FR2855775A1

FR2855775A1 - Shaping, conformation and assembly of metal components in the form of thin shells and/or profiles, assisted by high frequency vibrations

Info

Publication number: FR2855775A1
Application number: FR0306830A
Authority: FR
Inventors: Alain Francois Douarre
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2004-12-10
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: FR2855775B1

Abstract

The invention provides different devices used to provide high frequency vibrations to facilitate the forming of metal components from sheets and profiles or the assembly of metal structures incorporating components with thin shells and/or profiles, associated with conventional processes such as pressing, roller profiling and spot or ribbon welding, or to assure the conformation and stabilization of the components or assemblies in the desired geometry. The devices use different power ultrasonic techniques to establish in the material of the components some intense vibrations that are diffused elastically in the non-strained zones but which, in the presence of static stresses, have some excursions into the plastic domain and neutralizing them by dissipating a part of their energy. Once liberated, the component or structure retains practically the shape of the tool and is stabilized.

Description

- 1- 1

DESCRIPTIONDESCRIPTION

La présente invention concerne différents dispositifs mettant en ceuvre des vibrations, destinés à faciliter, en association avec les procédés traditionnels, la mise en forme de pièces en tôle et de profilés métalliques, ou l'assemblage principalement par soudage de 5 structures incorporant ces éléments, ou encore à assurer la conformation et la stabilisation desdites pièces et structures dans la géométrie souhaitée. The present invention relates to various devices implementing vibrations, intended to facilitate, in association with traditional methods, the shaping of sheet metal parts and metal profiles, or the assembly mainly by welding of structures incorporating these elements, or to ensure the conformation and stabilization of said parts and structures in the desired geometry.

Les procédés associés sont des procédés de déformation tels que l'emboutissage, le cintrage et le profilage par galetage, d'assemblage de pièces en coque mince et / ou de profilés, généralement mais pas 10 limitativement par soudage par points ou par cordons, alors que lesdites pièces sont maintenues en géométrie par bridage sur des appuis géométriquement définis. The associated methods are deformation methods such as stamping, bending and profiling by burnishing, assembling parts in thin shell and / or profiles, generally but not exhaustively by spot or bead welding, then that said parts are held in geometry by clamping on geometrically defined supports.

La difficulté commune à ces procédés est le développement de contraintes internes dans le matériau pendant la phase active, qui tendent à se relaxer par retour élastique une fois que la pièce est dégagée de l'outillage, soit immédiatement, soit en différé après que la pièce a 15 subi des sollicitations mécaniques ou thermiques. Il en résulte des déformations des pièces qui peuvent se retrouver hors de la géométrie spécifiée. Cet inconvénient est d'autant plus sévère que les matériaux mis en oeuvre ont une déformation élastique importante, ce qui est le cas pour certains matériaux de plus en plus utilisés dans l'industrie automobile et aéronautique, comme les alliages d'aluminium et les aciers à haute limite élastique. The common difficulty in these methods is the development of internal stresses in the material during the active phase, which tend to relax by elastic return once the part is released from the tool, either immediately or after the part has been delayed. has undergone mechanical or thermal stresses. This results in deformations of the parts which may end up outside the specified geometry. This drawback is all the more severe as the materials used have a significant elastic deformation, which is the case for certain materials increasingly used in the automotive and aeronautical industry, such as aluminum alloys and steels. with high elastic limit.

Les approches traditionnelles pour pallier ce phénomène sont: la mise en tension de la pièce dans les zones concernées, de façon que le retour élastique soit orienté dans le sens de la pièce (o il a peu d'incidence), selon sa dimension principale (profilé) ou une direction particulière de sa surface (pièce emboutie), et le retour angulaire considérablement minimisé du fait que le retour 25 élastique est alors pratiquement homogène dans l'épaisseur ou la section, l 'anticipation dans la forme de l'outil du retour élastique de la pièce à l'état libre (outil " faux " pour obtenir une pièce juste). The traditional approaches to overcome this phenomenon are: the tensioning of the part in the zones concerned, so that the elastic return is oriented in the direction of the part (where it has little incidence), according to its main dimension ( profile) or a particular direction of its surface (stamped part), and the angular return considerably minimized by the fact that the elastic return 25 is then practically homogeneous in thickness or section, the anticipation in the shape of the tool of the elastic return of the part to the free state ("false" tool to obtain a fair part).

La première est principalement mise en ceuvre dans les procédés d'emboutissage et de cintrage par étirage. Consommant une partie de la capacité utile de déformation du 30 matériau, son utilisation est souvent pratiquement limitée par la difficulté technique de mettre en tension une zone d'intérêt sans pénaliser d'autres zones de la pièce. De plus, pour les profilés, la modulation de la tension génère des irrégularités de section qui ne sont pas toujours acceptables. La seconde approche est donc souvent utilisée en complément. The first is mainly used in stamping and bending by stretching processes. Consuming part of the useful deformation capacity of the material, its use is often practically limited by the technical difficulty of tensioning an area of interest without penalizing other areas of the part. In addition, for the profiles, the modulation of the tension generates irregularities in section which are not always acceptable. The second approach is therefore often used in addition.

Le " faux " dans l'outil est applicable à tous les procédés cités mais n'est pas sans 35 inconvénients: * mise au point itérative coûteuse et incertaine en délai, * complication ou remise en cause de l'outil quand une butée technique est atteinte (contre dépouille par exemple), * sensibilité à la dispersion des caractéristiques de la matière en série, 40 ne règle pas les problèmes de relaxation différée. The "false" in the tool is applicable to all the processes mentioned but is not without drawbacks: * iterative development costly and uncertain in time, * complication or questioning of the tool when a technical stop is damage (undercut for example), * sensitivity to the dispersion of the characteristics of the material in series, 40 does not solve the problems of delayed relaxation.

Pour les applications les plus contraignantes, il est fait appel à des techniques complémentaires ou de substitution (opération supplémentaire de calibrage, revenu métallurgique à chaud sous montage, hydroformage,...) particulièrement pénalisantes. For the most restrictive applications, additional or substitution techniques are used (additional calibration operation, hot metallurgical tempering under assembly, hydroforming, etc.) which are particularly disadvantageous.

Les dispositifs selon l'invention remédient à ces inconvénients en mettant en oeuvre des 45 vibrations à l'intérieur du matériau en cours de déformation, ou alors qu'il est maintenu en forme dans l'outillage de mise en forme, dans le montage d'assemblage, ou dans un outillage spécifique de conformation. Ces vibrations intenses restent néanmoins dans le domaine élastique dans les zones non contraintes et ne les affectent pas. S'additionnant aux contraintes statiques ou quasi- statiques dans les zones contraintes, elles font des 50 excursions dans le domaine plastique et neutralisent l'essentiel desdites contraintes en y dissipant une part de leur énergie. Une fois libérée, la pièce garde pratiquement la forme de l'outil et est stabilisée. The devices according to the invention overcome these drawbacks by using vibrations inside the material being deformed, or while it is being kept in shape in the shaping tool, in the mounting of 'assembly, or in a specific conformation tool. These intense vibrations nevertheless remain in the elastic range in the unstressed areas and do not affect them. Adding to the static or quasi-static constraints in the constrained zones, they make 50 excursions in the plastic field and neutralize the main part of said constraints by dissipating a part of their energy there. Once released, the part practically retains the shape of the tool and is stabilized.

Un procédé de détensionnement par vibrations de structures mécano-soudées est utilisé depuis plusieurs années. Il consiste à exciter la structure à l'état libre à basse fréquence 55 (typiquement entre 20 et 200 Hz) successivement sur quelques uns de ses modes propres (typiquement 3) en agissant sur la fréquence et l'emplacement du point d'excitation, généralement à l'aide d'un excitateur électrodynamique. L'opération qui peut durer une heure ou plus, aboutit à un détensionnement relativement efficace des pics de contraintes résiduelles de soudure (typiquement 70 %). Il n'assure cependant pas la géométrie de la 60 structure. Deux limitations importantes sont la difficulté d'assurer un niveau de vibration suffisant sur la totalité de la structure, et le risque d'endommagement par fatigue de certaines zones, notamment pour les structures à géométrie irrégulière ou complexe. A process of stress relieving by vibration of mechanically welded structures has been used for several years. It consists in exciting the structure in the free state at low frequency 55 (typically between 20 and 200 Hz) successively on some of its eigen modes (typically 3) by acting on the frequency and the location of the excitation point, usually using an electrodynamic exciter. The operation, which can last an hour or more, results in a relatively effective stress relieving of the residual welding stress peaks (typically 70%). However, it does not ensure the geometry of the structure. Two important limitations are the difficulty of ensuring a sufficient level of vibration over the entire structure, and the risk of damage by fatigue of certain zones, in particular for structures with irregular or complex geometry.

Bien que faisant appel au même principe vibratoire, les dispositifs selon l'invention se distinguent radicalement dudit procédé par le fait que * ils s'appliquent sur la pièce pendant qu'elle est mise en forme ou alors qu'elle est maintenue en forme dans un outillage, assurant ainsi, outre son détensionnement, la précision de sa mise en géométrie, ils travaillent à hautes fréquences, typiquement ultrasonores, qui se diffusent facilement dans la pièce et ont une action beaucoup plus rapide sur les contraintes, en mettant typiquement en oeuvre des excitateurs piezzo-électriques ou magnéto-strictifs, ou tout autre technique ayant des effets équivalents, par exemple des excitateurs sans contact, ils font appel typiquement mais pas nécessairement (voir ci-après le deuxième exemple de réalisation en cintrage) à des techniques de traitement du signal et d'asservissement évoluées permettant d'exciter transitoirement un grand nombre de modes propres de la 75 structure et donc d'y assurer un niveau de vibration homogène même en cas de géométrie complexe, ou alternativement de " traquer " le mode propre d'intérêt pendant la transformation de la pièce, le tout au niveau d'intensité optimum et de façon totalement automatisée. Although using the same vibratory principle, the devices according to the invention differ radically from said method by the fact that * they are applied to the part while it is being shaped or while it is being kept in shape in a tool, thus ensuring, in addition to its stress relieving, the precision of its geometry setting, they work at high frequencies, typically ultrasonic, which diffuse easily in the room and have a much faster action on the stresses, typically using piezoelectric or magneto-restrictive exciters, or any other technique having equivalent effects, for example contactless exciters, they typically but not necessarily use (see below the second embodiment in bending) techniques of advanced signal processing and servo-control allowing transiently to excite a large number of eigen modes of the structure and do nc to ensure a homogeneous level of vibration there even in the case of complex geometry, or alternatively to "track down" the proper mode of interest during the transformation of the part, all at the optimum intensity level and in a fully automated manner.

Ces deux derniers points peuvent s'interpréter comme la transposition d'avancées 80 technologiques intervenues dans le domaine des ultrasons de puissance autour d'applications telles que l'usinage assisté par ultrasons, le décapage par ultrasons ou la soudure par ultrasons, pour résoudre des problématiques classiques de la mise en forme des tôles, profilés et de leurs assemblages. Les ultrasons de puissance donnent accès à des gains d'efficacité et de temps de cycle tels que l'intégration dans les procédés mêmes de 85 mise en forme, ou selon le cas, dans le flux de production série, peut être envisagée. These last two points can be interpreted as the transposition of technological advances 80 in the field of power ultrasound around applications such as ultrasonic assisted machining, ultrasonic pickling or ultrasonic welding, to resolve classic problems of shaping sheets, profiles and their assemblies. Power ultrasound gives access to efficiency gains and cycle time such that integration into the shaping processes themselves, or as the case may be, into the serial production flow, can be envisaged.

Selon un mode particulier de réalisation sur une machine de cintrage par étirage, un actuateur constitué d'un émetteur de type piezzo-électrique ou magnéto-strictif, est fixé solidairement par l'intermédiaire d'une tige de liaison, sur le mors qui met en tension la partie droite du profilé, avant son enroulage sur l'outil de cintrage, perpendiculairement au sens de 90 la longueur dudit profilé. Dans les machines o la partie droite du profilé est mise en tension entre les deux outils tournant en sens opposés, I'actuateur peut être fixé à un sabot fixe entre les deux outils, serré ou en appui sur le profilé. Alimenté par un dispositif électronique tel que cité plus haut, I'actuateur induit dans la partie libre du profilé des vibrations intenses qui se répartissent dans tout le volume. Dans la zone de déformation, les contraintes 95 vibratoires se superposent aux contraintes quasi-statiques de flexion, facilitant l'enroulement et dissipant, à mesure de leur formation, les contraintes internes. Le prétensionnement n'est plus justifié pour minimiser le retour élastique et les contraintes résiduelles, de sorte que l'effort de tension peut être diminué fortement. According to a particular embodiment on a stretch bending machine, an actuator consisting of a piezoelectric or magneto-restrictive type transmitter, is fixed integrally by means of a connecting rod, on the jaw which places in tension the right part of the profile, before its winding on the bending tool, perpendicular to the direction of 90 the length of said profile. In machines where the straight part of the profile is tensioned between the two tools rotating in opposite directions, the actuator can be fixed to a fixed shoe between the two tools, clamped or resting on the profile. Powered by an electronic device as mentioned above, the actuator induces intense vibrations in the free part of the profile which are distributed throughout the volume. In the deformation zone, the vibrational stresses 95 are superimposed on the quasi-static flexural stresses, facilitating the winding and dissipating, as they are formed, the internal stresses. The pretensioning is no longer justified to minimize the elastic return and the residual stresses, so that the tension force can be greatly reduced.

Selon un mode particulier de réalisation analogue au précédent, I'actuateur du même type 100 que précédemment, est disposé cette fois axialement par rapport au profilé. Dans une variante de ce mode de réalisation, on ne cherche plus à exploiter les modes de résonance de la partie libre du profilé, de sorte que la fréquence d'excitation peut être fixe. Le dispositif d'alimentation de l'actuateur s'en trouve évidemment simplifié. L'onde de compression axiale se propage le long du profilé de l'actuateur à la zone de déformation o elle dissipe son 105 énergie pour relaxer les contraintes. Seule l'amplitude d'excitation est asservie de façon à maintenir l'intensité vibratoire optimale, et réagir instantanément aux occurrences de modes résonnants susceptibles d'endommager la pièce ou le matériel. According to a particular embodiment similar to the previous one, the actuator of the same type 100 as above, is this time disposed axially with respect to the profile. In a variant of this embodiment, there is no longer any attempt to exploit the resonance modes of the free part of the profile, so that the excitation frequency can be fixed. The actuator supply device is obviously simplified. The axial compression wave propagates along the profile of the actuator to the deformation zone where it dissipates its energy to relax the stresses. Only the amplitude of excitation is controlled so as to maintain the optimal vibrational intensity, and react instantly to the occurrences of resonant modes likely to damage the part or the material.

Selon un autre mode particulier de réalisation toujours dans le domaine du cintrage, le dispositif d'étirage est supprimé (cintrage par enroulement). Un galet presseur, ou de 110 préférence un patin, précède le point d'enroulement à une distance fixe et tend à plaquer le profilé sur la forme de cintrage. La machine de cintrage s'en trouve naturellement très simplifiée. L'actuateur, du même type que précédemment, associé à un dispositif d'alimentation électronique évolué tel que décrit plus haut, est fixé solidairement au porte galet ou au patin. De plus, I'outil presseur peut épouser la forme de la section, se prolonger 115 vers la zone de déformation ou être complété par un ou deux outils presseurs en forme au droit et en aval de la zone de déformation, de sorte que le profilé soit bien plaqué sur l'outil, et que sa section, parfaitement tenue pendant le cintrage, ne se déforme pas. Le fait de transférer de la forme de cintrage aux outils presseurs une part importante de la fonction de maintien latéral du profil est de nature à faciliter le cintrage 3 D. Enfin, en limitant 120 sensiblement les problèmes d'usure, de grippage et de marquage de la surface du profilé usuellement rencontrés aux pressions requises, les ultrasons sont très favorables à l'utilisation de patins glissant en lieu et place de galets. According to another particular embodiment still in the field of bending, the stretching device is eliminated (bending by winding). A pressure roller, or preferably a shoe, precedes the winding point at a fixed distance and tends to press the profile onto the bending form. The bending machine is naturally very simplified. The actuator, of the same type as above, associated with an advanced electronic supply device as described above, is fixed integrally to the roller holder or to the shoe. In addition, the pressing tool can follow the shape of the section, extend 115 towards the deformation zone or be supplemented by one or two pressing tools shaped at right and downstream of the deformation zone, so that the profile is well pressed on the tool, and that its section, perfectly held during bending, does not deform. Transferring a significant part of the profile lateral holding function from the bending form to the pressing tools is likely to facilitate 3-D bending. Finally, by 120 substantially limiting the problems of wear, seizing and marking. from the surface of the profile usually encountered at the required pressures, ultrasound is very favorable for the use of sliding shoes in place of rollers.

Selon un autre mode particulier de réalisation, dans le domaine du cintrage en continu de profilés, par exemple en sortie de profileuse, I'actuateur, du même type que précédemment 125 est fixé solidairement au sabot de cintrage (sorte de filière parcourue par le profilé à une certaine distance de la filière de sortie de la profileuse, dont la forme, la position et l'orientation déterminent le rayon de cintrage). Dans le dispositif conventionnel, le rayon de cintrage et le contrôle du " vrillage " sont la résultante complexe des contraintes internes générées lors du profilage, de la tribologie du contact du profilé dans le sabot et du retour 130 élastique de cintrage. Le réglage, empirique, est des plus délicats, et la stabilité non garantie. Là encore, les vibrations à hautes fréquences dont sont le siège le sabot et le profilé remédient à ces inconvénients en évacuant les contraintes internes du profilé droit, en diminuant notablement le coefficient de frottement apparent du profilé dans la filière et en neutralisant pour une bonne part le retour élastique de cintrage. Le réglage devient aisé et 135 stable, quasiment géométrique. L'automatisation pour faire varier le rayon de cintrage peut être envisagée. According to another particular embodiment, in the field of continuous bending of profiles, for example at the exit of the profiling machine, the actuator, of the same type as above 125 is fixed integrally to the bending shoe (sort of die traversed by the profile at a certain distance from the exit die of the roll forming machine, the shape, position and orientation of which determine the bending radius). In the conventional device, the bending radius and the control of the "twist" are the complex result of the internal stresses generated during profiling, the tribology of the contact of the profile in the shoe and the elastic bending return 130. The adjustment, empirical, is very delicate, and stability not guaranteed. Here again, the high frequency vibrations of which the shoe and the profile are located overcomes these drawbacks by eliminating the internal stresses of the straight profile, by appreciably reducing the apparent coefficient of friction of the profile in the die and by largely neutralizing the bending elastic return. The adjustment becomes easy and 135 stable, almost geometric. Automation to vary the bending radius can be considered.

Selon un autre mode particulier de réalisation dans le domaine du profilage par galetage de tôles en ruban, des patins en forme, ou une filière, sont substitués à certains des trains de galets pour assurer des étapes de profilage pour lesquelles l'accès de galets serait 140 compliqué, partiel ou impossible, notamment pour refermer sur elle-même une section complexe. Ces patins ou filière sont mis en vibrations à hautes fréquences par des actuateurs de même type que précédemment et transmettent ces vibrations au profilé. Le coefficient de friction apparent du profilé sur les patins ou dans la filière est notablement diminué, ce qui limite les usures d'outils, les grippages, les marquages, et les efforts 145 longitudinaux dans le profilé. Les contraintes résiduelles sont éliminées in situ par les vibrations, ce qui évite la réouverture élastique du profil à sa sortie de l'outil. According to another particular embodiment in the field of profiling by burnishing strip sheets, shaped pads, or a die, are substituted for some of the roller trains to ensure profiling steps for which the access of rollers would be 140 complicated, partial or impossible, in particular for closing a complex section on itself. These pads or die are vibrated at high frequencies by actuators of the same type as above and transmit these vibrations to the profile. The apparent coefficient of friction of the profile on the pads or in the die is significantly reduced, which limits tool wear, seizures, markings, and the longitudinal forces 145 in the profile. Residual stresses are eliminated in situ by vibrations, which prevents the elastic reopening of the profile when it leaves the tool.

Selon d'autres modes particuliers de réalisation dans le domaine de l'emboutissage, un poste de conformation est introduit après l'opération d'emboutissage ou de détourage, ou comme dernière opération. La pièce y est maintenue serrée en géométrie entre des touches et appuis élastiques (par exemple en polymère ou revêtus d'élastomère), ou entre deux 150 outillages en forme en contact soit direct, soit indirect avec la pièce, par l'intermédiaire de deux couches élastomères transparentes aux ultrasons, par exemple de la famille des silicones. Différentes configurations sont possibles, faisant appel au même type d'actuateur que précédemment, pour mettre transitoirement l'ensemble de la pièce en résonances multiples à hautes fréquences, soit directement, soit par l'un des appuis, soit par l'ensemble 155 de l'outil, soit par l'une des couches élastomères. Les contraintes internes d'emboutissage sont évacuées alors que la pièce est maintenue dans la forme exacte souhaitée. Une fois libérée, la pièce garde sa forme de façon stable. Les outils peuvent être réalisés au théorique, avec les choix d'épaisseurs, de matières et de traitements de surfaces techniquement adaptés, sans avoir à gérer le risque probable d'avoir à reprendre les formes 160 lors de la mise au point. According to other particular embodiments in the stamping field, a shaping station is introduced after the stamping or trimming operation, or as the last operation. The part is held there clamped in geometry between elastic keys and supports (for example in polymer or coated with elastomer), or between two 150 shaped tools in contact either direct or indirect with the part, by means of two elastomeric layers transparent to ultrasound, for example of the silicone family. Different configurations are possible, using the same type of actuator as previously, to transiently bring the entire part into multiple resonances at high frequencies, either directly, or by one of the supports, or by the set 155 of the tool, either by one of the elastomer layers. The internal drawing stresses are removed while the part is kept in the exact desired shape. Once released, the part keeps its shape stably. The tools can be produced theoretically, with the choice of technically suitable thicknesses, materials and surface treatments, without having to manage the probable risk of having to take up the shapes 160 during the development.

Selon un autre mode particulier de réalisation dans le domaine de l'emboutissage, des demi outils complets, poinçon ou matrice, ou des parties d'outils, impliqués dans de l'emboutissage profond ou du déroulage de bords, sont excités en vibrations au moyen d'un actuateur de même type que précédemment. Les vibrations facilitent la mise en forme et le 165 glissement sans marquage ou grippage de la tôle. Les bords tombés laminés ou déroulés, qui ont tendance à s'incurver par retour élastique à l'ouverture de l'outil, restent droits, du fait que les contraintes internes générées par le laminage sont évacuées in situ. According to another particular embodiment in the field of stamping, complete half-tools, punch or die, or parts of tools, involved in deep drawing or unwinding of edges, are excited in vibrations by means an actuator of the same type as above. The vibrations facilitate shaping and sliding without marking or seizing the sheet. The rolled or unwound fallen edges, which tend to bend by elastic return when the tool is opened, remain straight, because the internal stresses generated by the rolling are removed in situ.

Selon un autre mode particulier de réalisation dans le domaine de l'assemblage, les pièces à assembler sont mises en référence géométrique sur un montage, étant fixées par bridage 170 sur un ensemble d'appuis et de centrages définis. Lesdits bridages, appuis et centrages sont conçus pour être élastiques sur une faible amplitude par tout dispositif approprié, par exemple des touches en polymère ou revêtues d'élastomère. Des actuateurs de même type que précédemment sont intégrés à certains drageoirs ou dispositifs de bridage de façon solidaire des appuis de référence ou touches de serrage, lesdits appuis ou touches étant en 175 contact métallique direct avec les pièces à assembler, de telle sorte qu'ils soient mis en vibration perpendiculairement à la surface des pièces. Ces actuateurs, qui peuvent être pilotés en parallèle par une seule source, sont répartis sur l'ensemble des pièces, de sorte que toutes soient le siège de vibrations. Les contraintes internes introduites par le bridage des pièces et les diverses opérations d'assemblage (soudure par cordon, par points, 180 rivetage, clinchage, etc.) sont dissipées in situ, de sorte qu'une fois libérée, la structure conserve la géométrie imprimée par le montage, pour autant qu'elle ne soit pas en déséquilibre thermique trop marqué au moment o elle est éjectée. Ces problèmes de gradients thermiques associés à des cordons de soudure importants peuvent généralement être résolus en optimisant les conditions et l'ordre d'exécution des soudures. En complément si nécessaire, la conformation de la structure en cours de refroidissement, ou une fois refroidie, dans un montage spécifique de conformation par ultrasons, peut toutefois être envisagée. En plus des bénéfices associés à la maîtrise géométrique, la mise en oeuvre d'ultrasons pendant la soudure, que ce soit par points ou par cordons, favorise la qualité de la jonction, permettant en principe de diminuer sensiblement les temps de cycle et les 190 apports thermiques. According to another particular embodiment in the field of assembly, the parts to be assembled are put in geometric reference on an assembly, being fixed by clamping 170 on a set of supports and defined centering. Said clamps, supports and centering are designed to be elastic over a small amplitude by any suitable device, for example buttons made of polymer or coated with elastomer. Actuators of the same type as above are integrated into certain bezels or clamping devices in solidarity with the reference supports or tightening keys, said supports or keys being in direct metal contact with the parts to be assembled, so that they are vibrated perpendicular to the surface of the parts. These actuators, which can be controlled in parallel by a single source, are distributed over all of the parts, so that all of them are the seat of vibrations. The internal constraints introduced by the clamping of the parts and the various assembly operations (welding by cord, by points, 180 riveting, clinching, etc.) are dissipated in situ, so that once released, the structure retains the geometry printed by the assembly, provided that it is not in too marked a thermal imbalance when it is ejected. These problems of thermal gradients associated with large weld seams can generally be resolved by optimizing the conditions and the order of execution of the welds. In addition if necessary, the conformation of the structure during cooling, or once cooled, in a specific assembly of ultrasonic conformation, can however be considered. In addition to the benefits associated with geometric control, the implementation of ultrasound during welding, whether by points or by cords, promotes the quality of the junction, in principle making it possible to significantly reduce cycle times and 190 thermal inputs.

Selon un mode particulier de réalisation pour conformer une structure assemblée, par exemple après refroidissement ou traitement thermique, la structure est maintenue serrée dans un montage semblable au précédent, mais en principe avec un seul actuateur. According to a particular embodiment for conforming an assembled structure, for example after cooling or heat treatment, the structure is kept tight in an assembly similar to the previous one, but in principle with a single actuator.

Alternativement pour les montages simples, les touches et appuis sont rigides et en contact 195 direct avec la structure, l'actuateur est fixé solidairement à la structure du montage, de conception légère mais néanmoins menante par rapport à la structure, et c'est l'ensemble outil plus pièce qui est mis en résonances. Les contraintes internes sont évacuées alors que la structure est maintenue dans la forme exacte souhaitée. Une fois libérée, la structure garde sa forme de façon stable. Alternatively for simple assemblies, the keys and supports are rigid and in direct contact with the structure, the actuator is fixed integrally to the assembly structure, of light design but nevertheless driving relative to the structure, and this is the tool plus part which is brought into resonance. Internal stresses are removed while the structure is maintained in the exact shape desired. Once released, the structure keeps its shape stably.

Claims

1) Devices for conforming metal parts in thin shell, profiles, or mainly welded assemblies incorporating them, characterized in that said parts, profiles or assemblies are maintained in the desired final geometry in an assembly, while they are the seat of intense vibrations, controlled and uniformly distributed in their volume, so that these vibrations propagate elastically in the unstressed areas without affecting them and make excursions in the plastic field in the stressed areas, thus neutralizing most of the stresses static, by dissipating a part of their energy there.

2) Devices to facilitate the shaping of sheets by stamping or profiling, or profiles by bending, and guarantee the final geometry, characterized in that the part, and depending on the case the tool or a tool element, are the seat of intense and controlled vibrations, simultaneously with the forming of the material, so that these vibrations propagate elastically in the unstressed areas without affecting them and make excursions into the plastic domain in the stressed areas during deformation, neutralizing thus in situ and to measure most of the quasistatic constraints of deformation, by dissipating a part of their energy there.

3) Devices to facilitate assembly mainly by welding of metal parts including parts in thin shell and / or profiles, and guarantee the final geometry, characterized in that the parts, held together in the final geometry desired in an assembly , are the seat of intense vibrations, controlled and uniformly distributed in their volume during assembly operations, so that these vibrations propagate elastically in the unstressed areas without affecting them and make excursions into the plastic domain in the stressed areas , 25 thus neutralizing most of the internal stresses introduced by the clamping of the parts and the various assembly operations, by dissipating a part of their energy there.

4) Devices according to any one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the vibrations used are all or part in the field of ultrasound.

5) Devices according to claim 4, characterized in that the vibrations are induced by one or more actuators of the piezoelectric or magneto-restrictive type, or any other technique having equivalent effects, for example contactless exciters, associated with a system power supply using advanced signal processing and control techniques making it possible to excite a large number of natural modes of the structure simultaneously and temporarily, with a precisely controlled vibration amplitude.

6) Devices according to claim 4, characterized in that the vibrations are induced by one or more actuators of the piezoelectric or magneto-restrictive type, or any other technique having equivalent effects, for example contactless exciters, associated with a system of power supply using advanced signal processing and control techniques allowing tracking of a specific mode of the system during the transformation of the parts, with a precisely controlled vibrational amplitude.

7) Devices according to claims 2 and 4, characterized in that the vibrations are induced by one or more actuators of the piezoelectric or magneto-restrictive type, or any other technique having equivalent effects, for example contactless exciters, associated with a fixed frequency supply system, ensuring controlled control of the vibratory amplitude of the workpiece or tool.

8) Devices according to claim 1 or 3, o the part, or the parts to be assembled, are held by clamping on geometrically defined supports and centering, 50 characterized in that said clamping, supports and centering are designed to be elastic on a low amplitude, for example by means of polymer or elastomer-coated keys, or any other device having the same effect, so that the part or parts can be vibrated with the required level of amplitude (for example by one or respectively more of the supports - these being kept 55 metallic), independently of the tool.

9) Devices according to claim 1, o the part is held by clamping between two shaped tools, characterized in that elastomeric layers transparent to ultrasound, for example of the silicone family, are interposed between the part and the tool, so that the part can be vibrated with the amplitude level 60 required, either by direct contact with the actuator, or by one of the elastomer layers, independently of the tool.

10) Devices according to claim 1, o the part is held by clamping between two shaped tools or on discrete, geometrically defined supports and centers, integral parts of an assembly, characterized in that said tools or assembly are of 65 design light but driving compared to the part, and that at least one actuator fixed integrally to one of the tools or to the assembly structure, excites the resonance modes of the part assembly plus tools or assembly.

11) Devices according to claims 2 and 5 applying to a machine for bending profiles by stretching, characterized in that the straight part of the profile before bending is 70 excited perpendicular or tangential to its main direction, via the jaw tightening, or any other means having the same effects, and that the stretching force is greatly reduced, serving only to ensure the correct winding on the bending form.

12) Devices according to claims 2 and 7 applying to a bending machine of 75 profiles by stretching, characterized in that the straight part of the profile before bending is excited tangentially to its main direction, via the clamping jaw , or any other means having the same effects, and that the stretching force is greatly reduced, only serving to ensure good winding on the bending form.

13) Devices according to claims 2 and 5, or 2 and 6 applied to the bending of profiles 80 by winding, characterized in that the straight part of the profile is excited by means of a pressure roller, or preferably a pressure shoe , kept at a distance from the winding point, this distance can be fixed.

14) Devices according to claim 13, characterized in that the pressing device follows the shape of the section, and in that it can extend towards the winding point (case 85 of a shoe), or be completed by one or two secondary pressure devices in the right and downstream of the winding point, so that the profile is well pressed on the tool, and that its section is perfectly held during bending without undergoing deformation, and in this that all of these provisions associated with appropriate kinematics of the pads, is capable of simply ensuring the bending of the profile in 3 90 dimensions.

15) Devices according to claims 2 and 5, or 2 and 6, applied to the bending of continuous profiles, for example at the exit of the profiling machine, by shoe (sort of die whose curvature, as well as the position and the angle with respect to at the outlet die, determine the bending radius), characterized in that the profile is excited in resonance (s), preferably but not limited to 95, by an actuator fixed on the bending shoe, and that the adjustment, more stable and predictive, can be automated to vary the bending radius.

16) Devices according to claims 2 and 5, 2 and 6, or 2 and 7, applied to the profiling by roller burnishing of strip sheets, characterized in that, thanks to the presence of vibrations which 100 limit the longitudinal forces in the profile and the phenomena of tool wear, seizure and marking of the profile, shaped shoes, or a die, are substituted for certain rollers of rollers, to ensure profiling stages for which the access of rollers would be complicated, partial or impossible, in particular to close a complex section on itself, and in that the excitation of the assembly is done by at least one 105 actuator preferably fixed on one of the pads or the die.

17) Conformation device according to claims 1 and 5, as well as 9 or 10, applied to stamping, characterized in that it is integrated into the stamping range, in operation either intermediate or final.

18) Devices according to claims 2 and 5, 2 and 6, or 2 and 7, applied to stamping, 110 characterized in that half complete tools, punch or die, or parts of tools, involved in l 'deep drawing or unwinding edges, are excited in vibrations during the active phase of sheet deformation.