FR3116811A1 - Procédé pour la fabrication d’un emballage métallique en forme de bouteille - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d’un emballage métallique (1) en forme de bouteille. Le procédé comprend une étape de formage d’une partie tubulaire (16), pour former un col fileté (3). Ce procédé de fabrication comprend, préalablement au moins à une opération de formage d’un roulé (7), de préférence préalablement à ladite étape de formage de ladite partie tubulaire (16), une étape de recuit localisée qui est exécutée pour conférer un état recuit à la partie tubulaire (16), au moins sur la hauteur d’une bande aval (162) de ladite partie tubulaire (16) destinée à être formée en roulé (7). Figure pour l’abrégé : 4
Description
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne le domaine technique des emballages métalliques en forme de bouteille.
Elle concerne en particulier les procédés pour la fabrication de tels emballages métalliques en forme de bouteille, dont le col comprend au moins un roulé, un filetage et une bague de transport.
Etat de la technique
Certains emballages en forme de bouteille comportent un col fileté qui est obturé hermétiquement, après remplissage, au moyen d’une capsule.
La conception d’un tel emballage doit tenir compte des contraintes liées à sa fabrication, mais aussi à ses nombreuses manipulations chez le remplisseur depuis sa réception jusqu’aux opérations finales de conditionnement.
Or, en fonction de leur matériau constitutif, les emballages sont obtenus par des techniques de fabrication qui génèrent des contraintes structurelles conduisant à la mise en œuvre d’installations de convoyage qui leur sont dédiées.
A cet égard, la partie tubulaire formant le goulot des emballages réalisés en matière plastique (tels que les bouteilles ou les flacons) comporte généralement une couronne annulaire, saillante sur la circonférence et désignée sous le nom de « bague de transport », utile pour leurs prises en charge individuelle.
Ces emballages en matière plastique peuvent ainsi être tenus, manipulés et/ou transférés par le positionnement d’un organe de manutention en forme générale de fourchette, en appui sous cette bague de transport.
En pratique, pour de tels emballages plastiques, le goulot et sa bague de transport sont formés simultanément, par exemple sur une préforme (pièce semi-finie obtenue par injection) avant une finition par injection-soufflage ou par extrusion-soufflage.
Les emballages réalisés en un matériau métallique, par exemple en acier ou en aluminium, sont quant à eux souvent dépourvus d’une telle bague de transport du fait des contraintes techniques liées au formage du métal.
La fabrication, la manutention et le remplissage de tels emballages métalliques conduisent ainsi à mettre en œuvre des moyens de manutention dédiés.
Par conséquent, pour le remplisseur, le passage depuis des emballages en plastique vers des emballages en métal nécessite des investissements importants notamment pour la transformation des moyens de manutention.
Pour pallier ce problème, il existe des développements d’emballages métalliques dont le col fileté, comportant notamment un roulé terminal et une bague de transport, serait adapté à une manipulation au sein d’une installation habituellement dédiée aux emballages plastiques.
Mais, en pratique, les contraintes techniques liées au formage du métal génèrent des fragilités lors du formage de ce col fileté. Le col fileté de la bouteille métallique doit également pouvoir résister aux efforts de capsulage, tout en permettant une réduction de l’épaisseur du métal.
Compte tenu de ce qui précède, il existe un besoin d’une solution technique qui permettrait la fabrication de bouteilles métalliques qui comporteraient un col fileté adapté à recevoir une capsule et qui seraient compatibles avec les lignes de remplissage de bouteilles plastiques, tout en autorisant une diminution de l’épaisseur de sa paroi métallique.
Présentation de l'invention
Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose un procédé pour la fabrication de tels emballages métalliques en forme de bouteille, dont le col comprend au moins un roulé, un filetage et une bague de transport.
Plus particulièrement, on propose selon l’invention un procédé pour la fabrication d’un emballage métallique en forme de bouteille, ledit emballage métallique comportant un corps raccordé à un col fileté par l’intermédiaire d’une épaule.
Le procédé selon l’invention comprend :
- une étape de fabrication d’une préforme comportant une partie tubulaire, définissant un axe longitudinal et une bordure aval, libre, laquelle partie tubulaire est raccordée à un corps par l’intermédiaire d’une épaule, et
- une étape de formage de ladite partie tubulaire, pour former ledit col fileté.
L’étape de formage comprend des opérations de formage adaptées à former des structures monoblocs sur ladite partie tubulaire :
- une opération de formage d’un roulé au sein d’une bande aval de ladite partie tubulaire, terminée par ladite bordure aval, pour former un roulé au niveau de la bordure aval du col fileté,
- une opération de formage d’un filetage au sein d’une bande intercalaire de ladite partie tubulaire, et
- une opération de formage d’une bague de transport au sein d’une bande amont de ladite partie tubulaire, du côté de l’épaule, destinée à coopérer avec un organe de manutention (ladite bague de transport comprenant avantageusement au moins une moulure qui est ménagée sur un plan s’étendant perpendiculairement audit axe longitudinal et sur la circonférence de la partie tubulaire, laquelle au moins une moulure comporte une surface inférieure et/ou supérieure contre laquelle un organe de manutention est destinée à venir prendre appui).
Et selon l’invention, le procédé de fabrication comprend, préalablement au moins à ladite opération de formage du roulé, de préférence préalablement à ladite étape de formage de ladite partie tubulaire, une étape de recuit localisée qui est exécutée pour conférer un état recuit à la partie tubulaire, au moins sur la hauteur de la bande aval de ladite partie tubulaire.
La présente invention offre ainsi une solution technique qui permettrait la fabrication de bouteilles métalliques comportant un col fileté adapté à recevoir une capsule et qui seraient compatibles avec les lignes de remplissage de bouteilles plastiques, tout en autorisant une diminution de l’épaisseur de sa paroi métallique.
En effet, le roulé est formé, au-dessus du filetage, à l’extrémité de la partie tubulaire de la préforme. Fréquemment le métal qui a été étiré pour former la préforme puis rétreint pour former le col fileté ; or le demandeur a constaté que le métal est susceptible de se déchirer lors de la mise en forme du roulé. Cela provoque une mise au rebus d’une proportion importante de la production.
Le demandeur a constaté que le recuit de cette zone, en améliorant sa formabilité, permet de réduire le taux de cols coupés.
D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du procédé conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- l’étape de recuit localisée est exécutée pour conférer un état recuit sur une hauteur d’au moins 3 à 7 mm de la bande aval de ladite partie tubulaire ;
- l’étape de recuit localisée est exécutée pour conférer un état recuit uniquement au niveau de ladite bande aval, uniquement au niveau de la bande aval et de la bande amont, de sorte à conserver au moins une partie de la hauteur de la bande intercalaire dans un état non-recuit, ou au niveau de la bande aval, de la bande intercalaire et de la bande amont ;
- l’étape de recuit localisée est exécutée pour conférer un état recuit sur la hauteur de la bande amont de ladite partie tubulaire, avantageusement sur une hauteur de 5 à 15 mm ;
- l’étape de fabrication de la préforme comprend une phase de déformation d’une pièce métallique pour obtenir une préforme primaire comprenant un fond prolongé par une paroi tubulaire, par exemple choisi parmi emboutissage et/ou étirage et/ou filage inverse, par exemple par emboutissage et/ou étirage d’un flan métallique pour, par exemple d’une épaisseur allant de 0,2 mm à 0,7 mm, avantageusement par une technique choisie parmi emboutissage / étirage ou emboutissage et ré-emboutissage (Drawing and Wall Ironing (DWI) ou Draw and Re Draw process (DRD)) ou filage inverse à partir d’un pion de 2 à 15 mm, une phase de rognage, pour former une bordure aval de ladite préforme primaire, et une étape de rétreint, pour former ladite partie tubulaire d’une préforme secondaire ; et ladite étape de recuit localisée est appliquée sur la paroi tubulaire de la préforme primaire, avant ladite étape de retreint ;
- l’étape de recuit localisée est mise en œuvre par une technique d’induction, avantageusement au sein d’un inducteur tunnel, avantageusement avec rotation de la préforme ;
- le procédé comprend une opération de retreint de la bande aval de la partie tubulaire préalablement à l’opération de formage du roulé ; ladite opération de formage du roulé est ajustée pour former ledit roulé vers l’extérieur et de sorte que le diamètre extérieur dudit roulé est inférieur ou égal au diamètre de fond de filetage ;
- l’opération de formage de la bague de transport est mise en œuvre avant l’opération de formage du roulé ; la bague de transport est avantageusement utilisée pour le maintien de la partie tubulaire pendant ladite opération de formage du roulé ;
- l’opération de formage du filetage est appliquée sur une bande intercalaire présente une hauteur de 10 à 25 mm ;
- l’étape de formage de la partie tubulaire comprend encore une opération de formage d’une contre-bague d’inviolabilité au sein d’une bande additionnelle de la partie tubulaire, située entre la bande intercalaire et la bande amont, formant une gorge de contre-bague d’inviolabilité entre ladite contre-bague d’inviolabilité et ladite bague de transport ;
- le procédé comprend encore une phase de vernissage, de préférence une phase de vernissage extérieur et une phase de vernissage intérieur mises en œuvre après l’étape de recuit localisée ;
- l’emballage métallique est réalisé dans un alliage aluminium de la série 3000 ou 5000, par exemple un alliage aluminium 3104 ;
- l’opération de formage de la bague de transport est choisie parmi une technique de moulage, par exemple par une pression interne exercée par un fluide sous pression ou par la compression d’un élastomère, qui amène la paroi à épouser la forme d’un moule, ou une action mécanique directe par un outil mobile, par exemple par le repoussage du métal par la rotation d’une molette sur la face interne de la partie tubulaire pendant qu’une molette externe, en face de la première, maintient le métal, ou une technique de rétreint sus-jacent et sous-jacent ;
- l’opération de formage de la bague de transport comprend une phase de calibrage pour donner une forme définitive à ladite bague de transport ; dans ce cas, de préférence, la phase de calibrage consiste avantageusement à amener le rayon de raccordement supérieur et le rayon de raccordement inférieur de la bague de transport, en contact l’un de l’autre, ou à obtenir un rayon de raccordement supérieur et un rayon de raccordement inférieur de la bague de transport qui sont décalés radialement l’un par rapport à l’autre, avec ledit rayon de raccordement inférieur qui est avantageusement en appui contre la surface supérieure de la bague de transport, notamment pour assurer le report de l’effort axial vers la bague de transport lors d’un capsulage, et/ou à amener le rayon externe de la bague de transport à un rayon minimal acceptable par le matériau constitutif ; la phase de calibrage est effectuée avantageusement en pinçant la déformation annulaire entre deux bagues de calibrage qui sont coaxiales à l’axe longitudinal de la partie tubulaire, ou par deux molettes en rotation autour de la partie tubulaire, avec avantageusement l’introduction dans la partie tubulaire d’un mandrin de centrage lors du calibrage pour assurer la concentricité des parties sus-jacente et sous-jacente de la partie tubulaire ;
- au cours de l’opération de formage de la bague de transport, une charge axiale est exercée sur l’emballage métallique pour accompagner le métal dans sa déformation et éviter les amincissements et les ruptures ;
- le procédé comprend encore une étape de pose d’une capsule métallique sur le col fileté.
La présente invention concerne encore l’emballage métallique, en forme de bouteille, issu d’un procédé selon l’invention.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
Description détaillée de l'invention
De plus, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent des formes, non limitatives, de réalisation de l'invention et où :
Il est à noter que, sur ces figures, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différentes variantes peuvent présenter les mêmes références.
Les figures 1 à 3 représentent ainsi un emballage métallique, en forme de bouteille, issu du procédé selon l’invention.
De manière générale, un tel emballage métallique est avantageusement réalisé en aluminium ou en acier.
Uniquement à titre d’exemple, l’emballage métallique 1 est réalisé dans un alliage aluminium de la série 3000 ou 5000, par exemple un alliage aluminium 3104.
Un tel emballage métallique 1 consiste avantageusement en un récipient ou un contenant, destiné à recevoir par exemple un produit liquide (notamment des boissons), pâteux ou solide (notamment des poudres ou granulés).
Cet emballage métallique 1 consiste par exemple en une bouteille, un flacon ou un bidon.
Cet emballage métallique 1 est avantageusement destiné à être obturé hermétiquement, après remplissage, au moyen d’une capsule métallique C avantageusement classique en soi (décrit ci-après en relation avec la ).
De manière générale, une telle capsule métallique C comporte avantageusement :
- un fond C1 muni d’un joint compressible C2,
- une jupe C3, destinée à coopérer avec un filetage, et
- avantageusement une bague d’inviolabilité C4.
L’emballage métallique 1, en forme de bouteille, comprend avantageusement un corps 2 (ou ventre) qui est raccordé à un col fileté 3 (ou goulot) par l’intermédiaire d’une épaule 4.
Le col fileté 3 définit un axe longitudinal 3’, ici orienté verticalement et avantageusement coaxialement au corps 2.
Ce col fileté 3 est constitué par une paroi métallique monobloc 5 qui définit sa circonférence et qui délimite un conduit intérieur T terminée au niveau d’une ouverture aval 6 opposée à l’épaule 4 (figures 2 et 3).
La section horizontale générale de ce col fileté 3, perpendiculairement à l’axe longitudinal 3’, est ici de forme circulaire ; elle pourrait tout aussi bien être ovale, rectangulaire ou carrée par exemple.
Le col fileté 3 de cet emballage métallique 1 comporte une succession de structures monoblocs, illustrées en particulier sur les figures 2 et 3, à savoir :
- un roulé 7, au niveau de l’ouverture aval 6 du col fileté 3, avantageusement destiné à coopérer avec le fond C1 de capsule C (voir notamment la ),
- un filetage 8, avantageusement destiné à coopérer avec la jupe C3 de capsule C,
- une bague de transport 9, du côté de l’épaule 4, destinée à coopérer avec un organe de manutention (non représenté), et
- éventuellement une contre-bague d’inviolabilité 10, formant une gorge de contre-bague d’inviolabilité 11 avec la bague de transport 9, avantageusement destiné à coopérer avec la bague d’inviolabilité C4 de capsule C.
L’ouverture aval 6 de la partie tubulaire 1 est constituée ici par le roulé 7 qui est orienté vers l’extérieur, délimitant cette ouverture aval 6 du conduit intérieur T (figures 1 et 2).
Le filetage 8 forme des moyens pour la réception d’un bouchon ou d’une capsule ( ), en l’occurrence sous la forme d’un filet hélicoïdal.
La bague de transport 9 comprenant avantageusement au moins une moulure 9 qui est ménagée sur un plan s’étendant perpendiculairement à l’axe longitudinal 3’ et sur la circonférence du col fileté 3.
Ladite au moins une moulure 9 comporte une surface inférieure 91 et/ou supérieure 92 contre laquelle un organe de manutention (non représenté) est destiné à venir prendre appui.
Cet organe de manutention (non représenté) présente avantageusement une forme de fourchette, du type rencontré classiquement dans le domaine de la manutention de bouteilles plastiques munies d’une bague de transport.
Par « moulure », on entend notamment un nervurage dans la paroi métallique monobloc 5 (désigné couramment en anglais sous le terme de «bead»), en creux ou en relief, obtenu par exemple par frappe ou par repoussage.
La moulure 9 est ici continue, s’étendant sur toute la circonférence du col fileté 3.
La moulure 9 est ici ménagée en saillie vers l’extérieur du col fileté 3.
La section verticale de cette moulure 9 est avantageusement identique ou au moins approximativement identique sur sa circonférence, sans rupture géométrique.
De manière générale, les surfaces inférieure 91 et supérieure 92 de ladite au moins une moulure 9 comporte avantageusement une forme de couronne.
Ladite au moins une moulure 9 est encore définie par différents rayons :
- un rayon de raccordement inférieur 93, du côté de l’épaule 4,
- un rayon de raccordement supérieur 94, du côté du filetage 8,
- un rayon externe 95, raccordant les deux surfaces inférieure 91 et supérieure 92.
Des caractéristiques avantageuses relatives à la forme de cette moulure 9, ainsi que son formage et son calibrage, seront décrits plus en détails par la suite en relation avec les figures 6 et suivantes.
De manière générale, la présente invention concerne le procédé pour la fabrication d’un tel emballage métallique 1 en forme de bouteille.
Tel qu’illustré sur la , le procédé de fabrication selon l’invention comprend des étapes successives :
- une étape de fabrication d’une préforme 15 comportant une partie tubulaire 16 (destinée à être formée ensuite pour constituer le col fileté 3) qui est raccordée au corps 2 par l’intermédiaire d’une épaule 4 (items A et B de la ), puis
- une étape de formage de cette partie tubulaire 16, pour former le col fileté 3 (items C à F de la ).
En particulier, la partie tubulaire 16, destinée à former le col fileté 3 après formage, définit un axe longitudinal 16’ et une bordure aval 161, libre.
Pour la fabrication du col fileté 3 dans cette partie tubulaire 16, l’étape de formage comprend des opérations de formage de la paroi métallique monobloc 5 qui sont adaptées à former les différentes structures monoblocs 7, 8, 9 et 10 du col fileté 3 au sein de bandes superposées de la partie tubulaire 16.
En l’espèce, tel qu’illustré encore sur la , les opérations de formage comprennent :
- une opération de formage du roulé 7 au sein d’une bande aval 162 de la partie tubulaire 16, terminée par la bordure aval 161, pour former le roulé 7 au niveau de cette bordure aval 161 du col fileté 3 (items E et F de la ),
- une opération de formage du filetage 8 au sein d’une bande intercalaire 163 de la partie tubulaire 16 (items D et E de la ), et
- une opération de formage de la bague de transport 9 au sein d’une bande amont 164 de la partie tubulaire 16, du côté de l’épaule 4, par un repli de métal formant une déformation annulaire (items B à D de la ), et éventuellement
- une opération de formage de la contre-bague d’inviolabilité 10 au sein d’une bande additionnelle 165 de la partie tubulaire 16, située entre la bande intercalaire 163 et la bande amont 164.
Selon un mode de réalisation particulier, l’étape de formage de la partie tubulaire 16 comprend une opération de retreint de la bande aval 162 de la partie tubulaire 16, préalablement à l’opération de formage du roulé 7 (voir item B de la ).
L’opération de formage du roulé 7 est alors avantageusement ajustée pour former le roulé 7 vers l’extérieur et de sorte que le diamètre extérieur de ce roulé 7 soit inférieur ou égal au diamètre de fond de filetage 8 (voir notamment la ).
Selon le mode de réalisation illustré sur la , l’opération de formage de la bague de transport 9 (items C et D) est mise en œuvre avant l’opération de formage du roulé 7 (item F).
Cette agencement d’opérations permet d’utiliser la bague de transport 9 pour le maintien de la partie tubulaire 16 pendant l’opération de formage du roulé 7, voire aussi pendant l’opération de formage du filetage 8 postérieur.
Sans être limitatif, et indépendamment les unes des autres, les opérations de formage sont appliquées sur les hauteurs respectives suivantes :
- une bande aval 162 de 3 à 7 mm,
- une bande intercalaire 163 de 10 à 25 mm, et
- une bande amont 164 de 5 à 15 mm.
De préférence, le procédé de fabrication peut encore comprendre une étape de pose d’une capsule métallique C sur le col fileté 3 ( ).
Cette opération est mise en œuvre par une technique classique en soi.
La capsule C est rendue solidaire de ce col fileté 3 par une tête de capsulage rotative R.
Par exemple, la tête de capsulage rotative R effectue trois opérations simultanées :
- l’embout central de la tête de capsulage rotative R, en appliquant une charge axiale sur la capsule C, comprime le joint C2 sur la partie supérieure du roulé 7 de l’emballage métallique 1 et réembouti l’angle supérieur de la capsule C pour appliquer le joint C2 sur la face externe du roulé 7,
- des molettes en rotation autour de la jupe C3 de la capsule C appliquent une force axiale qui pousse le métal de la jupe C3 dans les creux du filetage 8, créant ainsi le filetage de la jupe C3, et
- des molettes en rotation autour de la bague d’inviolabilité C4 la sertissent sous le saillant de la contre-bague d’inviolabilité 10.
A l’issu du procédé de fabrication, il est obtenu un emballage métallique 1 en forme de bouteille, tel qu’illustré au travers des figures 1 à 3.
Etape de recuit localisée
Le procédé de fabrication selon l’invention comprend, préalablement au moins à l’opération de formage du roulé 7, une étape de recuit localisée (dit encore «annealing») qui est exécutée pour conférer un état recuit à la partie tubulaire 16 au moins sur la hauteur de la bande aval 162 de la partie tubulaire 16 (illustré très schématiquement par l’item B de la ).
De manière générale, l’étape de recuit localisée est avantageusement exécutée pour conférer un état recuit :
- uniquement au niveau de la bande aval 162 (destinée à former le roulé 7),
- uniquement au niveau de la bande aval 162 et de la bande amont 164 (destinées à former respectivement le roulé 7 et la bague de transport 9), de sorte à conserver au moins une partie de la hauteur de la bande intercalaire 163 dans un état non-recuit pour conférer au filetage 8 des qualités de résistance mécaniques optimales, ou
- au niveau de la bande aval 162, de la bande intercalaire 163 et de la bande amont 164, voire sur toute la hauteur de la partie tubulaire 16 destinée à former le col fileté.
Une telle étape de recuit localisée a l’intérêt de modifier la propriété du matériau, la limite d'élasticité, la ductilité et l'allongement à la rupture, conférant une malléabilité au matériau constitutif de la partie tubulaire 16.
L’étape de recuit permet ainsi le formage du col fileté 3, autorisant une diminution de l’épaisseur du corps de l’emballage métallique 1 tout en préservant une résistance aux efforts de capsulage.
Par exemple, la paroi métallique monobloc 5 possède une épaisseur allant de 0,2 à 0,5 mm.
De préférence, l’étape de recuit est encore appliquée avant l’étape de formage de la partie tubulaire 16 (c’est-à-dire avant de former les différentes structures monoblocs 7, 8, 9 et 10 du col fileté 3 au sein des bandes superposées 162, 163, 164, 165 de la partie tubulaire 16).
De manière préférentielle, l’étape de recuit localisée est exécutée pour conférer un état recuit sur une hauteur d’au moins 3 à 7 mm à la bande aval 162 de la partie tubulaire 16, partant de la bordure aval 161.
De même, l’étape de recuit localisée est avantageusement exécutée pour conférer un état recuit sur la hauteur de la bande amont 164 de ladite partie tubulaire 16, avantageusement sur une hauteur de 5 à 15 mm.
Tel que développé ci-après, l’étape de recuit localisée est avantageusement mise en œuvre sur une préforme primaire 15a comportant une paroi tubulaire 18 dont un tronçon aval 181 est destiné à subir un retreint pour former la partie tubulaire 16 de la préforme 15.
La mise en œuvre de cette étape de recuit localisée sur ce tronçon aval 181, puis de rétreindre ce tronçon aval 181, a l’intérêt de conférer des propriétés mécaniques intéressantes pour les opérations de formage de la partie tubulaire 16 (avantageusement, le travail mécanique en retreint restaure une partie de l’écrouissage).
De manière générale, l’étape de recuit localisée peut être mise en œuvre pour amener d’autres parties de la préforme 15, 15a dans un état recuit, par exemple le corps 2 ou l’épaule 3 pour faciliter leur formage.
Encore de manière générale, dans cette étape de recuit localisée, le métal de la préforme 15, 15a est avantageusement soumis à une température élevée, généralement dans la gamme de 150 à 450°C, telle que 200 à 400°C et de préférence encore de 200 à 350°C.
Le recuit est effectué à une température appropriée pendant une période de temps appropriée pour obtenir la réduction souhaitée de la limite d'élasticité et l'amélioration de la ductilité et de l'allongement à la rupture.
Généralement, pour l'aluminium, la température est comprise entre 200°C et 400°C.
Pour le recuit à haute température, la température de recuit est plus élevée, par exemple 350°C à 454°C pendant une durée de 1 μs (microseconde) à 1 h (heure), par exemple 0,1 s (seconde) à 30 min (minutes), 1 s à 5 min ou 10 s à 1 min.
Pour l'acier, la plage de température de recuit est normalement beaucoup plus élevée et peut être par exemple de 500°C à 950°C et la période de temps peut être par exemple de 1 μs à 1 h, telle que 0,1 s à 30 min, 1 s à 5 min, ou 10 s à 1 min.
Le traitement de recuit entraîne une réduction de la dureté, une réduction de la limite d'élasticité et une augmentation de la ductilité.
De manière générale, tel qu’illustré sur la , l’étape de recuit localisée est mise en œuvre par une technique d’induction.
Cette technique d’induction est avantageusement exécutée au sein d’un inducteur tunnel D, avantageusement avec rotation des préformes 15, 15a.
Cette rotation est par exemple assurée par des moyens de mise en rotation M de chaque préforme 15, 15a autour d’un axe de rotation parallèle à son axe longitudinal (par exemple l’axe longitudinal 18’ de la paroi tubulaire 18 décrit ci-après).
Les moyens de mise en rotation M consistent par exemple en un couple de bandes latérales convoyeuses qui comportent des brins en regard prenant en sandwich les préformes 15, 15a et cheminant à une vitesse relative appropriée pour générer la rotation des préformes 15, 15a au cours de l’étape de recuit localisée.
Le recuit par induction s’effectue ainsi par défilement des préformes 15, 15a dans l’inducteur tunnel D, avec concentration du champ magnétique pour obtenir avantageusement un recuit partiel des zones d’intérêt de la paroi tubulaire 18 par conduction thermique et/ou convection.
Cette approche réduit avantageusement la perte de résistance axiale du filetage 8, tout en améliorant la formabilité du roulé 7.
Etape de fabrication de la préforme
Préalablement au formage de la partie tubulaire 16 en col fileté 3, l’étape de fabrication de la préforme comprend avantageusement :
- une phase de déformation d’une pièce métallique (non représentée) pour obtenir une préforme primaire 15a comprenant un fond 17 prolongé par une paroi tubulaire 18 présentant avantageusement un diamètre constant sur sa hauteur (voir item A de la ),
- une phase de rognage, pour former la bordure aval 161 de la préforme primaire 15a (item A de la ), et
- une étape de rétreint, ici d’un tronçon aval 181 de la paroi tubulaire 18, pour former la partie tubulaire 16 d’une préforme secondaire 15, dont la partie tubulaire 16 est raccordée au corps 2 par l’intermédiaire d’une épaule 4 (items A et B de la ).
La phase de déformation est avantageusement choisie parmi les techniques classiques en soi, par exemple parmi l’emboutissage et/ou l’étirage et/ou le filage inverse.
En particulier, l’emboutissage et/ou l’étirage est appliqué de préférence sur une pièce métallique consistant en un flan métallique ayant par exemple d’une épaisseur allant de 0,2 mm à 0,7 mm.
L’emboutissage et/ou l’étirage consistent par exemple en une technique choisie parmi emboutissage / étirage (dit encore « Drawing and Wall Ironing » ou DWI) ou emboutissage et ré-emboutissage (dit encore « Draw and Re Draw process » ou DRD).
Le filage inverse est appliqué de préférence à partir d’un pion de 2 à 15 mm.
Par ailleurs, selon l’invention et tel qu’évoqué précédemment, l’étape de recuit localisée est avantageusement appliquée préalablement à l’étape de formage de la partie tubulaire 16.
En l’espèce, cette étape de recuit est appliquée préalablement à l’étape de retreint, de préférence entre l’étape de rognage et l’étape de retreint.
Cette étape de recuit est ainsi avantageusement appliquée sur la paroi tubulaire 18 de la préforme primaire 15a (item A de la ), avant l’étape de retreint (item B de la ).
L’étape de recuit localisée est de préférence appliquée sur au moins une partie de la hauteur (voire toute la hauteur) du tronçon aval 181 de la paroi tubulaire 18 (destiné à former la partie tubulaire 16), en fonction de l’état recuit / non recuit qui est attendu au niveau des bandes de la partie tubulaire 16.
En particulier, l’étape de recuit localisée est avantageusement localisé au niveau :
- uniquement au niveau d’une portion aval 182 correspond, après retreint, à la bande aval 162 (destinée à former le roulé 7),
- uniquement au niveau d’une portion aval 182 et d’une portion amont 184 correspond, après retreint, respectivement à la bande aval 162 et à la bande amont 164 (destinées à former respectivement le roulé 7 et la bague de transport 9), ou
- au niveau de la portion aval 182, d’une portion intercalaire 183 et de la portion amont 184 correspondant, après retreint, respectivement à la bande aval 162, à la bande intercalaire 163 et à la bande amont 164, voire sur toute la hauteur du tronçon aval 181 destiné à être retreint pour former la partie tubulaire 16.
De manière générale, le procédé comprend encore avantageusement une phase de vernissage de la préforme 15, 15a, de préférence une phase de vernissage extérieur et une phase de vernissage intérieur.
Cette phase de vernissage est de préférence mises en œuvre après l’étape de recuit localisée, voire aussi avant l’étape de retreint (entre les items A et B de la ).
La phase de vernissage, postérieure à l’étape de recuit localisée, permet de protéger le vernis à l’encontre d’une dégradation thermique.
Opération
de formage
/ calibrage
de la bague de transport
La présente invention concerne encore l’opération de formage, voire de calibrage, de la bague de transport 9.
L’opération de formage consiste par exemple en une technique de moulage (figures 6 et 7).
En ce sens, la technique de moulage consiste par exemple à appliquer une pression interne qui amène la paroi métallique monobloc 5 à épouser la forme d’un moule 20.
Cette pression interne est exercée par exemple par :
- la compression d’un élastomère 21 ( ), ou
- un fluide sous pression qui est injecté au moyen d’une tête d’injection 22 ( ).
La technique de moulage peut consister également à utiliser des segments extensibles 23 ( ).
L’opération de formage peut encore consister en une action mécanique directe par la rotation d’une molette interne 24 sur la face interne de la partie tubulaire 16 pendant qu’une molette externe 25, en face de la première, maintient le métal de la paroi métallique monobloc 5.
En l’espèce, la molette interne 24 comporte de préférence une nervure unique 241 ; et la molette externe 25 comporte un couple de nervures 251, localisées de part et d’autre de la nervure unique 241.
De manière générale, au cours de l’opération de formage de la bague de transport 9, une charge axiale F est avantageusement exercée sur l’emballage métallique 1, avantageusement parallèlement à l’axe longitudinal 16’ de la paroi tubulaire 16 ( ).
Cette approche a l’intérêt d’accompagner le métal dans sa déformation et d’éviter les phénomènes d’amincissements et de ruptures.
Cette charge axiale est par exemple exercée au moyen d’au moins un outil d’appui 28 qui vient exercer sur une charge axiale sur la partie tubulaire 16 pendant l’opération de formage de la bague de transport 9.
Ledit au moins un outil 28 peut exercer une charge axiale par exemple au niveau de la bordure aval 161 de la partie tubulaire 16 et/ou au niveau du fond du corps 2 (à l’opposé de la partie tubulaire 16, au niveau du fond 17).
Ledit au moins un outil 28 peut exercer une charge axiale qui est par exemple uniforme sur l’ensemble de la circonférence de la bordure aval 161 ou localisée sur une zone située sur une génératrice passant par la zone en cours de formage de la bague de transport 9.
Cette charge axiale est par exemple exercée au moyen d’un outil d’appui 28, par exemple en forme de couronne, qui vient exercer sur une charge axiale sur la bordure aval 161 (en direction du fond 17 du corps 2).
Selon encore une forme de réalisation illustrée en , l’opération de formage de la bague de transport 9 peut consister en une technique de rétreint sus-jacent et sous-jacent de la partie tubulaire 16.
Pour cela, par exemple, les phases successives sont mises en œuvre :
- une phase de rétreint sus-jacente de la partie tubulaire 16, pour former la surface supérieure 92 de la bague de transport 9 (items A et B de la ), puis
- une phase de rétreint sous-jacente, pour former la surface inférieure 91 de la bague de transport 9, par exemple au moyen d’un couple de molettes 29 (items C et D de la ).
De préférence, l’opération de formage de la bague de transport 9 comprend encore une phase de calibrage pour donner une forme définitive à la bague de transport 9.
Cette opération de calibrage est en particulier destinée à déformer les surfaces inférieure 91 et supérieure 92 de la bague de transport 9 pour lui conférer sa forme définitive.
La phase de calibrage est par exemple effectuée :
- en pinçant la déformation annulaire entre deux bagues de calibrage 30, qui sont coaxiales à l’axe longitudinal 16’ de la partie tubulaire 16 et qui sont manœuvrées selon une translation axialement l’une vers l’autre ( ), ou
- par deux molettes 31 en rotation autour de la partie tubulaire 16 ( ).
En particulier, ces bagues de calibrage 30 et les molettes 31 sont conformées / profilées / agencées pour définir, après déformation, la forme des surfaces inférieure 91 et supérieur 92 de la bague de transport 9.
De préférence, un mandrin de centrage 32 (illustré sur la ) est introduit dans la partie tubulaire 16 lors du calibrage pour assurer la concentricité des parties sus-jacente et sous-jacente de la partie tubulaire 16 (de part et d’autre de la bague de transport 9).
En pratique, tel qu’illustré sur la , la phase de calibrage consiste par exemple :
- à amener le rayon de raccordement supérieur 94 et le rayon de raccordement inférieur 93 de la bague de transport 9, en contact l’un de l’autre, pour assurer le report optimal de l’effort axial vers la bague de transport 9 lors d’un capsulage ( ), et/ou
- à amener le rayon externe 95 de la bague de transport 9 à un rayon minimal acceptable par le matériau constitutif.
De manière alternative, tel qu’illustré sur la , le rayon de raccordement supérieur 94 et le rayon de raccordement inférieur 93 de la bague de transport 9 sont décalés radialement l’un par rapport à l’autre (tout en s’étendant avantageusement coaxialement).
Dans ce cas, le diamètre du rayon de raccordement supérieur 94 (dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal 16’) est avantageusement inférieur au diamètre du rayon de raccordement inférieur 93 (dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal 16’) de la bague de transport 9.
Le rayon de raccordement inférieur 93 est avantageusement en appui contre la surface supérieure 92 de la bague de transport 9.
Une telle forme de réalisation offre une bague de transport 9 dont la surface supérieure 92 et la surface inférieure 91 comportent des largeurs différentes (la surface supérieure 92 est ici plus large que la surface inférieure 91).
Cette forme de réalisation est par exemple obtenue par un jeu de molettes 29 adapté, similaire à la , pour une technique de rétreint sus-jacent et sous-jacent de la partie tubulaire 16 qui est différentiel en diamètre (dont les diamètres sus-jacent et sous-jacent de la partie tubulaire 16 sont différents l’un par rapport à l’autre ; le diamètre sus-jacent est ici inférieur au diamètre sous-jacent).
Bien entendu, diverses autres modifications peuvent être apportées à l’invention dans le cadre des revendications annexées.
Claims (17)
- Procédé pour la fabrication d’un emballage métallique en forme de bouteille, ledit emballage métallique (1) comportant un corps (2) raccordé à un col fileté (3) par l’intermédiaire d’une épaule (4),
lequel procédé comprend :
- une étape de fabrication d’une préforme (15) comportant une partie tubulaire (16), définissant un axe longitudinal (16’) et une bordure aval (161), libre, laquelle partie tubulaire (16) est raccordée à un corps (2) par l’intermédiaire d’une épaule (4), et
- une étape de formage de ladite partie tubulaire (16), pour former ledit col fileté (3),
laquelle étape de formage comprend des opérations de formage adaptées à former des structures monoblocs sur ladite partie tubulaire (16) :
- une opération de formage d’un roulé (7) au sein d’une bande aval (162) de ladite partie tubulaire (16), terminée par ladite bordure aval (161), pour former un roulé (7) au niveau de la bordure aval (161) du col fileté (3),
- une opération de formage d’un filetage (8) au sein d’une bande intercalaire (163) de ladite partie tubulaire (16), et
- une opération de formage d’une bague de transport (9) au sein d’une bande amont (164) de ladite partie tubulaire (16), du côté de l’épaule (4), destinée à coopérer avec un organe de manutention,
caractérisé en ce que ledit procédé de fabrication comprend, préalablement au moins à ladite opération de formage du roulé (7), de préférence préalablement à ladite étape de formage de ladite partie tubulaire (16), une étape de recuit localisée qui est exécutée pour conférer un état recuit à la partie tubulaire (16), au moins sur la hauteur de la bande aval (162) de ladite partie tubulaire (16). - Procédé pour la fabrication d’un emballage métallique (1) en forme de bouteille, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’étape de recuit localisée est exécutée pour conférer un état recuit sur une hauteur d’au moins 3 à 7 mm de la bande aval (162) de ladite partie tubulaire (16).
- Procédé pour la fabrication d’un emballage métallique (1) en forme de bouteille, selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l’étape de recuit localisée est exécutée pour conférer un état recuit :
- uniquement au niveau de ladite bande aval (162),
- uniquement au niveau de la bande aval (162) et de la bande amont (164), de sorte à conserver au moins une partie de la hauteur de la bande intercalaire (163) dans un état non-recuit, ou
- au niveau de la bande aval (162), de la bande intercalaire (163) et de la bande amont (164). - Procédé pour la fabrication d’un emballage métallique (1) en forme de bouteille, selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’étape de recuit localisée est exécutée pour conférer un état recuit sur la hauteur de la bande amont (164) de ladite partie tubulaire (16), avantageusement sur une hauteur de 5 à 15 mm.
- Procédé pour la fabrication d’un emballage métallique (1) en forme de bouteille, selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé l’étape de fabrication de la préforme (15) comprend :
- une phase de déformation d’une pièce métallique pour obtenir une préforme primaire (15a) comprenant un fond (17) prolongé par une paroi tubulaire (18),
- une phase de rognage, pour former une bordure aval (161) de ladite préforme primaire (15a), et
- une étape de rétreint, pour former ladite partie tubulaire (16) d’une préforme secondaire (15),
et en ce que ladite étape de recuit localisée est appliquée sur la paroi tubulaire (18) de la préforme primaire (15a), avant ladite étape de retreint. - Procédé pour la fabrication d’un emballage métallique (1) en forme de bouteille, selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’étape de recuit localisée est mise en œuvre par une technique d’induction, avantageusement au sein d’un inducteur tunnel, avantageusement avec rotation de la préforme (15).
- Procédé pour la fabrication d’un emballage métallique (1) en forme de bouteille, selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l’opération de formage de la bague de transport (9) est mise en œuvre avant l’opération de formage du roulé (7),
laquelle bague de transport (9) est avantageusement utilisée pour le maintien de la partie tubulaire (16) pendant ladite opération de formage du roulé (7). - Procédé pour la fabrication d’un emballage métallique (1) en forme de bouteille, selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l’étape de formage de la partie tubulaire (16) comprend encore une opération de formage d’une contre-bague d’inviolabilité (10) au sein d’une bande additionnelle (165) de la partie tubulaire (16), située entre la bande intercalaire (163) et la bande amont (164), formant une gorge de contre-bague d’inviolabilité (11) entre ladite contre-bague d’inviolabilité (10) et ladite bague de transport (9).
- Procédé pour la fabrication d’un emballage métallique (1) en forme de bouteille, selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé ledit procédé comprend encore une phase de vernissage,
de préférence une phase de vernissage extérieur et une phase de vernissage intérieur mises en œuvre après l’étape de recuit localisée. - Procédé pour la fabrication d’un emballage métallique (1) en forme de bouteille, selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé ledit emballage métallique (1) est réalisé dans un alliage aluminium de la série 3000 ou 5000, par exemple un alliage aluminium 3104.
- Procédé pour la fabrication d’un emballage métallique (1) en forme de bouteille, selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l’opération de formage de la bague de transport (9) est choisie parmi :
- une technique de moulage, ou
- une action mécanique directe par un outil mobile, ou
- une technique de rétreint sus-jacent et sous-jacent. - Procédé pour la fabrication d’un emballage métallique (1) en forme de bouteille, selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l’opération de formage de la bague de transport (9) comprend une phase de calibrage pour donner une forme définitive à ladite bague de transport (9).
- Procédé pour la fabrication d’un emballage métallique (1) en forme de bouteille, selon la revendication 12, caractérisé en ce que la phase de calibrage consiste :
- à amener le rayon de raccordement supérieur (94) et le rayon de raccordement inférieur (93) de la bague de transport (9), en contact l’un de l’autre, ou à obtenir un rayon de raccordement supérieur (94) et un rayon de raccordement inférieur (93) de la bague de transport (9) qui sont décalés radialement l’un par rapport à l’autre, avec ledit rayon de raccordement inférieur (93) qui est avantageusement en appui contre la surface supérieure (92) de la bague de transport (9), et/ou
- à amener le rayon externe (95) de la bague de transport (9) à un rayon minimal acceptable par le matériau constitutif. - Procédé pour la fabrication d’un emballage métallique (1) en forme de bouteille, selon la revendication 13, caractérisé en ce que la phase de calibrage est effectuée en :
- pinçant la déformation annulaire entre deux bagues de calibrage (30) qui sont coaxiales à l’axe longitudinal (16’) de la partie tubulaire (16), ou
- par deux molettes (31) en rotation autour de la partie tubulaire (16),
avec avantageusement l’introduction dans la partie tubulaire (16) d’un mandrin de centrage (32) lors du calibrage pour assurer la concentricité des parties sus-jacente et sous-jacente de la partie tubulaire (16). - Procédé pour la fabrication d’un emballage métallique (1) en forme de bouteille, selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que, au cours de l’opération de formage de la bague de transport (9), une charge axiale est exercée sur l’emballage métallique (1) pour accompagner le métal dans sa déformation et éviter les amincissements et les ruptures.
- Procédé pour la fabrication d’un emballage métallique (1) en forme de bouteille, selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu’il comprend encore une étape de pose d’une capsule métallique (C) sur le col fileté (3).
- Emballage métallique (1) en forme de bouteille, issu d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 16.
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- 2021-11-29 EP EP21811105.2A patent/EP4251342A1/fr active Pending
Patent Citations (3)
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