubrifiant comprenant une paraffine en tant que composant principal et présentant une viscosité à 40 QC inférieure à 50 c St, soit un lubrifiant contenant un Ester comme principal composant présentant un point de coulabilité compris entre -50 et -100 C et une viscosité à 40 QC inférieure à 50 c St, l'application du lubrifiant à une plaque en aluminium ou en alliage d'aluminium puis l'éxécution d'un estampage à l'aide

d'une matrice du type à structure sans refroidissement.

De plus, la présente invention, selon un aspect supplémentaire, concerne un procédé d'estampage pour une plaque en aluminium ou en alliage d'aluminium comprenant l'application d'un estampage à l'aide d'une matrice pour le formage d'un matériau ne provoquant pas de température transitoire et du type à structure de refroidissement dans laquelle de l'azote liquide traverse l'intérieur d'un poinçon pour le refroidissement et est extrait par la partie supérieure, la régulation de la température de matrice dans un intervalle de -500 C à -196 *C et la régulation de la température de la feuille en aluminium ou en

alliage d'aluminium dans un intervalle de -500 C à -

196 C.

La figure 1 est une vue explicative illustrant une matrice à sommet sphérique (du type à structure sans refroidissement) utilisée dans un essai de formage; la figure 2 est une vue explicative illustrant un dispositif de refroidissement de matrice dans un essai de formage; la figure 3 est une vue illustrant l'effet de la température de formage et de la condition de refroidissement sur la hauteur d'extension dans l'exemple 5; et la figure 4 est une vue illustrant la variation de la température de feuille lorsque cette dernière est immergée et extraite de l'azote liquide dans l'exemple 9. l 1 l Formage par Utilisation d'une Matrice du Type à Structure sans Refroidissement D'ordinaire, l'estampage est effectué par application d'un lubrifiant de pressage à un matériau de formage ou à une matrice de formage à température ambiante et on a considéré jusque-là que le lubrifiant est dégradé lorsqu'il est refroidi à une température cryogénique inférieure à -400 C, dégradant la capacité de lubrification Cependant, on a constaté que la capacité de lubrification est améliorée par l'utilisation d'un lubrifiant spécifique, c'est-à-dire un lubrifiant contenant une paraffine en tant que composant principal et présentant une viscosité à 40 C inférieure à 50 c St ou un lubrifiant contenant un Ester comme principal composant présentant un point de coulabilité compris entre -50 'C et -100 QC et une viscosité à 40 'C inférieure à 50 c St. Le lubrifiant liquide est, tout d'abord, appliqué à un matériau de formage avant l'immersion dans de l'azote liquide Le lubrifiant liquide est déposé tel quel Un des lubrifiants utilisé dans la présente invention est un lubrifiant comprenant une paraffine en tant que composant principal et présentant une viscosité à 4 QOC inférieure à 50 c St En général, un lubrifiant possède une viscosité supérieure à une température plus basse et lorsqu'un lubrifiant contenant de la paraffine est refroidi, la paraffine se solidifie en un état poisseux, formant une membrane de

lubrifiant, améliorant ainsi l'effet de lubrification.

De plus, plus grande est la viscosité, meilleure est la capacité de lubrification du lubrifiant Cependant, si la viscosité à 400 C dépasse 50 c St, le lubrifiant devient une cire solide à une température normale, ayant tendance à provoquer un problème de dégraissage lors de l'étape de dégraissage, ce qui entraîne une erreur de jonction lors de l'étape suivante de jonction

tel que par adhésion ou soudage.

Le lubrifiant riche en paraffine peut ne comprendre que de la paraffine ( 100 % en poids); il contient de préférence plus de 50 % en poids de paraffine car il est avantageux par le fait qu'une membrane homogène est formée lorsque la paraffine, en tant que composant, devient poisseux à basse

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température De plus, des ingrédients différents de la paraffine, par exemple un agent de haute pression, peuvent aussi être ajoutés si nécessaire à l'exception des ingrédients coagulant à basse température (gel) et entraînant une destruction de la membrane de lubrifiant

(eau ou similaire).

De plus, un autre lubrifiant, utilisé dans la présente invention et pouvant être mentionné, est constitué par un lubrifiant contenant un ester en tant que composant principal, possédant un point de coulabilité compris entre -50 C et -100 C et une viscosité à 40 C inférieure à 50 c St Tandis que la température du lubrifiant est abaissée, la viscosité

augmente et la capacité de lubrification est améliorée.

Cependant, comme le point de coulabilité atteint -100 C pour des huiles minérales et comme l'effet de lubrification est nettement abaissé, une huile de synthèse du type ester, pouvant abaisser le point de

coulabilité, est utilisée en tant que lubrifiant.

L'huile de synthèse du type ester peut comprendre, par exemple, un diester et un ester de polyol De plus, il est préférable que le point de coulabilité soit plus bas Cependant, s'il dépasse -50 'C, la capacité de lubrification est nettement dégradée à basse température tandis que la préparation d'un lubrifiant, présentant un point de coulabilité inférieur à -1000 C, est difficile d'un point de vue industriel et, de même, n'est pas préférée du point de vue du coût de production. Ainsi, le point de coulabilité d'une huile synthétique du type ester est limité à un intervalle de -500 C à - 100 C De plus, lors du refroidissement de l'huile, la plus haute température à laquelle l'huile perd sa fluidité est référencée comme point de coagulation et une température supérieure de 2,5 e à celle- ci est référencée comme point de coulabilité, température à l'instant o l'huile perd sa fluidité La raison pour laquelle la viscosité du lubrifiant est limitée comme décrit ci-dessus, est la même que celle

dans le cas d'un lubrifiant riche en paraffine.

L'huile synthétique du type ester comprend le cas o elle n'est composé que de l'ester ( 100 % en poids) et, de plus, comprend de préférence le cas d'une contenance de plus de 70 % en poids d'ester, car elle est avantageuse par le fait qu'une membrane homogène est formée lorsque l'Ester, en tant que composant

principal, passe à l'état de film à basse température.

De plus, d'autres ingrédients que l'ester, par exemple un agent de haute pression, peuvent aussi être ajoutés si nécessaire à l'exception des ingrédients coagulant à basse température (gel) et provoquant la destruction de

la membrane de lubrifiant (eau ou similaire).

Après application du lubrifiant sur une plaque en aluminium ou en alliage d'aluminium, le matériau brut est refroidi puis formé à une température comprise entre -500 C et -150 C, car l'effet d'amélioration de la capacité de formage est insuffisant dans le cas d'une température supérieure à -50 'C tandis que la réduction de la capacité de formage est provoquée par la dégradation du lubrifiant et le coût est augmenté dans

le cas d'une température inférieure à -150 'C.

Il est possible d'appliquer le lubrifiant à la feuille de matériau pouvant être ensuite directement formé (c'est-à-dire à température normale) sans refroidissement Bien que l'effet d'amélioration du produit de formage soit diminué, la propriété de dégraissage est meilleure par rapport au cas d'un

formage dans l'intervalle de températures mentionné ci-

dessus (-50 'C à -150 'C).

En tant que matrice non équipée d'une structure de refroidissement, on peut mentionné une structure, par exemple comme illustrée sur la figure 1 Sur le dessin, sont illustrés une matrice 1, un support

d'ébauche 2 et un poinçon 3.

l 2 l Formage par Utilisation d'une Matrice du Type à Structure de refroidissement Le procédé précédemment proposé par les inventeurs est un procédé de formage à température normale bien que l'alliage d'aluminium reçoive un traitement cryogénique Ainsi, on considère que la température de la feuille est élevée par la matrice et l'atmosphère et l'efficacité à une température cryogénique ne peuvent être obtenues Cependant, l'abaissement de la matrice conduit à des criques de fragilisation de la matrice, ce qui est peu acceptable en pratique A la lumière de ce qui précède, les inventeurs ont effectué des études et des essais sur le matériau de la matrice et une recherche précise sur l'effet de la température de la matrice et de la

température de l'atmosphère sur la capacité de formage.

Ainsi, les présents inventeurs ont confirmé, de façon expérimentale, qu'un matériau usuel de matrice (acier à dé SKD 11) provoque une rupture par fragilisation à une température inférieure à -100 'C tandis qu'un acier inoxydable du type austénitique et un alliage Cu-Ni, possédant un réseau cubique à face centrée, ne provoquent pas de rupture par fragilisation même à -1960 C et n'entraînent pas de problème comme le

matériau de matrice même lors de pressages répétés.

D'autre part, une feuille d'alliage d'aluminium revêtue d'un lubrifiant a été insérée dans une matrice; la température, à la fois, de la feuille et de la matrice a été abaissée et l'effet de l'abaissement de la

température sur la capacité de formage a été étudié.

Par conséquent, il a été confirmé que la capacité de formage était améliorée tandis que la température était abaissée et en particulier, une capacité de formage comparable à celle d'une feuille d'acier pouvait être

obtenue à -196 C.

Une matrice, selon différentes formes des

produits, comprend basiquement un poinçon et un dé.

Divers procédés peuvent être envisagés pour abaisser la température de la matrice à une température cryogénique (-196 o C) Ce qui est essentiel est la façon de faire

passer toute la matrice à la température cryogénique.

Selon l'étude des présents inventeurs, on a constaté qu'un procédé de circulation d'azote liquide dans le poinçon puis d'expulsion de l'azote liquide sur toute la matrice nécessite un temps plus court pour

atteindre la température cryogénique et est efficace.

De façon spécifique, comme illustré sur la figure 2, 1) de l'azote liquide circule en spirale dans l'intérieur du poinçon et 2) l'azote liquide est expulsée de la partie supérieure de la matrice afin de refroidir toute la matrice Sur le dessin, sont représentés une soupape de refroidissement de matrice 1, une soupape de commande de la température 2, une soupape de refroidissement du poinçon 3, un cylindre d'azote liquide 4, une matrice 5, un support d'ébauche 6 et un poinçon 7 Dans le cas d'une utilisation de l'azote liquide, la température de l'azote liquide pour le refroidissement du poinçon 7 et de toute la matrice est commandée par la soupape de commande de température 2 mais il est bien entendu possible d'utiliser un autre agent de refroidissement en combinaison avec l'azote liquide. Selon ce procédé de refroidissement, la température de la matrice peut être facilement régulée dans un intervalle de -50 à -196 C C'est-à-dire que l'on peut refroidir rapidement toute la matrice aussi bien que rendre la température de tout le poinçon plus basse du point de vue de la capacité de formage En particulier, une amélioration de la capacité de formage il dépend de l'équilibre entre la résistance de l'épaulement de poinçon et la résistance à la déformation dans le dé dans lequel l'amélioration de la

résistance du premier est particulièrement importante.

Le corps principal de poinçon peut être refroidi de façon plus efficace par la disposition en spirale d'une conduite dans le poinçon pour la circulation du fluide

de refroidissement (azote liquide).

Dans le cas d'un formage sous une telle condition, on trouve un mode de formage lors d'une égalisation de la température de la matrice et de la température de la feuille en aluminium ou en alliage d'aluminium et un mode de formage avec chute de la température Dans chacun des cas, on ne peut obtenir d'amélioration de la capacité de formage à une température dépassant -50 C (température élevée) ne présentant pas de différences significatives avec une température normale De plus, une température cryogénique inférieure à -196 c C (par exemple, -200 'C) ne peut être facilement obtenue à l'aide de l'azote liquide et nécessite de l'hélium liquide, ce qui entraîne un problème du point de vue de la manipulation et du coût Ainsi, les températures de la matrice et de la feuille en aluminium ou en alliage d'aluminium sont

respectivement régulées dans un intervalle de -50 'C à -

1960 C.

Comme dans le premier mode, lors de l'application du formage avec une température de la feuille en aluminium ou en alliage d'aluminium identique à celle de la matrice, la capacité de formage est améliorée tandis que la température se rapproche de -1960 C. D'autre part, comme dans le dernier cas, lorsque le formage est effectué avec chute de la température, on peut obtenir une amélioration supplémentaire de la capacité de formage De façon à atteindre cela, il est nécessaire d'ouvrir complètement l'alimentation en azote liquide vers l'intérieur du poinçon et de commander la quantité d'azote liquide à partir du support d'ébauche La capacité de formage, meilleure que celle obtenue dans le cas o la température de la feuille en aluminium ou en alliage d'aluminium est identique à celle de la matrice à -1960 C, peut être obtenue par stabilisation de la température du poinçon à - 1960 C et de la température de la matrice correspondant au plateau et au matériau entre -50 et -100 C Si la température correspondant au plateau est comprise entre la température normale et - 500 C, un refroidissement instantané du matériau de poinçon (refroidissement à partir du poinçon) est insuffisant par le fait qu'aucune amélioration ne peut être attendue pour la résistance de l'épaulement et que la capacité de formage n'est pas améliorée D'autre part, dans le cas d'une température inférieure à -100 C, la résistance à la déformation du plateau est augmentée, aucune amélioration notable ne pouvant être obtenue

pour la capacité de formage.

Il est important que le matériau de la matrice soit exempt de toute rupture par fragilisation à la température cryogénique et il est nécessaire que la

matrice puisse être facilement fabriquée et à bas coût.

Selon le point de vue mentionné ci-dessus, un acier inoxydable du type austénitique et un alliage Cu-Ni sont adaptés comme matériau de la matrice ne présentant pas de brusque variation des caractéristiques selon la température (température de transition) En tant qu'acier inoxydable du type austénitique, le SUS 304 est un acier usuel tandis que l'alliage Colson à 3 % de Ni peut être cité en tant qu'alliage de Cu- Ni On remarquera qu'un quelconque de ces matériaux peut être utilisé aussi longtemps qu'il ne provoque pas de rupture ou de fissure par fragilisation lors de

l'estampage à une température cryogénique.

La feuille en aluminium ou en alliage d'aluminium peut être maintenue à une température désirée comprise dans l'intervalle de températures mentionné ci-dessus par un procédé approprié D'ordinaire, on adopte un procédé de passage (d'immersion) de la feuille dans l'azote liquide ou un procédé de projection d'un fluide de refroidissement sur la feuille juste avant le

processus de formage Un procédé préféré est décrit ci-

après. Après application d'un lubrifiant sur la feuille ou sur le rouleau de feuille en aluminium ou en alliage d'aluminium, elle est immergée dans de l'azote liquide pendant plus de 15 secondes, la température de la feuille est abaissée à une température cryogénique inférieure à -100 'C puis la matrice est insérée dans

la structure de refroidissement pendant 15 secondes.

Après application du lubrifiant, la feuille est immergée dans l'azote liquide Il est préférable que la

température de la feuille soit au moins inférieure à -

1000 C et soit uniforme Si le temps d'immersion est inférieur à 15 secondes, une telle température ne peut être assurée et par conséquent, 1) on ne peut obtenir d'amélioration de la capacité de formage à une température cryogénique et 2) on ne peut empêcher des défauts dûs l'accroissement de la résistance sous la température cryogénique Ainsi, plus de 15 secondes sont nécessaires comme temps d'immersion dans l'azote liquide Une immersion pendant une période de temps plus longue soulève un problème de productivité mais cela est efficace pour une amélioration supplémentaire de la capacité de formage Le matériau extrait de l'azote liquide est alors inséré dans la matrice de la structure de refroidissement représenté sur la figure 2 S'il est inséré après une période de temps dépassant 15 secondes, la température de la feuille monte, entraînant l'effet du point 1) cité ci-dessus Ainsi, le matériau extrait de l'azote liquide est inséré en 15 secondes. Le lubrifiant est appliqué avant le refroidissement de la plaque mince ou feuille en aluminium ou en alliage d'aluminium Il n'y a pas de restriction particulière sur le lubrifiant mais on devra remarquer que ceci entraîne un effet sur la capacité de formage à la température cryogénique En particulier, un lubrifiant cristallisant dans la zone de température cryogénique à cause de la proportion d'eau (présentant une surface givrée) n'est pas préféré car il entraîne une irrégularité de l'estampage et apporte moins d'effet sur l'amélioration de la capacité de formage De plus, un lubrifiant non fluide à une température normale n'est pas préféré car cela provoque des défauts à l'étape suivante Ainsi, un lubrifiant devenant poisseux ou à l'état de film à une température cryogénique et présentant une viscosité à 20 C inférieure à 50 c St, est préféré Parmi ceux-ci, on

peut mentionner la paraffine liquide.

Le matériau de formage est une feuille d'aluminium ou une feuille d'alliage d'aluminium et il n'y a pas de restriction particulière, par exemple, sur le matériau de la feuille d'alliage d'aluminium et un matériau d'un système et d'une composition appropriés peut être choisi selon les caractéristiques requises du produit final Par exemple, des compositions de Al à haute teneur en Mg ( 3 à 6 % de Mg) sont préférées du point de vue de la capacité de formage et de la résistance La raison est que Mg est un élément apportant de la résistance et de la capacité de formage et il y a beaucoup de matériaux adaptés pour le formage présentant chacune des caractéristiques mais la résistance du produit après le formage est insuffisante si la proportion de Mg est faible Aussi longtemps que du Mg est incorporé dans une quantité prédéterminée, on peut obtenir une composition pouvant être utilisée pour une application de ce type et ainsi, d'autres alliages

peuvent être correctement inclus comme nécessaire.

Des exemples de la présente invention seront à présent exposés On notera que la présente invention n'est pas limitée à ses seuls exemples mais que divers modes de mise en pratique sont possibles dans le cadre

de la présente invention.

EXEMPLE 1

On a utilisé un matériau d'alliage O JIS 5182 en feuille d'épaisseur de 1 mm en tant que matériau pour

le formage Un essai de formage (BHF: 4,0 Tonnes -

Vitesse moyenne: 15 m/min) a été mené à l'aide de la matrice à tête sphérique représentée sur la figure 1 et d'une presse à manivelle Dans ce cas, le matériau était revêtu de diverses huiles mentionnées dans le Tableau 1 en tant que lubrifiant, immergé et refroidi dans de l'azote liquide pendant 2 minutes puis soumis à l'essai Une partie des échantillons a été soumis à

l'essai directement après application du lubrifiant.

Pour l'évaluation de la capacité de formage, la hauteur du produit de formage a été progressivement augmentée par modification du point-mort bas de position de la presse et on a déterminé selon la limite de formage, la hauteur à laquelle des fissures apparaissaient dans le produit de formage De plus, pour l'évaluation de la propriété de dégraissage, le matériau revêtu du lubrifiant a été dégraissé à l'aide d'un agent dégraissant disponible dans le commerce (les conditions de dégraissage sont illustrées dans le Tableau 1) et la situation du lubrifiant restant a été appréciée sur la base du rapport de surface de mouillage Les résultats sontprésentés dans le Tableau 1 et on a constaté une amélioration de la hauteur limite de formage dans l'exemple de la présente invention par rapport à l'exemple comparatif et la

propriété de dégraissage était de même satisfaisante.

En particulier, la capacité de formage à basse

température (-148 C) était remarquable.

EXEMPLE 2

Un matériau d'alliage JIS 5182-0 et une feuille en acier ont été utilisés en tant que matériau de série et une huile minérale de paraffine, présentant une viscosité à 40 'C de 10 c St, a été déposée en tant que lubrifiant (une feuille de polyéthylène a été utilisée pour une partie du matériau de série) et les matériaux de série ont été estampés à diverses températures de

formage Les résultats sont illustrés sur la figure 3.

Sur cette figure, on peut remarquer que la hauteur limite de formage de l'alliage d'aluminium est améliorée, en particulier à une basse température inférieure à -50 C par utilisation du lubrifiant selon la présente invention De plus, la hauteur de formage est plus améliorée à une température du matériau de série de - 196 C et une période de 20 minutes fut requise par matériau de série pour le refroidissement à

la température mentionnée ci-dessus.

EXEMPLE 3 -

Un matériau d'alliage JIS 5182-0 en une feuille d'épaisseur de 1 mm a été utilisée en tant que matériau

de formage Un essai de formage (BHF: 4,0 Tonnes -

Vitesse principale: 15 m/min) a été mené en utilisant une matrice à tête sphérique illustrée sur la figure 1 et une presse à manivelle Dans ce cas, diverses huiles, présentées dans le Tableau 2, ont été déposées en tant que lubrifiant sur les matériaux qui ont été immergés et refroidis dans de l'azote liquide pendant 2 minutes puis soumis à l'essai Une partie des échantillons a été directement soumise à l'essai juste après le dépôt du lubrifiant Une évaluation de la capacité de formage et de la propriété de dégraissage a été effectuée de la même façon que dans l'Exemple 1 et

les résultats sont ceux présentés dans le Tableau 2.

Une amélioration de la hauteur limite de formage a été obtenue et la propriété de dégraissage était aussi recherchée dans l'exemple de la présente invention par rapport à l'exemple comparatif En particulier, la capacité de formage à basse température (-1480 C) était

remarquable -

EXEMPLE 4

On a utilisé une matrice réalisée en SUS 304 et un mécanisme de matrice illustré sur la figure 2 Des matériaux d'essai en un matériau de 5182-0 (d'épaisseur de 1,0 mm) ont été revêtus d'une paraffine liquide, insérés dans une matrice à une température cryogénique et on a estimé la capacité de formage tout en faisant varier la température de la matrice et la température du matériau d'essai Le procédé d'abaissement de la température fut mené par circulation en spirale d'azote liquide à l'intérieur du poinçon, par projection de l'azote sur toute la matrice et sur le matériau d'essai La température fut commandée de la température normale à -1960 C et la température du matériau en contact avec le poinçon fut mesurée -à l'aide d'un thermomètre du type à contact La capacité de formage fut évaluée à l'aide de la hauteur d'extrusion d'un poinçon à tête sphérique de diamètre de 50 mm (placé dans une presse à manivelle de 45 tonnes) A partir des résultats d'essai présentés dans le Tableau 3, on peut remarquer que la capacité de formage (la propriété d'extension) a été améliorée en conjonction avec l'abaissement de la température et fut comparable à celle de la feuille en acier à -1960 C.

EXEMPLE 5

Pour les températures d'essai de l'Exemple 4, le matériau de matrice a été modifié dans chacun des essais à -100 *C et -1960 C et on a évalué la fragilisation à basse température de la matrice En conséquence, de minuscules fissures ont été découvertes après un formage en trois fois à -100 C pour le matériau d'acier (acier de dé SKD 11) et l'essai a été interrompu D'autre part, aucune petite fissure n'était découverte même après 100 cycles d'essai à la presse à -1960 C dans le cas de l'acier inoxydable du type austénitique (SUS 304) et de l'alliage Cu-Ni (alliage Colson) et il fut confirmé que de tels matériaux

étaient efficaces.

EXEMPLE 6

Un matériau 5182-0 (d'épaisseur de 1 mm) a été revêtu d'une paraffine liquide puis immergé et extrait de l'azote liquide et laissé pour examiner la variation de température A partir des résultats illustrés sur la figure 4, on peut remarquer que le temps d'immersion était de préférence de 15 secondes et le matériau fut inséré, de préférence, pendant une courte période de temps dans la presse pour assurer une température lors de l'insertion dans la matrice inférieure à -50 'C en ce qui concerne la productivité De plus, pour assurer une température plus basse, il est nécessaire de prendre un plus long temps d'immersion Cependant, s'il excède 40 secondes, il peut causer une perte de temps selon le

résultat de cet essai.

EXEMPLE 7

Un matériau 5182-0 (d'épaisseur de 1 mm) a été revêtu d'une paraffine liquide puis immergé et extrait de l'azote liquide et examiné tout en faisant varier la température de la feuille La température de la matrice était constante pour le poinçon et le dé et le matériau fut inséré dans la matrice juste après l'atteinte de la température de la feuille (en 2 secondes) En ce qui concerne la capacité de formage, la limite fut déterminée à l'aide d'un processus d'extension par tête sphérique de diamètre de 50 mm Les résultats sont présentés dans le Tableau 4 Si la température de la feuille fait partie de la présente invention, la capacité de formage est satisfaisante Le rendement est faible par rapport au matériau suffisamment refroidi dans la matrice à - 1960 C mais il est nettement meilleur que le traitement à température ambiante à l'aide du

procédé usuel.

EXEMPLE 8

Un matériau 5182-0 (d'épaisseur de 1 mm) a été revêtu d'une paraffine liquide puis immergé dans de l'azote liquide et laissé pour modifier la température de la feuille La température du poinçon a été établie à - 193 C tandis que la température du plateau a été établie à -70 C et - 150 C et le matériau a été inséré dans la matrice juste après l'atteinte de la température de la feuille (en 2 secondes) Après environ 2 secondes (partie du poinçon refroidie), un pressage a été appliqué et les résultats sont présentés dans le Tableau 5 On enregistre une capacité de formage satisfaisante dans chacun des cas dans le procédé selon la présente invention et on remarquer que la condition permettant d'obtenir une meilleur capacité de formage que dans le cas à -1960 C, à la fois pour la feuille et pour la matrice, est donnée avec une température de -196 C sur le côté du poinçon et une température comprise entre -50 et -100 'C pour la

feuille comme pour le plateau et la matrice.

Comme cela a été décrit ci-dessus selon la présente invention, la capacité de formage peut être améliorée car un traitement à la presse est appliqué dans un domaine de température cryogénique De plus, comme le traitement peut être appliqué de même dans un état préféré de lubrification, la capacité de formage peut encore être améliorée Par conséquent, ce dernier peut présenter un très bon effet pour le formage à un degré critique de traitement et pour des formes compliquées; il peut réduire le nombre d'étape de formage, ce qui est économique, et peut être mis en pratique En particulier, la capacité de formage de la feuille en alliage d'aluminium peut être améliorée à un degré égal ou supérieur à celui d'une feuille en acier par l'utilisation d'une matrice équipée d'une structure de refroidissement et par commande de la température de la matrice et de la feuille et en particulier, une capacité de formage supérieure à celle de la feuille en acier peut être obtenue à l'aide d'un procédé de

refroidissement assurant une chute de la température.

Par conséquent, il peut produire un très bon effet sur

la réduction du poids de pièces d'automobile, c'est-à-

dire un développement de l'utilisation de matériau d'aluminium, et peut contribuer en tant que mesure préventive aux problèmes d'environnement tels que le

réchauffement global.

Claims

REVENDICATIONS

1) Procédé d'estampage d'une plaque en aluminium ou en alliage d'aluminium, caractérisé en ce qu'il comporte l'utilisation d'un lubrifiant contenant une paraffine en tant que composant principal et présentant une viscosité à 400 C inférieure à 50 c St ou un lubrifiant contenant un ester en tant que composant principal présentant un point de coulabilité compris entre -50 'C et -100 C et une viscosité à 40 C inférieure à 50 c St, l'application dudit lubrifiant à la feuille en aluminium ou en alliage d'aluminium et le refroidissement de ladite feuille puis l'estampage à l'aide d'une matrice ( 2) à structure sans refroidissement.

2) Procédé d'estampage d'une plaque en aluminium ou en alliage d'aluminium, caractérisé en ce qu'il comporte l'utilisation d'un lubrifiant contenant une paraffine en tant que composant principal et présentant une viscosité à 40 'C inférieure à 50 c St ou un lubrifiant contenant un ester en tant que composant principal présentant un point de coulabilité compris entre - 500 C et -1000 C et une viscosité à 400 C inférieure à 50 c St, l'application dudit lubrifiant à la feuille en aluminium ou en alliage d'aluminium puis l'exécution de l'estampage à l'aide d'une matrice ( 2) à

structure sans refroidissement.

3) Procédé d'estampage d'une plaque en aluminium ou en alliage d'aluminium, comprenant l'exécution d'un estampage à l'aide d'une matrice ( 5) réalisée en un matériau ne provoquant pas de température de transition et du type à structure de refroidissement dans laquelle de l'azote liquide circule à l'intérieur du poinçon ( 7) pour le refroidissement et est expulsé à partir de sa partie supérieure, la régulation de la température de la matrice entre -500 C et -1960 C et la régulation de la température de la feuille en aluminium ou en alliage d'aluminium entre - 500 C et -1960 C. 4) Procédé selon la revendication 3, selon lequel le matériau de la matrice est un acier inoxydable du type austénitique ou un alliage de Cu-Ni

ne provoquant pas de température de transition.

) Procédé selon la revendication 3, comprenant l'application d'un lubrifiant à la feuille en aluminium ou en alliage d'aluminium, l'immersion de la feuille dans de l'azote liquide pendant plus de 15 secondes, la commande de la température de la feuille à une température cryogénique inférieure à -100 C puis l'insertion de la feuille en 15 secondes dans la

matrice ( 5) du type à structure de refroidissement.

6) Procédé selon la revendication 3, selon lequel la température de la matrice ( 5) et la température de la feuille en aluminium ou en alliage d'aluminium sont choisies pratiquement identique dans

l'intervalle de températures cité ci-dessus.

7) Procédé selon la revendication 3, selon lequel l'estampage est appliqué tout en abaissant la température du poinçon ( 7) de la matrice ( 5) à -196 o C et la température du plateau ( 6) et de la feuille en aluminium ou en alliage d'aluminium dans un intervalle

de -50 C à -150 'C.

8) Procédé selon la revendication 5, selon lequel on utilise un lubrifiant, devenant poisseux à une température de priorité et présentant une viscosité à 20 'C inférieure à 50 c St, en tant que lubrifiant de revêtement.