FR2929539A1

FR2929539A1 - Dispositif d'alimentation perfectionne pour systeme de pressage a chaud superplastique

Info

Publication number: FR2929539A1
Application number: FR0852351A
Authority: FR
Inventors: Valerie Frustie
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2008-04-08
Filing date: 2008-04-08
Publication date: 2009-10-09
Anticipated expiration: 2028-04-08
Also published as: US20090282889A1; FR2929539B1; US8065899B2

Abstract

- L'objet de l'invention est un dispositif d'alimentation d'une presse (100) de pressage à chaud superplastique comportant un coulisseau (1) mobile verticalement et un socle (6) entre lesquels est reçu un outillage comportant un couvercle (2) et une matrice inférieure (5) renfermant un outillage de forme (4), qui comporte au moins une navette chauffante (7a, 7b, 7c), de transport de la matrice inférieure(5), équipée de l'outillage de forme (4), et du couvercle (2), ladite navette chauffante étant adaptée pour compléter la presse et constituer le socle (6) de ladite presse lors d'une opération de pressage à chaud.

Description

DISPOSITIF D'ALIMENTATION PERFECTIONNE POUR SYSTEME DE PRESSAGE A CHAUD SUPERPLASTIQUE La présente invention concerne un perfectionnement des systèmes de pressage à chaud par déformation superplastique SPF pour superplastic press forming selon la terminologie Anglo-saxonne et en particulier un dispositif d'alimentation perfectionné pour un tel système de pressage.

Le pressage à chaud par déformation superplastique est un procédé de formage de pièces à base de feuillard ou de tôles permettant la réalisation de pièces légères complexes et résistantes avec des allongements très importants. Il est basé sur un chauffage du feuillard ou de la tôle disposés dans un outillage de formage comportant une cavité et une application de pression par un gaz injecté dans la cavité de l'outillage pour repousser la pièce contre la paroi de la cavité de l'outillage de formage. Pour des alliages à base d'aluminium, la température de la cavité doit atteindre des valeurs de 450 à 500°C et pour des alliages à base de titane, la température doit atteindre communément les 890 à 920°C.

Un exemple de presse et d'outillage de pressage à chaud par déformation superplastique est connu du document US2006/0260373 Al et un exemple de pièce complexe réalisée par un tel procédé est connu du document FR 2 739 832 Al. Une presse conventionnelle pour former des tôles simples est schématisé à 20 la figure 1 art antérieur. La presse comprend un coulisseau de presse chauffant 1, un couvercle 2, formant la partie supérieure de la cavité de réception et de formage de la pièce 3, 2 un outillage de forme 4 reçu dans une matrice inférieure 5 et un support chauffant formant le socle 6 de la presse. La partie inférieure du couvercle 2 et la partie supérieure de l'outillage de forme forment deux demi-matrices de formage à chaud entre lesquelles est 5 introduite la tôle 3 à former. Un gaz G sous pression est introduit dans la cavité par un ou des conduits 6 pour appliquer une pression PG sur la tôle 3 et la repousser contre l'outillage de forme 4. Lors du formage de la pièce une pression mécanique Pm est appliquée sur 10 le coulisseau de la presse pour pincer le bord de la pièce et réaliser l'étanchéité de la cavité. Une des difficultés du procédé est que le temps de chauffage des diverses parties de l'outillage est très long, communément de deux jours pour obtenir une température homogène élevée des constituants de l'outillage, permettant 15 l'utilisation du procédé. Ceci n'est pas réellement gênant lors de la réalisation de pièces en grande série de forme identique puisque ce temps de chauffage assimilable à un temps de mise en route du procédé reste négligeable par rapport à la durée d'utilisation de l'outillage. 20 De plus, pour accroître la cadence de la presse, il est connu de procéder à un préchauffage des pièces hors de la presse afin d'éviter un transit trop long de ces dernières dans la presse. Dans ce cadre, le document US2006/0237420 Al décrit un dispositif de chauffage et de transfert de pièces permettant d'alimenter une presse avec des 25 pièces préchauffées. Ce dispositif comporte une navette de transport d'un feuillard ou tôle destiné à réaliser la pièce et des moyens de chauffage de ce feuillard. Par contre, dans le cas de petites séries de pièces de formes différentes, le préchauffage des tôles ou feuillards ne suffit plus pour optimiser le rendement du 30 procédé et notamment, le temps nécessaire au préchauffage des demi matrices de l'outil de formage devient pénalisant par rapport à la durée de la campagne de formage des pièces. 3 En outre dans un tel cas il y a nécessité de laisser refroidir les outillages de forme pour les remplacer ce qui ajoute encore un temps d'indisponibilité de la presse. Les phases de chauffe et de refroidissement peuvent en particulier 5 représenter jusqu'à 30% de la charge de la presse pour de petites et moyennes séries. La présente invention a pour but de réduire le temps d'indisponibilité de la presse entre des campagnes de formage de pièces de formes différentes par pressage superplastique en proposant de chauffer et refroidir les outillages en 10 temps masqué. Elle prévoit pour ce faire un dispositif d'alimentation d'une presse de pressage à chaud superplastique comportant un coulisseau mobile verticalement et un socle entre lesquels est reçu un outillage comportant un couvercle et une matrice inférieure renfermant un outillage de forme, comportant au moins une 15 navette chauffante de transport de la matrice inférieure, équipée de l'outillage de forme, et du couvercle, ladite navette chauffante étant adaptée pour compléter la presse et constituer le socle de ladite presse lors d'une opération de pressage à chaud, le dispositif comprenant en outre un chemin de roulement de la navette s'étendant sous la presse et se prolongeant à l'extérieur de la presse d'au moins 20 un côté de la presse dans au moins une zone de parcage de la navette. L'invention prévoit en outre un procédé d'alimentation d'une presse de pressage à chaud superplastique comportant un dispositif d'alimentation comportant au moins une navette chauffante de transport d'une matrice inférieure, recevant un outillage de forme, ladite navette chauffante étant adaptée pour 25 compléter la presse et constituer le socle de ladite presse lors d'une opération de pressage à chaud, le dispositif d'alimentation comprenant un chemin de roulement de la navette s'étendant sous la presse et se prolongeant à l'extérieur de la presse dans au moins deux zones de parcage de navettes, pour lequel en cours de cycle de productions de pièces on positionne au moins une première navette dans une 30 zone de parcage, on l'équipe d'un premier outillage de forme de réalisation de premières pièces, on préchauffe l'outillage de forme dans la première navette tandis qu'une seconde navette équipée d'un second outillage de forme de 4 réalisation de secondes pièces complète la presse pour réaliser lesdites secondes pièces. Plus particulièrement les opérations de refroidissement et/ou de changement d'outillage et/ou de préchauffage d'une première navette sont réalisées en temps masqué par rapport au processus de pressage réalisé sur la presse équipée d'une seconde navette. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront apparents à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation non limitatifs en référence aux dessins qui représentent: en figure 1: une vue schématique de côté en coupe d'une presse de formage à chaud de l'art antérieur; en figure 2: une vue en perspective d'une presse de formage à chaud et d'un dispositif d'alimentation selon l'invention; en figure 3: une vue schématique de côté d'une presse formage à chaud 15 et d'un dispositif d'alimentation selon l'invention; en figure 4: une vue schématique du principe du dispositif d'alimentation de l'invention; en figure 5: une vue schématique de la presse de la figure 2 ouverte vue de l'avant en coupe; 20 aux figures 6A à 6C: des schémas représentant une séquence de campagnes de formage de pièces selon le procédé de l'invention. La presse de formage à chaud de la figure 1 est une presse traditionnelle décrite plus haut et le chargement des tôles et le déchargement des pièces formées se fait en soulevant le coulisseau qui entraîne le couvercle 2 dans son 25 déplacement. Dans le cas d'une presse traditionnelle, le support chauffant formant le socle 6 de la presse est fixe et le changement de l'outil 4 est réalisé en ouvrant la presse après son refroidissement, le refroidissement et le changement d'outil pouvant prendre plusieurs jours pendant lesquels la presse est indisponible. 30 La presse 100 selon la présente invention est représentée globalement à la figure 2. Elle comporte un coulisseau 1 mobile verticalement et porté par un bâti 9 comme connu dans l'art antérieur.

Selon l'invention, au moins une navette chauffante 7a, 7b est adaptée pour compléter la presse et en constituer le socle 6 lors d'une opération de pressage à chaud. Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, deux navettes 7a et 7b sont 5 alternativement utilisées avec la presse 100 et une première navette 7a est représentée sous la presse alors qu'une seconde navette 7b est en cours de préchauffage sous un cocon chauffant 10. Ces navettes se déplacent sur un chemin 8 de roulement s'étendant sous la presse et se prolongeant à l'extérieur de la presse de chaque côté de la presse ce 10 qui définit des zones de parcage 13a, 13b pour les navettes. Comme représenté à la figure 3, la navette chauffante 7 est une navette de transport de la matrice 5 inférieure, équipée de l'outillage de forme 4, et de transport du couvercle 2. Le couvercle est rendu solidaire du coulisseau de la presse lorsque la 15 navette est positionnée dans la presse. Toujours selon la figure 3, lorsque le couvercle est solidaire du coulisseau 1, il reçoit tout comme les presses de l'art antérieur une arrivée de gaz G au travers d'une tubulure 16 pour former la pièce 3. De retour à la figure 2, lorsque les navettes sont hors de la presse, elles 20 sont reçues dans des zones de parcage 13a, 13b, la zone 13a étant selon la figure 1 libre de sa navette 7a ce qui permet de voir la connexion 12 d'un dispositif de chauffage de la navette alors que la zone 13b reçoit sa navette 7b qui est équipée d'un cocon isolant 10. Ce cocon est une cloche isolante pouvant comporter des éléments 25 chauffants ou être passive. Le cocon isolant 10 disposé au moins au niveau de ladite zone de parcage permet le recouvrement de la navette 7a, 7b, 7c équipée de l'outillage de forme 4 et du couvercle 2 pour réaliser une opération de préchauffage de l'outillage et de la navette hors de la presse. 30 La zone de parcage 13b est représentée en outre avec des éléments de barrières thermiques 11 entourant la navette sur au moins trois côtés, les cocon isolant, 10, barrières thermiques 11 et dispositif de chauffage 12 constituant ainsi un dispositif de chauffe de la navette au niveau de ladite zone de parcage. 6 Toujours selon la figure 3, la navette 7 est représentée munie de rouleaux 16 lui permettant de rouler sur le chemin de roulement 8. La figure 4 correspond à une vue schématique de côté représentant une navette 7b équipée d'un premier outillage 2b, 4b en cours de préchauffage sous son cocon isolant 10 dans une zone de parcage 13b et d'un côté de la presse alors qu'une navette 7a débarrassée de son cocon est déplacée depuis la zone de parcage 13a vers la presse pour se positionner sous le coulisseau 1. Les navettes on des mouvements dissociés et le contrôle de la chauffe des navettes est séparé.

La figure 5 représente la presse schématisée en vue de face coupe en position ouverte de chargement d'une tôle 3. Sur cette figure on a représenté le dispositif d'accrochage du couvercle 2 sous le coulisseau 1. Pour accrocher le couvercle, le coulisseau 1 est pourvu de moyens 15 escamotables 14 de préhension et de retenue du couvercle 2. Ces moyens escamotables ou rétractables permettent, en position rétractée, de descendre le coulisseau sur le couvercle une fois que la navette 7 est positionnée dans la presse pour poser le coulisseau sur le couvercle. Une fois le coulisseau positionné sur le couvercle, les moyens de 20 préhension et de retenue 14 sont déployés dans des rainures ou logements 17 réalisés dans le couvercle de sorte que le couvercle, devenu solidaire du coulisseau, puisse être soulevé et abaissé par le coulisseau. Selon l'exemple de la figure 5, les moyens escamotables 14 sont des sabots support, mobiles en rotation autour d'axes 15 perpendiculaires à une 25 direction d'insertion extraction du couvercle dans le coulisseau. Le système d'accrochage du couvercle au coulisseau peut en particulier être réalisé par des moyens d'accrochage et de préhension sous forme d'un ou plusieurs sabots supports commandés par un ou plusieurs systèmes rotatifs pilotés par moto-réducteur ce qui permet de laisser libre toute la largeur de 30 l'ouillage lors de la translation de la navette dans la partie presse. Lorsque la navette est en position, le moteur permet d'effectuer la rotation des sabots support de couvercle pour qu'ils s'insèrent dans leurs logements de réception dans le couvercle et ainsi solidariser le couvercle avec le coulisseau. 7 La translation vers le haut du coulisseau permet de soulever le couvercle et de dégager l'outil de formage pour insérer les pièces à réaliser et retirer les pièces terminées. Sur cette figure sont schématisés un exemple de réalisation du chemin 8 et 5 d'un rouleau 16 permettant de déplacer la navette dans et hors de la presse 100 ainsi que des vérins 18 d'actionnement du coulisseau 1. Les figures 6A à 6C correspondent à un exemple de réalisation de l'invention pour lequel le chemin de roulement 8 comprend une pluralité de branches 8a, 8b, 8c chacune pourvue d'une zone de parcage 13a, 13b, 13c pour 10 recevoir une pluralité de navettes 7a, 7b, 7c alternativement déplaçables vers et hors de la presse. Dans le cas des figures 6a à 6c pour lequel le dispositif comporte trois navettes chauffantes 7a, 7b, 7c adaptées pour compléter la presse et constituer le socle 6 de ladite presse lors d'une opération de pressage à chaud, le dispositif 15 d'alimentation comprenant en outre un chemin 8 de roulement des navettes s'étendant sous la presse et se prolongeant à l'extérieur de la presse selon une pluralité de branches 8a, 8b, 8c dans au moins trois zones 13a, 13b, 13c de parcage de navettes. Le procédé est dans cette configuration tel qu'en en cours de cycle de 20 production de pièces, une première navette, équipée d'un premier outillage de forme, complète la presse pour la réalisation de premières pièces, une deuxième navette équipée d'un deuxième outillage pour la réalisation de secondes pièces est disposée dans une première zone de parcage et mise en préchauffage, une troisième navette est disposée dans une deuxième zone de parcage et refroidie 25 pour permettre un changement d'outillage, une troisième zone de parcage étant libre pour recevoir la première navette en fin de cycle de production des premières pièces et permettre à une desdites deuxième et troisième navettes de prendre sa place, les première deuxième et troisième navette prenant tour à tour au cours de la fabrication des pièces le rôle de socle de la presse 100 pour fabriquer des 30 séries de pièces correspondant aux outillages portés par chacune des navettes. Le dispositif représenté comporte ici trois navettes chauffantes 7a, 7b, 7c de transport d'outillages OT1 à OT5 comportant chacun une matrice 5 recevant un outillage de forme 4. 8 Les navettes chauffantes sont chacune adaptée pour compléter la presse et constituer le socle 6 de ladite presse lors d'une opération de pressage à chaud. Le dispositif d'alimentation comprenant un chemin 8 de roulement de la navette s'étendant sous la presse et se prolongeant à l'extérieur de la presse dans trois zones 13a, 13b, 13c de parcage de navettes selon trois branches 8a, 8b, 8c. Selon la figure 6A, une première navette 7a équipée d'un outillage OT1 est dans la presse 100 alors qu'une deuxième navette 7b équipée d'un outillage OT2 est en préchauffage dans une zone de parcage 13b et une troisième navette 7c équipée d'un outillage OT3 est en cours de refroidissement.

En cours de pressage avec l'outillage OT1, la navette 7a peut se déplacer après la réalisation de chaque pièce dans une zone de déchargement/chargement 18 et faire des aller-retour entre la presse et cette zone de chargement/déchargement. Lorsque la série de pièces à réaliser avec l'outillage OT1 est terminée, on passe à l'étape de la figure 6B selon laquelle la première navette 7a est ramenée dans sa zone de parcage 13a et remplacée au niveau de la presse 100 par la deuxième navette 7b équipée de l'outillage OT2. Pendant ce temps, la troisième navette 7c qui a refroidie est équipée de l'outillage OT5 et mise en chauffe.

Les opérations de formages de pièces sont alors conduites avec l'outillage OT2, la première navette étant en cours de refroidissement. Enfin la figure 6C représente une troisième étape du cycle de formages de pièces pour laquelle la première navette 7a ayant refroidie, reçoit un nouvel outillage OT4 et est mise en chauffe, la deuxième navette 7b munie de son outillage OT2 est ramenée dans sa zone de parcage 13b pour être refroidie et la troisième navette 7c est dirigée vers la presse 100 pour permettre la réalisation de pièces avec l'outillage OT5. La figure 4 correspond au procédé de l'invention adapté à une presse recevant deux navettes alternativement et pour lequel en cours de cycle de productions de pièces on positionne au moins une première navette 7b dans une zone de parcage, on l'équipe d'un premier outillage 2a, 4a de forme de réalisation de premières pièces, on préchauffe l'outillage de forme dans la première navette tandis qu'une seconde navette 7a équipée d'un second outillage 2b, 4b de forme 9 de réalisation de secondes pièces complète la presse pour réaliser lesdites secondes pièces. Selon ce procédé les opérations de refroidissement et/ou de changement d'outillage et/ou de préchauffage d'une première navette sont réalisées en temps masqué par rapport au processus de pressage réalisé sur la presse équipée d'une seconde navette. A titre d'exemple, pour des campagnes de réalisation d'une quinzaine de pièces par outillage d'une durée de trois jours, l'usage de trois navettes permet de totalement masquer les temps de refroidissement 2 jours, changement d'outillage 1 journée et mise en chauffe 2 jours pour chaque navette. L'invention ne se limite pas aux exemples représentés et notamment pour un atelier réalisant de nombreuses petites séries, le nombre de navettes peut être accru tout en restant dans le champ des revendications qui seules définissent la portée de l'invention.15

Claims

REVENDICATIONS1 - Dispositif d'alimentation d'une presse (100) de pressage à chaud superplastique comportant un coulisseau (1) mobile verticalement et un socle (6) entre lesquels est reçu un outillage comportant un couvercle (2) et une matrice inférieure (5) renfermant un outillage de forme (4), caractérisé en ce qu'il comporte au moins une navette chauffante (7a, 7b, 7c), de transport de la matrice inférieure(5), équipée de l'outillage de forme (4), et du couvercle (2), ladite navette chauffante étant adaptée pour compléter la presse et constituer le socle (6) de ladite presse lors d'une opération de pressage à chaud et en ce qu'il comprend un chemin (8) de roulement de la navette s'étendant sous la presse et se prolongeant à l'extérieur de la presse d'au moins un côté de la presse dans au moins une zone de parcage (13a, 13b, 13c) de ladite navette.
2 - Dispositif d'alimentation d'une presse selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de chauffe (10, 11, 12) de la navette au niveau de ladite zone de parcage.
3 - Dispositif d'alimentation d'une presse selon la revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins au niveau de ladite zone de parcage un cocon isolant (10), de recouvrement de la navette (7a, 7b, 7c) équipée de l'outillage de forme (4) et du couvercle (2).
4 - Dispositif d'alimentation d'une presse selon l'une des revendications 20 1 à 3, caractérisé en ce que la zone de parcage comprend des éléments de barrières thermiques (11).
5 - Dispositif d'alimentation d'une presse selon l'une des revendications 1 à 4, pour lequel le chemin de roulement (8) comprend une pluralité de branches (8a, 8b, 8c) chacune pourvue d'une zone de parcage (13a, 13b, 13c) pour recevoir 25 une pluralité de navettes (7a, 7b, 7c) alternativement déplaçables vers et hors de la presse.
6 - Presse comportant un dispositif d'alimentation selon l'une des revendications précédentes, pour lequel le coulisseau (1) est pourvu de moyens escamotables (14) de préhension et de retenue du couvercle (2). 30
7 - Presse selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens escamotables (14) sont des sabots support, mobiles en rotation autour d'axes (15) 11 perpendiculaires à une direction d'insertion extraction du couvercle dans le coulisseau.
8 - Procédé d'alimentation d'une presse de pressage à chaud superplastique comportant un dispositif d'alimentation comportant au moins une navette chauffante (7, 7a, 7b, 7c) de transport d'une matrice (5) recevant un outillage de forme (4), ladite navette chauffante étant adaptée pour compléter la presse et constituer le socle (6) de ladite presse lors d'une opération de pressage à chaud, le dispositif d'alimentation comprenant un chemin (8) de roulement de la navette s'étendant sous la presse et se prolongeant à l'extérieur de la presse dans au moins deux zones (13a, 13b) de parcage de navettes, pour lequel en cours de cycle de productions de pièces on positionne au moins une première navette (7b) dans une zone de parcage, on l'équipe d'un premier outillage (2a, 4a) de forme de réalisation de premières pièces, on préchauffe l'outillage de forme dans la première navette tandis qu'une seconde navette (7a) équipée d'un second outillage (2b, 4b) de forme de réalisation de secondes pièces complète la presse pour réaliser lesdites secondes pièces.
9 - Procédé d'alimentation d'une presse de pressage à chaud superplastique comportant un dispositif d'alimentation comportant une pluralité de navettes chauffante (7a, 7b, 7c) de transport de matrices (5) recevant des outillages de forme (4), lesdites navettes chauffantes étant adaptées pour compléter la presse et constituer le socle (6) de ladite presse lors d'une opération de pressage à chaud, le dispositif d'alimentation comprenant un chemin (8) de roulement des navettes s'étendant sous la presse et se prolongeant à l'extérieur de la presse selon une pluralité de branches (8a, 8b, 8c) dans au moins trois zones (13a, 13b, 13c) de parcage de navettes, pour lequel, en cours de cycle de production de pièces, une première navette, équipée d'un premier outillage de forme, complète la presse pour la réalisation de premières pièces, une deuxième navette équipée d'un deuxième outillage pour la réalisation de secondes pièces est disposée dans une première zone de parcage et mise en préchauffage, une troisième navette est disposée dans une deuxième zone de parcage et refroidie pour permettre un changement d'outillage, une troisième zone de parcage étant libre pour recevoir la première navette en fin de cycle de production des premières pièces et permettre à une desdites deuxième et troisième navettes de prendre sa place. 12
10 - Procédé d'alimentation d'une presse de pressage à chaud superplastique selon la revendication 8 ou 9 pour lequel les opérations de refroidissement et/ou de changement d'outillage et/ou de préchauffage d'une première navette sont réalisées en temps masqué par rapport au processus de pressage réalisé sur la presse équipée d'une seconde navette.