FR2690642A1 - Matrice à utiliser avec un poinçon pour assembler des feuilles et procédé d'assemblage de feuilles. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une matrice à utiliser avec un poinçon classique pour assembler mécaniquement ou sertir deux ou plus de deux feuilles de métal ou d'une autre matière pouvant être commodément formée. Une surface extrême (20) de la matrice (10) présente une cavité (22) de la périphérie de laquelle partent plusieurs canaux latéraux (24). Lorsque les feuilles (12, 14) sont placées contre la matrice et frappées par un poinçon convenable (28), les passages latéraux (24) permettent une extrusion latérale d'une quantité de matière des feuilles afin que ces dernières soient solidarisées mécaniquement par agrafage. Domaine d'application: assemblage de tôles métalliques et autres matières en feuille, etc.

Description

L'invention concerne d'une manière générale des outillages à poinçon et

matrice utilisés pour assembler

des tôles ou feuilles de métal, en alternative au soudage.

L'invention concerne plus particulièrement une matrice ayant une cavité de forme spéciale présentant des interruptions périphériques, lesquelles produisent un degré limité d'extru- sion latérale du métal en feuille afin d'améliorer la résistance de l'agrafage des feuilles assemblées résultantes. Le soudage a longtemps été un procédé largement répandu pour l'assemblage de tôles ou feuilles métalliques, en particulier dans les industries de l'automobile et des appareils Cependant, il est reconnu que le soudage présente des inconvénients notables, comprenant la destruction de matières de revêtement et son effet nuisible sur les alliages résistant à la corrosion et les métaux ayant subi des

traitements de surface Le soudage est devenu moins souhai-

table avec la préoccupation croissante des effets de ses gaz

et résidus de flux sur l'environnement.

En éliminant le soudage en tant que procédé d'assemblage de tôles d'épaisseurs comprises entre environ 0,508 et 1,27 mm, diverses approches ont été suggérées pour utiliser des outillages à poinçon et matrice conçus pour assembler de façon permanente, ou agrafer, deux ou plus de deux tôles ou feuilles de métal En général, des outillages à poinçon et matrice possèdent certains avantages sur le soudage, comprenant des coûts d'entretien plus bas et des demandes de puissance plus basses pour faire fonctionner le dispositif Cependant, l'inconvénient principal des assemblages formés en utilisant des outillages à poinçon et matrice est qu'ils présentent des résistances à la traction et au cisaillement qui sont plus faibles Il est évident que l'assemblage produit doit être suffisamment résistant pour convenir aux fins de l'application particulière A titre d'exemples, lorsque des capots et des panneaux de portes d'automobiles ou des panneaux de machines à laver doivent être assemblés, les assemblages peuvent être soumis à des charges importantes de fatigue, de cisaillement et de traction La résistance de l'assemblage est donc un critère essentiel pour l'évaluation de son aptitude à une application donnée De plus, l'importance de produire des assemblages étanches s'oppose à l'utilisation d'outillages classiques à

poinçon et matrice qui percent les tôles.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 579 809 décrit un exemple ancien d'une matrice qui était parti-

culièrement conçue pour la mise en oeuvre d'un procédé d'agrafage de tôles ou de feuilles métalliques, capable de

produire un assemblage étanche, de résistance relativement élevée Le procédé consistait à placer une enclume entre deux blocs de matrice rappelés élastiquement vers l'enclume.

L'enclume était placée en retrait au-dessous des surfaces supérieures des blocs de matrice pour qu'un espace de mise en forme soit établi entre les blocs de matrice Deux feuilles de métal pouvaient alors être placées sur les blocs à matrice au-dessus de l'enclume, et un poinçon frappait contre les feuilles en alignement axial avec l'enclume afin que l'enclume serve de butée mécanique pour le poinçon Le poinçon formait des bossages concentriques dans les feuilles sans percer le métal assemblé Durant l'opération exécutée

par le poinçon, les blocs à matrice s'écartaient en coulis-

sant contre la force opposée de rappel, permettant aux

feuilles d'être extrudées par déformation plastique latérale-

ment dans toutes les directions à partir des bossages concentriques formés dans les feuilles Les extrusions latérales servaient à verrouiller entre eux les bossages, formant ainsi un assemblage ou joint permanent pouvant supporter à la fois des charges de cisaillement et de traction dans le plan des feuilles et dans la direction

axiale des bossages, respectivement.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 459 735 décrit une approche similaire dans laquelle les blocs à matrice coulissants sont remplacés par des blocs à matrice pivotants Les blocs à matrice sont rappelés vers l'enclume à la manière de ciseaux par un ressort de compression De même que dans le brevet No 3 579 809 précité, l'effet de la liberté des blocs à matrice de pivoter était de permettre une expansion latérale des bossages dans la zone en butée avec l'enclume pour verrouiller entre elles les feuilles ou tôles pendant l'assemblage Il est particulièrement souligné, dans le brevet N O 4 459 735 précité, l'importance de maintenir l'épaisseur des feuilles au centre de l'assemblage confor- mément à la formule:

T= 0,2 ( 1,2 (M 1 +M 2))

o T est l'épaisseur totale du métal au centre de l'assem-

blage, et Mi et M 2 sont les épaisseurs des panneaux supérieur

et inférieur, respectivement, avant l'opération d'assemblage.

Des joints ou assemblages formés en adhérant à cette approche présentaient une résistance plus élevée, mais l'approche

nécessitait d'étalonner la presse ou l'appareil de poinçon-

nage pour tenir compte des épaisseurs initiales des panneaux.

Les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 4 757 609, N O 4 910 853, N 5 027 503 et N' 5 031 442 ont introduit l'utilisation d'un collier élastique à la place du ressort pour rappeler élastiquement les blocs à matrices vers l'enclume.

Bien que l'approche décrite dans le brevet N O 4 459 735 précité ait été largement suivie dans l'indus-

trie, le fait d'adhérer à la formule ci-dessus présentait un inconvénient notable par le fait que les épaisseurs des panneaux peuvent varier suffisamment pour nécessiter une30 modification de l'appareil à poinçon et matrice pour réaliser l'épaisseur d'assemblage préférée De plus, un inconvénient important du procédé décrit dans le brevet N' 3 579 809 précité subsistait avec le procédé du brevet N O 4 459 725 précité par le fait qu'un mouvement mécanique des blocs à matrice était nécessaire pour produire l'extrusion latérale demandée pour verrouiller les feuilles entre elles La

construction de matrice résultante était relativement volumineuse et encombrante ainsi que coûteuse en comparaison avec l'utilisation d'une enclume d'une seule pièce, seule,5 sans blocs à matrice mobiles.

Par contre, l'approche décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 584 753 évitait l'utilisation de blocs à matrice mobiles mécaniquement en formant les blocs à matrice en tant qu'éléments en porte-à-faux s'étendant depuis10 l'embase afin d'entourer l'enclume Par conséquent, la nature

élastique de la matière dont étaient formés les éléments en porte-à- faux permettait à ces derniers de fléchir élasti-

quement vers l'extérieur durant l'opération effectuée par le poinçon pour permettre l'extrusion latérale des feuilles.15 D'autres adaptations de ce principe sont décrites dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N' 4 614 017, N O 4 658 502, N O 4 928 370, N O 4 972 565 et N O 5 046 228 Cependant, l'inconvénient du fait consistant à faire appel à des blocs à matrice mobiles constituait toujours une particularité

importante affectant le fonctionnement de l'appareil à poinçon et matrice du brevet N O 4 584 753.

Un exemple d'un processus de poinçonnage pour agrafer des tôles ou feuilles métalliques, ne faisant pas appel à des blocs à matrice mobiles, est illustré dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 911 591 Similairement à ce qui est décrit dans les brevets N O 4 459 735 et N O 4 584 753 précités, dans le brevet N O 4 911 591 précité, on fait appel à une certaine extrusion latérale de la matière

en feuille pour verrouiller les feuilles entre elles.

Cependant, ce dernier brevet diffère par le fait que le verrouillage se produit entre une partie d'une feuille ou tôle qui est extrudée par un poinçon dans un évidement précédemment formé dans la seconde feuille Cette approche élimine la nécessité de blocs à matrice qui coulissent, pivotent ou s'écartent par rapport à l'enclume Cependant, un inconvénient du brevet N O 4 911 591 précité est que la seconde feuille doit d'abord subir une opération initiale

pour en déplacer une partie afin de former l'évidement.

On peut aisément apprécier d'après la description

précédente que l'art antérieur ne propose pas de dispositif pour une opération d'assemblage en une seule étape portant sur du métal en feuilles, dans lequel la matrice est une pièce monobloc sans partie mobile L'art antérieur ne décrit ni ne suggère, non plus, un procédé n'impliquant pas soit de10 préformer l'une des feuilles afin d'y ménager un évidement, soit d'expanser élastiquement une partie de la filière pour permettre l'extrusion d'une ou plusieurs des feuilles de métal afin d'agrafer efficacement et de façon permanente les

feuilles en constituant un assemblage étanche.

On a donc besoin d'une matrice d'une seule pièce, rentable, à utiliser avec des presses classiques qui, en

coopération avec un poinçon classique, soit capable d'assem-

bler entre elles une ou plusieurs tôles ou feuilles de métal de diverses épaisseurs sans que la matrice doive comprendre des pièces mobiles et sans nécessiter une préparation étendue

des feuilles de métal avant l'assemblage.

Conformément à l'invention, il est proposé une matrice à utiliser avec un poinçon classique pour assembler de façon permanente, ou agrafer, deux ou plus de deux tôles25 ou feuilles de métal ou d'une autre matière pouvant être formée commodément La matrice est formée de façon spéciale pour, à la fois, recevoir le poinçon et présenter un ou plusieurs passages latéraux qui permettent l'extrusion d'une quantité de la matière en feuille qui sert à solidariser entre elles les feuilles La matrice ne comporte en elle-même aucune pièce mobile, procurant une conception économique

pouvant être adaptée à divers types de presses et d'applica-

tions De plus, les passages latéraux peuvent recevoir une matière en feuille de diverses épaisseurs tout en produisant un effet d'agrafage suffisant sans qu'il soit nécessaire d'étalonner étroitement le poinçon ou la presse utilisé avec la matrice. Essentiellement, la matrice fait partie d'un outillage classique à poinçon et matrice qui utilise un poinçon ayant une section transversale circulaire, bien que d'autres formes, telles que des sections transversales ovales et rectangulaires, puissent être envisagées d'être utilisées avec des résultats satisfaisants La matrice est conçue pour coopérer avec le poinçon afin d'exécuter une opération d'agrafage et d'assemblage Fondamentalement, la matrice sert d'enclume ayant une surface d'impact désignée contre laquelle le poinçon porte par impact Surtout, la surface d'impact de la matrice définit aussi une paroi périphérique entourant un évidement qui détermine la forme de l'assemblage, sert de pilote pour le poinçon et agit autrement sur la façon dont les matières doivent être assemblées Le poinçon est aligné axialement avec la matrice et propulsé vers la surface d'impact, soit à la main, soit par un dispositif mécanique

tel qu'un canon à impact ou une presse.

Aux fins de la présente invention, l'évidement ou la cavité formé dans la surface de la matrice peut avoir une forme quelconque, bien que s'il soit avantageux que la forme en section transversale de la cavité corresponde étroitement à celle du poinçon Un jeu convenable entre le poinçon et la cavité évite que le poinçon ne perce ou rompe les feuilles pendant l'assemblage La cavité définit un bord périphérique

avec la surface d'impact de la matrice Au moins une inter-

ruption périphérique, qui coupe la périphérie de la cavité, est également formée dans la surface d'impact de façon à être contiguë à la cavité L'interruption périphérique est avantageusement située en retrait dans la surface extrême de la matrice pour établir un trajet d'extrusion pour la matière

en feuille ainsi que pour permettre à une quantité supplémen-

taire de matière en feuille entourant la cavité d'être tirée à l'intérieur de la cavité de la matrice lorsque le poinçon frappe contre le métal alors qu'il est maintenu sur la matrice La partie extrudée de la matière en feuille réalise un agrafage mécanique entre les feuilles pour former un

assemblage permanent étanche.

Pour produire une action d'agrafage uniforme entre les feuilles d'une matière pouvant être façonnée, il est avantageux que plusieurs interruptions périphériques

équidistantes soient agencées de manière à s'étendre radiale-

ment depuis la cavité pour former plusieurs passages dans lesquels la matière en feuille extrudée peut fluer De plus, pour s'adapter à diverses épaisseurs de la matière en

feuille, il est avantageux que les interruptions périphéri- ques s'étendent sur toute la largeur de la surface d'impact. En conséquence, les interruptions périphériques permettent15 une extrusion latérale illimitée de la matière en feuille à partir de la cavité de la matrice.

Selon un aspect avantageux de l'invention, les interruptions périphériques formées dans la périphérie de la cavité constituent des passages par lesquels la matière en feuille peut être extrudée plastiquement durant l'opération de poinçonnage En conséquence, la matière en feuille pénètre dans la cavité en se déformant sous l'action du poinçon, une partie de la matière déformée étant extrudée dans les

passages La feuille supérieure de matière s'extrude davan-

tage vers l'intérieur du passage, la feuille inférieure épousant étroitement la forme de la feuille supérieure pour

former une saillie latérale.

La saillie latérale sert à solidariser ou verrouiller entre elles les feuilles dans la direction de la course du poinçon afin d'empêcher tout mouvement relatif des feuilles La déformation des feuilles correspondant à la cavité sert de retenue principale à un mouvement entre les feuilles dans le plan de celles-ci Il en résulte un assemblage entre les feuilles qui est capable de supporter des charges de fatigue, de cisaillement et de traction entre

les feuilles à un degré supérieur à celui de l'art antérieur.

De plus, l'assemblage est réalisé sans percement entre les feuilles pour assurer un assemblage étanche qui convient à la formation de récipients à liquides et à divers autres5 articles dans lesquels une construction hermétique aux liquides est essentielle, c'est-à-dire à des atmosphères corrosives. Un autre avantage notable de l'invention est que la construction de la matrice est simplifiée, la matrice étant réalisée d'une seule pièce formant une enclume et une cavité dans laquelle le poinçon doit être reçu Il est inutile de prévoir des blocs à matrice coulissants, pivotants ou élastiques pour s'adapter à l'extrusion de la matière en feuille En conséquence, la matrice peut être aisément adaptée à des dispositifs classiques à poinçon et presse et à des machines automatisées De plus, en raison de sa construction peu volumineuse, la matrice peut être utilisée en des emplacements o des outillages à poinçon et matrice de l'art antérieur seraient difficiles ou impossibles à utiliser

par suite de limitations d'espace.

Un objet de l'invention est donc de procurer une matrice destinée à travailler avec un poinçon ou une presse, dans laquelle deux ou plus de deux feuilles de matière sont agrafées pour former un assemblage permanent et étanche Un autre objet est de proposer une matrice d'une seule pièce-ne comportant aucune partie mobile Un autre objet encore de l'invention est que la matrice présente une surface d'enclume ayant une cavité ou un évidement dans lequel les feuilles

sont introduites par un poinçon Un autre objet de l'inven-

tion est que la cavité est définie par une périphérie ayant au moins une interruption qui est contiguë avec la cavité, à travers laquelle une partie des feuilles peut être soumise à une extrusion plastique Un autre objet encore de l'invention est que les interruptions se présentent sous la forme de passages allongés en retrait au-dessous de la surface d'enclume de la matrice, la capacité des passages étant suffisante pour agrafer des feuilles de diverses épaisseurs. Un autre objet encore de l'invention est que les inter- ruptions périphériques sont espacées régulièrement le long de5 la périphérie de la cavité pour répartir de façon uniforme les charges de traction et de cisaillement entre les feuilles. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue de côté d'une matrice selon la forme préférée de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue en bout suivant la ligne 2-2 de la figure 1, montrant la matrice de la figure 1 et illustrant une cavité et des canaux d'extrusion selon une forme préférée de réalisation de l'invention; la figure 3 est une vue en coupe partielle suivant la ligne 3-3 de la figure 2 montrant la matrice de l'invention dans laquelle deux tôles ou feuilles métalliques sont frappées par un poinçon; la figure 4 est une vue en coupe partielle analogue à la figure 3, suivant la ligne 4-4 de la figure 2; la figure 5 est une vue en plan de la feuille supérieure des figures 3 et 4, illustrant la configuration de la déformation dans sa surface supérieure; et la figure 6 est une vue de dessous de la feuille inférieure des figures 3 et 4, illustrant la configuration de

la déformation dans sa surface inférieure.

En référence aux figures 1 à 4, il est montré une matrice 10 à utiliser en coopération avec un poinçon 28 ou une presse, dans laquelle deux ou plus de deux tôles ou feuilles de métal ou d'une autre matière pouvant être

commodément formée peuvent être assemblées de façon per-

manente Le poinçon 28 peut être d'un type connu de façon classique, tel que celui montré sur les figures 3 et 4 o une extrémité 26 du poinçon 28 présente une section transversale circulaire Il est tout à fait envisageable que des poinçons ayant une section transversale ovale, rectangulaire ou d'une

autre forme puissent être utilisés avec des résultats satis-

faisants La matrice 10 est suffisamment dimensionnée pour recevoir l'extrémité 26 du poinçon 28 et pour absorber l'impact du poinçon 28 pour exécuter l'opération d'agrafage de la présente invention La matrice 10 sert principalement d'enclume monobloc qui présente une surface durable contre laquelle le poinçon 28 agit Lors de l'utilisation, le poinçon 28 est aligné axialement avec la matrice 10, deux ou plus de deux tôles ou feuilles de métal (représentées sur les figures 3 et 4 sous la forme d'une feuille supérieure 12 et d'une feuille inférieure 14), ou d'une autre matière pouvant être commodément formée, sont placées sur la matrice 10, et l'extrémité 26 du poinçon 28 est ensuite appliquée par impact contre les feuilles 12 et 14 et la matrice 10, soit à la main, soit par un dispositif mécanisé tel qu'une presse ou un

canon à impact (non représenté).

Comme illustré sur les figures 1 et 2, la matrice comprend un corps cylindrique 18 qui est conçu pour s'ajuster dans une cavité (non représentée) formée dans le dispositif à presse (non représenté) afin d'être aligné avec le poinçon 28 La matrice 10 est avantageusement formée de façon à comporter une embase 16 qui est convenablement formée pour permettre à une vis de blocage ou de positionnement de retenir la matrice 10 à l'intérieur de la cavité Une surface d'enclume, orientée transversalement à l'axe de la matrice , est opposée à 1 'embase 16 Comme on le voit sur la vue en bout de la figure 2, un évidement ou une cavité 22 est formé dans la surface 20 de l'enclume et quatre rainures latérales

équidistantes 24 s'étendent radialement depuis cette cavité.

Les rainures latérales ou canaux 24 constituent donc essen-

tiellement des interruptions périphériques dans la périphérie autrement formée de la cavité 22 Aux fins de cette forme de l J

réalisation, un évidement cylindrique ou une cavité cylindri-

que est représenté Il est cependant bien entendu qu'une forme quelconque d'évidement peut être utilisée dans la surface d'enclume, avec une interruption associée dans la5 périphérie de l'évidement.

Dans une forme de réalisation utilisée à des fins d'essai, le diamètre de la cavité 22 était d'environ ,588 mm, nécessitant que l'extrémité 26 du poinçon 28 soit d'un diamètre quelque peu plus petit La largeur des canaux latéraux 24 était d'environ 2,286 mm, tandis que la longueur

des canaux latéraux 24 s'étendait jusqu'au périmètre exté-

rieur de la surface 20 de l'enclume Lors de l'essai, le diamètre de la surface 20 de l'enclume était d'environ 12,5 mm, bien qu'il soit tout à fait envisageable qu'une surface 20 d'enclume ait un diamètre plus grand ou plus petit, ou que des canaux latéraux 24 plus longs ou plus courts puissent être utilisés sans effet notable sur la mise

en pratique de la présente invention.

De plus, la profondeur à la fois de la cavité 22 et des canaux latéraux 24 était d'environ 1,27 mm à partir de la surface 20 de l'enclume, avec un angle de dépouille d'environ 7 Cependant, la profondeur ou l'angle de dépouille peut être modifié pour convenir à des matières beaucoup plus épaisses ou plus minces, ou à des matières

ayant des caractéristiques d'écoulement notablement diffé-

rentes durant l'extrusion Cependant, il n'est pas nécessaire que les canaux latéraux 24 soient coplanaires avec la surface inférieure de la cavité 22, mais ils peuvent être en retrait légèrement au-dessus ou audessous du plan en retrait défini par la cavité 22 Le nombre, l'écartement et l'orientation des canaux latéraux 24 peuvent également être modifiés pour une adaptation à des matières en feuille et des applications

différentes Cependant, un avantage particulier de l'utilisa-

tion des canaux latéraux 24 est leur capacité à recevoir la matière extrudée à partir de feuilles 12 et 14 de diverses épaisseurs sans qu'il soit nécessaire de modifier la cavité 22 ou les canaux latéraux 24 Par conséquent, il est surtout important que les canaux latéraux 24 soient contigus avec la

cavité 22 afin de permettre à la matière de pénétrer en5 coulant dans les canaux latéraux 24 durant l'opération de poinçonnage.

En fonctionnement, la matrice 10 est supportée par tout moyen convenable de façon à être alignée axialement au-dessous du poinçon 28 Deux tôles ou feuilles métalliques10 12 et 14 sont ensuite placées sur la matrice 10, et le poinçon 28 est amené à porter contre la feuille supérieure 12 avec une force suffisante pour déformer les feuilles métalli- ques 12 et 14 vers l'intérieur de la cavité 22 de la matrice 10, comme on le voit sur les figures 3 et 4 La figure 3 montre une vue en coupe partielle du poinçon 28 engagé avec les feuilles métalliques 12 et 14 et la cavité 22, la coupe transversale suivant un diamètre passant par une partie ininterrompue de la cavité 22 Comme on le voit, les feuilles supérieure et inférieure 12 et 14 sont toutes deux fortement déformées de façon à s'étendre dans l'intervalle entre la cavité 22 et le poinçon 28, formant un bossage cylindrique Le diamètre du bossage cylindrique 30 est égal au

diamètre de la cavité 22.

Par contre, la figure 4 montre une coupe passant par une paire opposée de canaux latéraux 24, illustrant la manière dont les deux feuilles 12 et 14 sont extrudées latéralement dans les canaux latéraux 24 pour former des

saillies latérales 32 sur le bossage 30 autrement cylindri-

que Les saillies latérales 32 dépassent au-dessous de la surface inférieure de la feuille inférieure 14 en passant dans les canaux latéraux respectifs 24 pour solidariser ou verrouiller entre elles les feuilles supérieure et inférieure

12 et 14, formant ainsi un assemblage permanent En consi-

dérant l'assemblage depuis le côté de la feuille supérieure 12 comme montré sur la figure 5, l'assemblage apparaît comme

étant essentiellement un évidement circulaire 34 à l'inté-

rieur d'une empreinte carrée 38 dans la feuille supérieure 12 En considérant l'assemblage depuis le côté de la feuille inférieure 14 comme montré sur la figure 6, le bossage cylindrique surélevé 30 est proéminent, les saillies laté- rales 32 s'étendant radialement à partir de ce bossage Les apparences montrent que les angles 36 de l'empreinte carrée vue dans la feuille supérieure 12 résultent d'un écoulement de la matière dans les canaux latéraux 24 pour former les saillies latérales 32 Autrement, les feuilles supérieure et inférieure 12 et 14 restent toutes deux pratiquement non affectées par l'opération effectuée par le poinçon et la

matrice selon l'invention.

Un essai en laboratoire conforme aux indications de l'invention a montré une amélioration de la résistance au cisaillement par rapport à l'assemblage formé par les indications données dans le brevet N O 4 459 735 précité En référence à la figure 3, des opérations de poinçonnage effectuées sur des feuilles 12 et 14 d'acier laminé à froid du type N O 1008, ayant des épaisseurs de 1,067 mm, ont abouti à des épaisseurs radiales combinées comprises entre 0,127 et 0,203 mm à travers le bossage cylindrique 30, et de 1,016 mm à travers la surface extrême axiale du bossage cylindrique Par contre, en référence à la figure 4, l'épaisseur radiale du bossage cylindrique 30 était d'environ 0,635 mm, les saillies latérales 32 s'étendant radialement sur 1,118 mm de plus pour solidariser la feuille inférieure 14 avec la feuille supérieure 12 Un essai avec des feuilles de métal 12 et 14 de compositions et d'épaisseurs différentes a montré des améliorations similaires par rapport à l'art antérieur, bien qu'accompagné de différences évidentes de dimensions

dues aux matières et épaisseurs différentes utilisées.

Un avantage notable de la matrice 10 de la présente invention est donc que les canaux latéraux 24 formés dans la périphérie de la cavité 22 constituent des passages équidistants par lesquels les feuilles 12 et 14 en métal peuvent être extrudées chacune de façon plastique durant l'opération de poinçonnage pour former un assemblage étanche qui présente une plus grande résisance au cisaillement en comparaison avec des assemblages formés similairement conformément à l'art antérieur Les feuilles métalliques 12 et 14 sont déformées dans la cavité 22 par le poinçon 28, une partie de la matière déformée étant extrudée dans les canaux latéraux 24 pour former les saillies latérales 32 qui10 dépassent du bossage 30 formé dans la partie restante de la cavité 22 Chaque saillie latérale 32 sert à solidariser les feuilles métalliques 12 et 14 dans la direction de la course du poinçon pour procurer une résistance à la traction accrue à l'assemblage afin de résister à tout mouvement relatif des feuilles 12 et 14 sous une charge La déformation des feuilles 12 et 14 correspondant à la cavité 22 sert de retenue principale à un mouvement entre les feuilles 12 et 14 dans leur plan, tandis qu'une plus grande résistance est procurée par la façon dont les feuilles supérieure et inférieure 12 et 14 sont extrudées ensemble au- dessous de la

feuille inférieure 14 et jusque dans les canaux latéraux 24.

L'assemblage présente aussi de plus grandes résistances au cisaillement età la traction entre les feuilles, à un degré

supérieur à celui obtenu dans l'art antérieur.

Un autre avantage notable de la présente inven-

tion est que la construction de la matrice 10 est en une seule pièce formant la surface 20 d'enclume et la cavité 22 dans laquelle le poinçon 28 est reçu A la différence de l'art antérieur, il est inutile de prévoir des blocs à matrice coulissants, pivotants ou élastiques pour permettre l'extrusion du métal des feuilles En conséquence, la matrice peut être aisément adaptée à des dispositifs classiques à poinçon et presse et à des machines automatisées, et on peut

l'utiliser sans se préoccuper d'un espace de travail limité.

De plus, les avantages du dispositif de réglage peuvent être obtenus avec une matière en feuille de diverses épaisseurs Les canaux latéraux 24 sont suffisamment dimen- sionnés pour être adaptés à divers degrés d'extrusion latérale de la matière en feuille à partir de la cavité 22 de la matrice En conséquence, il est inutile de modifier ou d'adapter la matrice 10 pour obtenir des résultats acceptables avec des feuilles en nombre et en épaisseur

variant dans une plage étendue.

La présente invention procure donc une matrice 10 convenant à la formation d'assemblages permanents, ou agrafures, entre deux ou plus de deux feuilles de métal ou d'une autre matière pouvant être commodément formée La matrice 10 est particulièrement formée à la fois pour recevoir un poinçon classique à l'intérieur de la cavité 22 formée dans cette matrice et pour présenter un ou plusieurs canaux latéraux 24 qui permettent l'extrusion d'une quantité du métal des feuilles Les saillies latérales 32 formées par le processus ci-dessus servent à solidariser les feuilles La matrice 10 ne comporte aucune pièce mobile, en elle-même, procurant une conception économique qui peut être adaptée à divers types de presses et d'applications De plus, les canaux latéraux 24 peuvent recevoir du métal en feuille de diverses épaisseurs tout en produisant un effet de sertissage suffisant sans qu'il soit nécessaire d'étalonner étroitement

le poinçon ou la presse utilisé avec la matrice 10.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la matrice décrite et représentée

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1 Matrice à utiliser avec un poinçon ( 28) pour assembler des feuilles de matière ( 12, 14), caractérisée en ce qu'elle comporte un corps ( 18), une surface extrême ( 20) située à une extrémité du corps, une cavité ( 22) formée dans cette surface extrême et définissant une périphérie et un moyen ( 16) pour le montage du corps de la matrice afin

qu'elle soit alignée avec le poinçon, au moins une inter-

ruption périphérique ( 24) étant formée sur la périphérie de la cavité afin que cette interruption ou chaque interruption constitue un trajet d'extrusion pour une partie de la matière en feuille lorsque le poinçon est appliqué par impact contre la matière en feuille placée contre la surface extrême de la matrice, le trajet d'extrusion pour une partie de la matière en feuille renforçant la solidarisation mécanique entre les

feuilles de matière.

2 Matrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de montage comprend un moyen pour fixer la

matrice par rapport au poinçon.

3 Matrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ou chaque interruption périphérique est adjointe

à la périphérie afin d'être contiguë avec la cavité.

4 Matrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ou chaque interruption périphérique comprend

plusieurs interruptions périphériques espacées le long de la périphérie de la cavité.

Matrice selon la revendication 1, caractérisée

en ce que la périphérie de la cavité est de forme sensi-

blement circulaire.

6 Matrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ou chaque interruption périphérique s'étend sur

toute la largeur de la surface de la matrice.

7 Matrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ou chaque interruption périphérique s'étend

latéralement depuis la cavité.

8 Matrice à utiliser avec un poinçon ( 28) pour assembler mécaniquement au moins deux feuilles ( 12, 14) de matière, la matrice étant caractérisée en ce qu'elle comporte

un corps ( 18) ayant une partie ( 16) de montage à une extré-

mité et une surface extrême ( 20) disposée à une extrémité opposée du corps, une cavité ( 22) formant une surface évidée dans la surface extrême et définissant une périphérie, plusieurs canaux ( 24) étant adjoints à la périphérie définie par la cavité de façon à être contigus à ladite cavité, et un moyen ( 16) pour le montage du corps de la matrice afin

qu'elle soit alignée avec le poinçon, lesdits canaux consti-

tuant des trajets d'extrusion dans lesquels une partie de la matière des deux feuilles ou plus est extrudée lorsque le poinçon est appliqué par impact contre la matière des feuilles, tandis que ces dernières sont placées contre la surface de la matrice pour réaliser une solidarisation mécanique entre les deux feuilles de matière, ou plus, et les

assembler mécaniquement entre elles.

9 Matrice selon la revendication 8, caractérisée

en ce que le moyen de montage comprend un moyen pour fixer la matrice par rapport au poinçon.

Matrice selon la revendication 8, carac-

térisée en ce que les canaux sont espacés le long de la

périphérie de la cavité.

11 Matrice selon la revendication 8, carac-

térisée en ce que la périphérie de la cavité est de forme

sensiblement circulaire.

12 Matrice selon la revendication 8, carac-

térisée en ce que chacun des canaux s'étend sur toute la

largeur de la surface de la matrice.

13 Matrice selon la revendication 8, carac-

térisée en ce que chacun des canaux s'étend sensiblement

radialement depuis ladite cavité.

14 Procédé pour assembler des feuilles de

matière ( 12, 14), caractérisé en ce qu'il consiste à super-

poser au moins deux desdites feuilles de matière sur une matrice ( 10) ayant une cavité ( 22) avec au moins une inter- ruption périphérique ( 24), à frapper les deux feuilles de matière, ou plus, contre la matrice, cette étape de frappe5 comprenant les étapes qui consistent à déformer les deux feuilles de matière, ou plus, pour les faire pénétrer dans la cavité, et à déformer simultanément une partie ( 32) des deux feuilles de matière ou plus pour la faire pénétrer dans la ou chaque interruption périphérique, la ou chaque interruption périphérique constituant un trajet d'extrusion pour une partie des deux feuilles de matière, ou plus, lorsqu'elles sont frappées contre la matrice, ces feuilles déformées réalisant une solidarisation mécanique entre elles pour s'assembler.

15 Procédé selon la revendication 14, carac-

térisé en ce que l'étape consistant à frapper les deux feuilles de matière ou plus comprend une déformation de la partie de ces feuilles latéralement dans la ou chaque

interruption périphérique.

16 Procédé selon la revendication 14, carac-

térisé en ce que l'étape consistant à frapper comprend une

déformation de la partie des deux feuilles ou plus latérale-

ment par rapport à la cavité pour que la partie déformée

pénètre dans plusieurs interruptions périphériques ( 24).

17 Procédé selon la revendication 14, carac-

térisé en ce que l'étape de frappe consiste à extruder une partie de chacune des feuilles de matière pour la faire

pénétrer dans la ou chaque interruption périphérique.

18 Procédé selon la revendication 14, carac-

térisé en ce que l'étape de frappe consiste à frapper la matière en feuille avec un poinçon sensiblement cylindrique

( 28).

19 Procédé pour assembler au moins deux feuilles ( 12, 14) de matière, caractérisé en ce qu'il consiste à superposer lesdites feuilles de matière sur une matrice ( 10) afin qu'une surface inférieure des feuilles soit tournée vers la matrice et qu'une surface supérieure soit écartée de la matrice, cette dernière ayant une surface extrême ( 20) dans laquelle une cavité ( 22) est formée et plusieurs canaux ( 24) s'étendant depuis ladite cavité, le procédé consistant en outre à aligner un poinçon ( 28) avec la cavité de la matrice, et à déplacer le poinçon dans les feuilles de matière en direction de la surface extrême de la matrice, l'étape de déplacement comprenant les étapes qui consistent à étirer les feuilles de matière pour les faire pénétrer dans la cavité afin de former un évidement dans la surface supérieure des deux feuilles de matière ou plus et un bossage ( 30) dans la

surface inférieure de ces feuilles, et à extruder simul-

tanément une partie de chacune des feuilles de matière pour faire pénétrer cette partie dans les canaux afin de former

plusieurs saillies ( 32) dépassant dans une direction s'éloi-

gnant du bossage, les canaux établissant des trajets d'extru-

sion dans une direction s'éloignant du bossage lorsque le poinçon est enfoncé dans lesdites feuilles de matière en direction de la surface extrême pour former plusieurs saillies dépassant du bossage, lesdites saillies réalisant une solidarisation mécanique entre les deux feuilles ou plus

de matière afin de les assembler mécaniquement.

Procédé selon la revendication 19, carac-

térisé en ce que l'étape d'extrusion consiste à extruder

ladite partie des deux feuilles de matière ou plus latérale-

ment par rapport à la cavité pour la faire pénétrer dans les canaux afin de former plusieurs saillies latérales ( 32)

dépassant dans une direction s'éloignant du bossage.

21 Procédé selon la revendication 19, carac-

térisé en ce que l'étape d'extrusion consiste à extruder ladite partie des deux feuilles de matière ou plus pour former plusieurs saillies équidistantes ( 32) dépassant dans

une direction s'éloignant du bossage.

22 Procédé selon la revendication 19, carac-

térisé en ce que l'étape d'extrusion consiste à extruder ladite partie des deux feuilles de matière ou plus pour former plusieurs saillies dépassant radialement dans une direction s'éloignant du bossage.

23 Procédé selon la revendication 19, carac-

térisé en ce que les étapes d'étirage et d'extrusion ont lieu sans fracture des feuilles de matière pour former le bossage

ou les saillies.