FR3094246A1 - Procédé de fabrication d’au moins deux pièces métalliques - Google Patents
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Abstract
Procédé de fabrication d’au moins deux pièces métalliques, comprenant les étapes de :- fournir un flan (1) comprenant :une première zone prévue pour constituer une première pièce,une deuxième zone prévue pour constituer une deuxième pièce etune troisième zone (30) située entre la première zone et la deuxième zone et comprenant au moins une ouverture (31) pourvue d’un bord ;- réaliser une étape d’emboutissage de sorte à déformer au moins partiellement la première zone et/ou la deuxième zone,caractérisé en ce l’étape d’emboutissage comprend en outre la formation d’au moins une zone de faiblesse dans la troisième zone (30) à partir du bord de ladite ouverture (31). Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 2
Description
La présente invention concerne de manière générale un procédé de fabrication d’au moins deux pièces métalliques, ainsi qu’un dispositif d’emboutissage correspondant.
Domaine technique de l’invention
L’emboutissage est un procédé de fabrication permettant de mettre en forme des pièces métalliques à partir d’une ébauche ou flan qui est largement utilisé dans l’industrie et notamment l’industrie automobile.
Lorsqu’une pièce métallique avec un jour ou une ouverture doit être fabriquée, il est possible de fabriquer une autre pièce métallique, dite pièce fille, dans l’ouverture de cette pièce, dite pièce mère, ceci afin de limiter les déchets produits et donc de sauvegarder de la matière métallique et de la main-d’œuvre.
Dans un tel cas, des ruptures et/ou des transferts de la matière métallique entre les deux pièces métalliques durant leur emboutissage peuvent résulter en une dégradation d’un contour ou d’une épaisseur de la pièce mère et/ou de la pièce fille.
État de la technique
Le document FR2851579 décrit un procédé d’emboutissage tiède de pièces en alliage. En contrepartie, ce système présente l’inconvénient de ne pas maitriser les ruptures et les transferts de matières métalliques lors de la fabrication de deux pièces métalliques à partir d’un seul flan, ce qui peut résulter dans des défauts de qualité de ces pièces métalliques.
Présentation de l’invention
Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients des documents de l’art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier de proposer un procédé de fabrication permettant de réduire les défauts de qualité lors de la fabrication de deux pièces métalliques par emboutissage.
Pour cela un premier aspect de l’invention concerne un procédé fabrication d’au moins deux pièces métalliques, comprenant les étapes de :
- fournir un flan comprenant :
une première zone prévue pour constituer une première pièce,
une deuxième zone prévue pour constituer une deuxième pièce et
une troisième zone située entre la première zone et la deuxième zone et comprenant au moins une ouverture pourvue d’un bord ;
- réaliser une étape d’emboutissage de sorte à déformer au moins partiellement la première zone et/ou la deuxième zone,
caractérisé en ce l’étape d’emboutissage comprend la formation d’au moins une zone de faiblesse dans la troisième zone à partir du bord de ladite ouverture.
- fournir un flan comprenant :
une première zone prévue pour constituer une première pièce,
une deuxième zone prévue pour constituer une deuxième pièce et
une troisième zone située entre la première zone et la deuxième zone et comprenant au moins une ouverture pourvue d’un bord ;
- réaliser une étape d’emboutissage de sorte à déformer au moins partiellement la première zone et/ou la deuxième zone,
caractérisé en ce l’étape d’emboutissage comprend la formation d’au moins une zone de faiblesse dans la troisième zone à partir du bord de ladite ouverture.
La zone de faiblesse peut s’étendre au moins dans le bord de l’ouverture et préférentiellement au-delà. Un tel procédé de fabrication permet ainsi de maitriser les ruptures et les transferts métalliques lors d’une étape d’emboutissage et donc de limiter les déchets de matière métallique tout en optimisant la main-d’œuvre utilisée par le procédé de fabrication. Ainsi, la troisième zone peut servir de zone de réserve de matière métallique et donc ne pas servir à former directement une pièce métallique. L’étape d’emboutissage peut être réalisée à chaud ou à froid.
Préférentiellement, le flan comprend au moins une autre ouverture dans la troisième zone, la zone de faiblesse étant créée au moins entre ces deux ouvertures, de manière continue ou non. Ainsi, un retrait de la matière métallique peut s’effectuer de manière contrôlée entre ces deux ouvertures durant l’étape d’emboutissage, de manière à obtenir une deuxième pièce métallique de plus grande taille et/ou une première et deuxième pièce métallique de qualité optimale.
Par exemple, la zone de faiblesse est créée par contact avec un couteau disposé sur un poinçon d’emboutissage et peut être une zone amincie ou préférentiellement une entaille.
Préférentiellement, le présent procédé de fabrication comprend une étape de découpe permettant d’obtenir la première pièce et/ou la deuxième pièce. Par exemple, la première pièce peut être une porte de véhicule.
Un deuxième aspect de l’invention est un élément métallique ou un élément métallique de véhicule créé par le procédé de fabrication selon le premier aspect de l’invention.
Un troisième aspect de l’invention est un dispositif d’emboutissage pour former au moins deux pièces métalliques, comprenant :
-une matrice agencée pour recevoir un flan, le flan comprenant une première zone prévue pour constituer une première pièce,
une deuxième zone prévue pour constituer une deuxième pièce et
une troisième zone située entre la première zone et la deuxième zone et comprenant au moins une ouverture pourvue d’un bord ;
- un poinçon agencé pour former la première pièce à partir de la première zone et la deuxième pièce à partir de la deuxième zone,
caractérisé en ce que le poinçon est pourvu d’au moins un couteau agencé pour pénétrer au moins partiellement à travers l’ouverture quand le poinçon est plaqué contre le flan et pour créer une zone de faiblesse dans la troisième zone à partir du bord de ladite ouverture.
-une matrice agencée pour recevoir un flan, le flan comprenant une première zone prévue pour constituer une première pièce,
une deuxième zone prévue pour constituer une deuxième pièce et
une troisième zone située entre la première zone et la deuxième zone et comprenant au moins une ouverture pourvue d’un bord ;
- un poinçon agencé pour former la première pièce à partir de la première zone et la deuxième pièce à partir de la deuxième zone,
caractérisé en ce que le poinçon est pourvu d’au moins un couteau agencé pour pénétrer au moins partiellement à travers l’ouverture quand le poinçon est plaqué contre le flan et pour créer une zone de faiblesse dans la troisième zone à partir du bord de ladite ouverture.
Un tel dispositif permet une fabrication de qualité de deux pièces métalliques en limitant les pertes de matière métallique et de main d’œuvre.
Préférentiellement, le poinçon et/ou la matrice est agencé pour définir un relief correspondant à un relief de la première pièce et/ou à un relief de la deuxième pièce.
En outre, la matrice peut comprendre au moins une cavité agencée pour accueillir au moins partiellement l’au moins un couteau quand le flan est fourni dans le dispositif d’emboutissage et quand le poinçon est plaqué contre le flan, de manière à optimiser la formation de la zone de faiblesse.
Description des dessins
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d’un mode de réalisation de l’invention donné à titre d’exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels :
Description détaillée de l’invention
L’invention a pour cadre générale la fabrication d’au moins deux pièces métalliques par emboutissage et peut être utilisée dans tout type d’industrie, par exemple l’industrie automobile et pour fabriquer tout type de pièce métallique, par exemple un élément de véhicule automobile comme un élément de porte, une glissière ou un support.
La figure 1 représente un flan 1 ou une ébauche, c’est-à-dire un profil métallique fin pouvant être embouti et découpé de façon à fabriquer au moins une et présentement deux pièces métalliques. En particulier, le flan 1 comprend une première zone 10 prévue pour constituer une première pièce métallique, par exemple un élément de porte de véhicule, une deuxième zone 20 prévue pour constituer une deuxième pièce métallique par exemple une glissière et une troisième zone 30 située entre la première zone 10 et la deuxième zone 20, par exemple autour de la deuxième zone 20.
La deuxième zone 20 et la troisième zone 30 sont situées dans une zone du flan ne faisant pas partie de la première pièce, par exemple dans l’emplacement correspondant à une fenêtre de véhicule. Ainsi, la matière métallique du flan 1 située dans cet emplacement serait perdue et la fabrication d’une deuxième pièce métallique à partir de cette matière permet de faire une économie de matière métallique ainsi qu’une économie de main d’œuvre, puisque deux pièces métalliques au lieu d’une sont formées durant une même étape d’emboutissage. La troisième zone 40 peut servir uniquement de zone de réserve de matière métallique.
Cependant, la déformation de la première zone 10 et de la deuxième zone 20 lors de l’étape d’emboutissage pour former la première et la deuxième pièce métallique, respectivement, peut imposer ou nécessiter une rupture du matériau métallique dans une ou plusieurs zones du flan 1 de manière à « alimenter » en matière métallique les portions de la première zone 10 et de la deuxième zone 20 soumises aux déformations les plus fortes et sauvegarder ainsi la forme et l’épaisseur des premières et deuxièmes pièces métalliques.
Ainsi, la troisième zone 30 peut comprendre deux orifices 31 et 32, réalisés par exemple par poinçonnage. Ainsi, la rupture du matériau métallique peut se faire entre ou autour des orifices 31 et 32 durant l’étape d’emboutissage et le matériau métallique peut alors se retirer de la troisième zone 30 à mesure que le flan 1 est embouti pour former la première pièce métallique et la deuxième pièce métallique.
En outre, une zone de faiblesse 40, c’est-à-dire une entaille ou une zone amincie, peut être créée durant l’étape d’emboutissage à partir d’un bord d’un ou des orifices 31, 32 et/ou entre les orifices 31, 32, comme représenté sur la figure 1. Par exemple, la zone de faiblesse est formée dans le bord d’un ou des orifices 31,32 et dans une portion linéaire de la troisième zone 30située à proximité de ce bord. Cette zone de faiblesse 40 permet de mieux contrôler la rupture du matériau métallique du flan 1, qui va être réalisée préférentiellement à partir de cette zone de faiblesse 40. En d’autres termes, la zone de faiblesse 40 permet de mieux contrôler la façon dans le matériau métallique se retire de la troisième zone 30 durant l’étape d’emboutissage.
Il est ainsi possible de réaliser la deuxième pièce avec des dimensions plus importantes même si la deuxième zone 20 est située à proximité des orifices 31, 32, et donc d’accroitre le gain de matière métallique et de main d’œuvre généré par la fabrication de deux pièces métalliques à partir d’un seul flan. En outre, les défauts de qualité liés à un contour ou une épaisseur en dehors des spécifications de la première pièce métallique ou de la deuxième pièce métallique sont évités ou limités.
Réaliser cette zone de faiblesse 40 durant l’étape d’emboutissage permet en outre de contrôler facilement sa localisation et son orientation ainsi que d’éviter une étape de fabrication supplémentaire et/ou la réalisation d’une étape spécifique de poinçonnage du flan 1. Par exemple, cette zone de faiblesse 40 peut être réalisée par un couteau inséré dans un poinçon d’un dispositif d’emboutissage, comme expliqué ci-après.
La figure 2 représente un dispositif d’emboutissage 100 comprenant une matrice 110 pouvant être immobile et un poinçon 120 pouvant se déplacer vers la matrice 110 lors de l’étape d’emboutissage afin de mettre en forme le flan 1 disposé entre la matrice 110 et le poinçon 120. Pour se faire, le poinçon 120 et/ou la matrice 110 ont une forme correspondant aux formes de la première et de la deuxième pièce métallique à produire, comme connu de l’homme du métier.
En outre, le poinçon 120 comprend deux couteaux 121 et 122 agencés pour pénétrer au moins partiellement au travers des ouvertures 31 et 32, respectivement, de la troisième zone 30 du flan 1. En particulier, ces couteaux 121 et 122 comprennent chacun une arrête 121a, 122a agencée pour venir en contact avec le bord de l’orifice 31, 32 respectif de manière à créer une ou des zones de faiblesse à partir du bord de chaque orifice 31 et 32.
Dans l’exemple de la figure 2, les couteaux 121 et 122 ont une forme triangulaire tronquée et sont orientés l’un vers l’autre de manière à créer chacun une zone de faiblesse sur ou dans un bord d’un orifice. Chaque zone de faiblesse peut être orientée vers l’autre orifice, constituant ainsi deux amorces de rupture, contiguës ou non, de la matière métallique située entre les deux orifices 31 et 32. De ce fait, la rupture de la matière métallique durant l’étape d’emboutissage peut être correctement orientée et les risques de défaut sur la première pièce métallique ou la deuxième pièce métallique sont significativement réduits.
En outre, la matrice 110 peut comprendre une cavité 111 et une cavité 112 prévue pour accueillir au moins partiellement le couteau 121 et le couteau 122, respectivement. Ainsi, la zone de faiblesse peut être formée durant une partie plus importante du mouvement du poinçon 120 et ce mouvement n’est pas gêné par la présence des couteaux 121 et 122, limitant les modifications d’un tel dispositif d’emboutissage.
Les dimensions et le positionnement des couteaux sur le poinçon peuvent être choisis pour chaque flan et chaque type de pièce à fabriquer, par exemple par simulation et/ou par essais et erreurs, comme connu de l’homme du métier. En outre, une ou plusieurs cales situées entre le poinçon et chacun des couteaux peuvent permettre de régler la position en z (ou hauteur) des couteaux par rapport au poinçon (selon la figure 2), ce qui permet de choisir à quel moment ou dans quelle partie du mouvement du poinçon 120 le contact entre l’arrête du couteau et le bord de l’orifice se produit. Préférentiellement, un tel contact peut être réalisé en début du mouvement du poinçon, de manière à optimiser la formation de la zone de faiblesse.
Après l’étape d’emboutissage, c’est-à-dire après avoir déformé la première zone 10 et la deuxième zone 20 par contact du flan 1 avec la matrice 110 et le poinçon 120, une étape de découpe peut être prévue de manière à dégager la première pièce et la deuxième pièce du flan 1 déformé (non représenté).
On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l’homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l’invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l’invention. En particulier, il est fait référence à la forme des couteaux qui n’est pas limitée à la forme représentée sur la figure 2, mais peut comprendre toute forme comprenant une arrête.
De plus, la forme des couteaux n’est pas limitée à la forme représentée sur la figure 2 et peut être choisie pour que l’arrête forme un angle aigu avec le plan représenté par le flan, par exemple un angle supérieur à 45 °. Le présent procédé n’est pas limité à la fabrication de deux pièces métalliques, mais peut servir à fabriquer trois pièces ou plus à partir d’un seul flan. Dans ce cas, le flan comprend deux deuxièmes zones ou plus et la troisième zone est située à la fois entre ces deuxièmes zones et entre chacune de ces deuxièmes zones et la première zone. Enfin, d’autres étapes de fabrication ou de préparation avant ou après l’étape d’emboutissage peuvent être réalisées, notamment des étapes de découpe, lubrification, usinage, poinçonnage ou autre.
Claims (9)
- Procédé de fabrication d’au moins deux pièces métalliques, comprenant les étapes de :
- fournir un flan (1) comprenant :
une première zone (10) prévue pour constituer une première pièce,
une deuxième zone (20) prévue pour constituer une deuxième pièce et
une troisième zone (30) située entre la première zone (10) et la deuxième zone (20) et comprenant au moins une ouverture (31) pourvue d’un bord ;
- réaliser une étape d’emboutissage de sorte à déformer au moins partiellement la première zone (10) et/ou la deuxième zone (20),
caractérisé en ce que l’étape d’emboutissage comprend la formation d’au moins une zone de faiblesse (40) dans la troisième zone (30) à partir du bord de ladite ouverture (31). - Procédé de fabrication d’au moins deux pièces métalliques selon la revendication précédente, dans lequel le flan (1) comprend au moins une autre ouverture (32) dans la troisième zone (30), la zone de faiblesse (40) étant créée au moins entre ces deux ouvertures (31, 32).
- Procédé de fabrication d’au moins deux pièces métalliques selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la zone de faiblesse (40) est créée par contact avec un couteau (121, 122) disposé sur un poinçon d’emboutissage (120).
- Procédé de fabrication d’au moins deux pièces métalliques selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la zone de faiblesse (40) est une entaille ou une zone amincie.
- Procédé de fabrication d’au moins deux pièces métalliques selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une étape de découpe permettant d’obtenir la première pièce et/ou la deuxième pièce.
- Procédé de fabrication d’au moins deux pièces métalliques selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première pièce est une porte de véhicule.
- Dispositif d’emboutissage pour former au moins deux pièces métalliques, comprenant :
-une matrice (110) agencée pour recevoir un flan (1), le flan (1) comprenant une première zone (10) prévue pour constituer une première pièce,
une deuxième zone (20) prévue pour constituer une deuxième pièce et
une troisième zone (30) située entre la première zone (10) et la deuxième zone (20) et comprenant au moins une ouverture (31, 32) pourvue d’un bord ;
- un poinçon (110) agencé pour former la première pièce à partir de la première zone (10) et la deuxième pièce à partir de la deuxième zone (20),
caractérisé en ce que le poinçon (120) est pourvu d’au moins un couteau (121, 122) agencé pour pénétrer au moins partiellement à travers l’ouverture (31, 32) quand le poinçon (121, 122) est plaqué contre le flan (1) et pour créer une zone de faiblesse (40) dans la troisième zone (30) à partir du bord de ladite ouverture (21, 32). - Dispositif d’emboutissage pour former au moins deux pièces métalliques selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le poinçon (120) est agencé pour définir un relief correspondant à un relief de la première pièce et à un relief de la deuxième pièce.
- Dispositif d’emboutissage pour former au moins deux pièces métalliques selon l’une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que la matrice (110) comprend au moins une cavité (121, 122) agencée pour accueillir au moins partiellement l’au moins un couteau (121, 122) quand le flan (1) est fourni dans le dispositif d’emboutissage et quand le poinçon (120) est plaqué contre le flan (1).
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- 2019-03-29 FR FR1903361A patent/FR3094246B1/fr active Active
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