WO2016107884A1 - Dispositif d'electro-hydroformage avec chambre optimisee - Google Patents

Dispositif d'electro-hydroformage avec chambre optimisee Download PDF

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WO2016107884A1
WO2016107884A1 PCT/EP2015/081377 EP2015081377W WO2016107884A1 WO 2016107884 A1 WO2016107884 A1 WO 2016107884A1 EP 2015081377 W EP2015081377 W EP 2015081377W WO 2016107884 A1 WO2016107884 A1 WO 2016107884A1
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WO
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wall
electrode
electro
mold
revolution
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/081377
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English (en)
Inventor
Gilles Avrillaud
Julien FUZEAU
Original Assignee
Adm28 S.Àr.L
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Priority to US15/540,940 priority patent/US10953450B2/en
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/06—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure by shock waves
    • B21D26/12—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure by shock waves initiated by spark discharge

Definitions

  • the present invention relates to an electro-hydroforming device with optimized chamber.
  • a hydroforming process is a process of manufacture by deformation. It allows the plastic deformation of a metal part of a relatively small thickness. To achieve this deformation, a fluid is used which, when pressurized, allows the deformation of said piece on a mold. Several techniques are used to pressurize the fluid.
  • electro-hydroforming process One of the processes used is a so-called electro-hydroforming process. This process is based on the principle of an electric discharge in the fluid stored in a tank. The amount of electrical energy released generates a pressure wave whose propagation in the fluid is very fast and allows the plastic deformation of the mechanical part against the mold. Electrodes positioned in the fluid thus make it possible to release an electric charge stored in energy storage capacities.
  • US-6,591,649 discloses an electro-hydroforming device. It comprises a substantially elliptical shaped vessel closed by a mold and a set of electrodes coupled to an electrical energy storage device. The set of electrodes is placed in the tank parallel to the mold and is adapted to generate an electric arc allowing the creation of pressure waves that will directly deform a workpiece placed facing the mold.
  • the manufacture of parts with details of high accuracy is possible by electro-hydroforming but it requires a significant amount of energy or to achieve several electrical discharges. Optimizing the amount of energy to be delivered makes it possible both to reduce the size of the generator and thus the necessary investments, but also to reduce the constraints mechanical tools, including the discharge chamber and electrodes.
  • the repetition of landfills significantly increases production times and thus increases production costs.
  • the results obtained for the realization of large form factor parts by electroforming are sometimes not very good and some details of great precision can not be obtained. be obtained only with great difficulty.
  • the form factor is defined by a ratio between a surface occupied by the workpiece to be formed and a height of said workpiece.
  • the object of the present invention is therefore to provide an electro-hydroforming device which allows the manufacture of parts of high precision and / or with a high form factor, with less energy or by reducing the number of discharges required. . Thus, investments, production costs and possibly production times are reduced.
  • Another object of the present invention is to provide an electro-hydroforming device having improved reliability and service life over prior art devices.
  • it will be easy to use and will have a competitive manufacturing cost.
  • the present invention provides an electro-hydroforming device comprising a mold, a vessel having a first wall, a first electrode, a second electrode both placed in the vessel and adapted to generate an electric discharge to create at least one a pressure wave.
  • the first wall has a form of revolution along an axis of revolution
  • the electrodes have axes of revolution coinciding with the axis of revolution of the first wall
  • the first wall has a concavity oriented towards the mold.
  • the first wall is of conical or frustoconical shape allowing an improvement in the concentration of indirect pressure waves in order to increase a pressure moment applied to the part to be formed.
  • the first wall has a half-angle at the apex having a value between 20 ° and 35 °.
  • the vessel advantageously comprises a second wall located between the mold and the first wall.
  • the second wall is preferably of frustoconical shape.
  • the second wall has an apex half-angle having a value between 20 ° and 35 °.
  • the second wall is of paraboloid shape for delaying the arrival of indirect waves on the workpiece.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the electrodes are arranged in the extension of one another, an inter-electrode space remaining between them.
  • the arcs formed between the electrodes connect the two electrodes and are substantially parallel thereto and therefore also to the axis of revolution of the first wall.
  • the electrodes are advantageously arranged at the height of the first wall relative to the axis of revolution. This arrangement favors the fact that the pressure waves that arrive at the mold are mainly waves reflected on the first wall.
  • the inter-electrode gap separating the first electrode from the second electrode is adjustable so that the device can be adapted to different molds.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electro-hydroforming device according to the present invention
  • Figures 2 to 5 are each a simplified schematic view of a chamber according to each time an alternative embodiment of the electroforming device of Figure 1, and
  • FIG. 6 is a comparative graph showing the performances of an electro-hydroforming device of the prior art, and for each of the variant embodiments presented in FIGS. 2, 3 and 5.
  • the attached drawing relates to an electro-hydroforming device 2 which comprises a mold 4 positioned on a vessel 6 containing a fluid 18, at least a first electrode 10 and a second electrode 12 positioned in the vessel 6.
  • FIG. in simplified section of this electro-hydroforming device 2.
  • the mold 4 comprises a lower part 38 and a mold center 40. It is shaped to allow the realization of a forming part 16 can have a large form factor with details of great accuracy. Depending on the conformation of the workpiece 16, the mold 4 may for example be cylindrical. Preferably, the mold 4 is positioned on an upper portion 20 of the vessel 6 and is removable.
  • the mold 4 comprises a pipe 22 coupled to means for evacuating (not shown in the figures) to eliminate any presence of air between the workpiece 16 and the mold 4.
  • evacuating not shown in the figures
  • the tank 6 is adapted to contain the fluid 18 which here is preferably water.
  • a pipe (not shown in the figures) can be used to maintain a constant fluid level 18 in the tank 6.
  • the tank 6 is composed of a high density material such as a metal or a metal alloy .
  • the tank 6 has a first wall 8 and a bottom 24 positioned at a lower portion 26. It also has a second wall 14 positioned at the top 20 ( Figure 1). The first wall 8 and the second wall 14 meet in a junction zone as shown in FIG.
  • the bottom of the tank 24 is of planar shape and is parallel to a plane of separation between the tank 6 and the mold 4.
  • the first wall 8 and the second wall 14 have a shape of revolution relative to an axis of revolution AA 'as shown in Figure 1.
  • the first wall 8 has a concave shape.
  • the concavity of this wall is oriented towards the mold 4.
  • the first wall 8 then forms, possibly with the bottom of tank 24, a hollow space oriented towards the mold 4.
  • the first wall 8 is frustoconical AA 'axis and has a half-angle at the apex cc1 ( Figure 1).
  • the second wall 14 is also of frustoconical shape with axis A-A 'and has a half-angle at the apex cc2 (FIG. 1).
  • the value of the half-angle at the apex cc1 is between 20 ° and 35 °.
  • the value of the half-angle at the apex cc2 is between 20 ° and 35 ° and may be different from the value of the half-angle at the apex cc1. From the bottom of the tank 24, the first wall 8 is not parallel to the axis of revolution A-A 'but because of its concavity is diverging towards the mold 4 while the second wall 14 converges towards the mold 4.
  • the first wall 8 has a height h1 and the second wall 14 has a height h2 ( Figure 1).
  • the heights h1 and h2 are determined during the manufacture of the tank 6 so that the characteristics of the electro-hydroforming device 2 correspond to the characteristics of a given specification.
  • the first electrode 10 and the second electrode 12 each have an axis of revolution.
  • the revolutions axes of the first electrode 10 and the second electrode 12 merge with the axis of revolution AA 'of the first wall 8.
  • the electrodes are in the extension of one another so that the arc electrical generated between the first electrode 10 and the second electrode 12 is thus close to the axis of revolution A-A '.
  • the first electrode 10 is a high voltage electrode (several tens of kV). It is held on the axis of revolution AA 'using at least two holding arms 34.
  • the holding arms 34 may be made of metal or synthetic material and are fixed to the tank 6. When the arms 34 are made of metal, they are isolated from the tank 6 to prevent parasitic arcing arcing between the holding arms 34 and the tank 6.
  • the second electrode 12 is fixed on the bottom of the tank 24. It is made of a metal part and is at the same potential as the tank 6.
  • An insulator 36 can be installed between the tank 6 and the second electrode 12. In an example of realization, the tank 6 and the second electrode 12 are coupled to the electrical ground.
  • the first electrode 10 has a first end 30 and the second electrode 12 has a second end 32.
  • An adjustable interelectrode space corresponding to the spacing between the first end 30 and the second end 32, makes it possible to control a tripping of the arc between the first electrode 10 and the second electrode 12.
  • the inter-electrode space is adjusted so that it is less than a distance separating the first end 30 of the first wall 8.
  • an electrical storage device (not shown in the figures) adapted to store a sufficient amount of electrical energy at a voltage that is also sufficient (typically from 1 kV to 100 kV) in order to generate at least one electric arc between the first electrode 10 and the second electrode 12 and to deform the workpiece 16.
  • a pulse generator (not shown in the figures) is coupled to the storage device of energy.
  • the pulse generator and the electrical storage device being known to those skilled in the art, they will not be presented in the following description.
  • FIGS. 2 to 5 schematically and schematically represent the first electrode 10, the second electrode 12, the tank 6, and the mold 4.
  • the electric arc between the first electrode 10 and the second electrode 12 has also been schematized.
  • the electric arc is never straight or identical from one time to another but globally, the electrodes are arranged such that the electric arc is substantially parallel to the axis of revolution A-A '.
  • an electro-hydroforming device 2 with its first wall 8 whose half-angle at the top cc1 is such that a maximum direct pressure waves striking the first wall 8 of the tank 6 give rise to indirect pressure waves (represented schematically by discontinuous lines) which propagate towards the axis of revolution AA 'towards the lower part 38 of the mold 4.
  • a direct pressure wave from the first end 30 (FIG. 2) that moves parallel to the bottom of the tank 24 towards the first wall 8 is reflected (angle 1 1) and gives rise to an indirect wave that moves towards the axis of revolution AA 'in the direction of the lower part 38 of the mold 4.
  • the reflection towards the mold 4 is obtained thanks to the concave shape of the first wall 8 which converges the pressure waves towards the mold 4.
  • This first wall 8 acts in a manner similar to a concave mirror with light rays.
  • the half angle ⁇ 1 at the top of the first frustoconical wall 8 makes it possible to direct the indirect pressure waves towards the axis of revolution AA 'towards the lower part 38 of the mold 4.
  • the half angle ⁇ 2 at the top of the second frustoconical wall 14 is adapted to confine a part of the indirect pressure waves on the axis of AA 'revolution towards the lower part 38 of the mold 4.
  • a direct pressure wave has a direct pressure wave power and an application time on the workpiece 16.
  • An indirect pressure wave has an indirect pressure wave power and an application time on the workpiece 16. The time of application of a wave corresponds to the time when the part to be formed is applied the pressure corresponding to said wave.
  • a pressure moment (Pa.s) also called pulse can be determined. It corresponds to an integration over time of the pressure exerted by a pressure wave on the part to be formed. The pressure moments of the direct pressure waves and the pressure moments of the indirect pressure waves exerted on a given surface of the part to be formed 16 are added.
  • the workpiece 16 is given a pressure moment that can be three times greater than a pressure moment of an electro-hydroforming device of the art.
  • prior art which essentially uses the pressure moments of the direct waves.
  • FIG. 6 represents pressure moments, as a function of the application time of the direct and indirect pressure waves for different vessel shapes 6.
  • a curve shows the pressure moment for a device of the prior art and a curve C presents the pressure moment for the previously described embodiment (FIG. 2).
  • the half-angle at the apex cc1 of the first wall 8 makes it possible to direct the indirect pressure waves towards the axis of revolution AA 'toward the center of the mold 40.
  • cc2 apex angle of the second wall 14 is adapted to confine the indirect pressure waves on the axis of revolution AA 'toward the center of the mold 40.
  • Curve B shows the pressure moment for the embodiment presented above (FIG. 3).
  • the bottom of the tank 24 is pointed giving a conical shape to the first wall 8.
  • the first electrode 10 and the second electrode 12 are positioned near the bottom of the tank 24 ( always on the axis of revolution A-A '). Due to the conical shape of the first wall 8, and the slope (angle cc2) of the second wall 14, the indirect pressure waves are reflected several times by the second wall 14 before recombining to obtain a time difference between the direct pressure wave and the different indirect pressure waves.
  • the second wall 14 may be of paraboloidal shape whose dimension h2 (FIG. 5) and the position of its focus are adapted to reflect several times the indirect pressure waves in order to offset the arrival of those ci on the workpiece 16 ( Figure 6, curve D).
  • the tank 6 may not have a second wall 14 or an upper portion 20.
  • the mold 4 is coupled to the first wall 8 for the manufacture of a forming part 16 of relatively flat shape.
  • an electric arc is formed substantially parallel to an axis of revolution, thus forming direct pressure waves which are reflected on a concave wall directing the pressure waves towards the mold and the workpiece to be deformed.
  • the second wall which is optional is however advantageous because it guides the pressure waves after reflection on the first wall having a concavity towards the mold.
  • an electro-hydroforming device for forming parts having significant detail levels and / or large form factor. Thanks to the first wall 8 of concave shape and the position of the first electrode 10 and the second electrode 12, the workpiece is mainly formed using indirect pressure waves. The performances of the electro-hydroforming device according to the invention are improved compared to the performance of the devices of the prior art.

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Abstract

Dispositif d'électro-hydroformage (2) comportant un moule (4), une cuve (6) présentant une première paroi (8), une première électrode (10), une seconde électrode (12) placées toutes deux dans la cuve (6) et adaptées pour générer une décharge électrique pour créer au moins une onde de pression. Selon l'invention, la première paroi (8) présente une forme de révolution selon un axe de révolution, les électrodes (10, 12) présentent des axes de révolution confondus avec l'axe de révolution de la première paroi, et la première paroi (8) présente une concavité orientée vers le moule (4).

Description

DISPOSITIF D'ÉLECTRO-HYDROFORMAGE AVEC CHAMBRE OPTIMISÉE
La présente invention concerne un dispositif d'électro-hydroformage avec chambre optimisée.
Depuis une dizaine d'années, des procédés de fabrication de pièces par hydroformage sont utilisés dans de nombreuses industries. En effet, grâce à évolution de ces procédés de fabrication, il est maintenant possible d'obtenir des pièces mécaniques dont la forme est relativement complexe avec des coûts de production compétitifs.
Un procédé d'hydroformage est un procédé de fabrication par déformation. Il permet la déformation plastique d'une pièce en métal d'une épaisseur relativement faible. Pour réaliser cette déformation, un fluide est utilisé qui, lorsqu'il est mis sous pression, permet la déformation de ladite pièce sur un moule. Plusieurs techniques sont utilisées pour mettre le fluide sous pression.
Un des procédés utilisés est un procédé dit par électro-hydroformage. Ce procédé repose sur le principe d'une décharge électrique dans le fluide stocké dans une cuve. La quantité d'énergie électrique libérée engendre une onde de pression dont la propagation dans le fluide est très rapide et permet la déformation plastique de la pièce mécanique contre le moule. Des électrodes positionnées dans le fluide permettent ainsi de libérer une charge électrique stockée dans des capacités de stockage d'énergie.
Le brevet US-6,591 ,649 présente un dispositif d'électro-hydroformage. Celui-ci comporte une cuve de forme sensiblement elliptique fermée par un moule et un jeu d'électrodes couplé à un dispositif de stockage d'énergie électrique. Le jeu d'électrodes est placé dans la cuve parallèlement au moule et est adapté pour générer un arc électrique permettant la création d'ondes de pression allant directement déformer une pièce à former placée face au moule.
La fabrication de pièces comportant des détails d'une grande précision est possible par électro-hydroformage mais cela nécessite une quantité d'énergie notable ou de réaliser plusieurs décharges électriques. Optimiser la quantité d'énergie à délivrer permet à la fois de réduire la taille du générateur et donc les investissements nécessaires, mais aussi de réduire les contraintes mécaniques appliquées aux outils, notamment à la chambre de décharge et aux électrodes. La répétition des décharges augmente de manière significative les temps de production et ainsi augmente les coûts de production. De plus, malgré l'augmentation de l'énergie ou la répétition des décharges, les résultats obtenus pour la réalisation de pièces à grand facteur de forme par électro- hydroformage ne sont parfois pas très bons et certains détails d'une grande précision ne peuvent être obtenus que très difficilement. Le facteur de forme est défini par un ratio entre une surface occupée par la pièce à former et une hauteur de ladite pièce.
La présente invention a alors pour but de fournir un dispositif d'électro- hydroformage qui permet la fabrication de pièces d'une grande précision et/ou avec un facteur de forme élevé, avec moins d'énergie ou en réduisant le nombre de décharges nécessaires. Ainsi, les investissements, les coûts de production et éventuellement les temps de productions sont réduits.
De plus, la présente invention a pour autre but de fournir un dispositif d'électro-hydroformage ayant une fiabilité et une durée de vie améliorées par rapport aux dispositifs de l'art antérieur. Avantageusement, il sera facile d'utilisation et aura un coût de fabrication compétitif.
À cet effet, la présente invention propose un dispositif d'électro- hydroformage comportant un moule, une cuve présentant une première paroi, une première électrode, une seconde électrode placées toutes deux dans la cuve et adaptées pour générer une décharge électrique pour créer au moins une onde de pression.
Selon la présente invention, la première paroi présente une forme de révolution selon un axe de révolution, les électrodes présentent des axes de révolution confondus avec l'axe de révolution de la première paroi, et la première paroi présente une concavité orientée vers le moule.
Ainsi, contrairement aux dispositifs d'électro-hydroformage de l'art antérieur, où principalement des ondes directes sont utilisées pour déformer la pièce à former, ici, grâce à la géométrie de la cuve et au positionnement des électrodes, des ondes de pression indirectes sont favorisées pour déformer ladite pièce à former. En effet, à la manière d'un miroir concave, la première paroi tend à faire converger les ondes de pression qui viennent se réfléchir sur elle vers le moule.
Dans un exemple de réalisation, la première paroi est de forme conique ou tronconique permettant une amélioration de la concentration des ondes de pression indirectes afin d'augmenter un moment de pression appliqué sur la pièce à former.
Afin de contrôler avec précision une direction des ondes indirectes la première paroi présente un demi-angle au sommet ayant une valeur comprise entre 20° et 35°.
Pour fabriquer des pièces avec de grands facteurs de forme, la cuve comporte avantageusement une seconde paroi située entre le moule et la première paroi.
Pour concentrer les ondes indirectes, la seconde paroi est de préférence de forme tronconique. Pour ne pas gêner la propagation des ondes indirectes et améliorer la concentration de celles-ci, la seconde paroi présente un demi-angle au sommet ayant une valeur comprise entre 20° et 35°.
Dans un autre exemple de réalisation, la seconde paroi est de forme paraboloïde permettant de retarder l'arrivée des ondes indirectes sur la pièce à former.
Une forme avantageuse de réalisation de l'invention prévoit que les électrodes sont disposées dans le prolongement l'une de l'autre, un espace inter-électrodes subsistant entre elles. Ainsi, les arcs électriques formés entre les électrodes relient les deux électrodes et sont sensiblement parallèles à celles-ci et donc aussi à l'axe de révolution de la première paroi. En outre, les électrodes sont avantageusement disposées à la hauteur de la première paroi par rapport à l'axe de révolution. Cette disposition favorise le fait que les ondes de pression qui arrivent au niveau du moule sont principalement des ondes réfléchies sur la première paroi.
De préférence, l'espace inter-électrodes séparant la première électrode de la seconde électrode est réglable de manière à pouvoir adapter le dispositif à différents moules.
Afin d'améliorer la durée de vie ainsi que la fiabilité de la cuve celle-ci est en métal, ou en alliage métallique.
Des détails et avantages de la présente invention apparaîtront mieux de la description qui suit, faite en référence au dessin schématique annexé sur lequel :
La figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un dispositif d'électro-hydroformage selon la présente invention,
Les figures 2 à 5 sont chacune une vue schématique simplifiée d'une chambre selon à chaque fois une variante de réalisation du dispositif d'électro- hydroformage de la figure 1 , et
La figure 6 est un graphique comparatif représentant des performances d'un dispositif d'électro-hydroformage de l'art antérieur, et pour chacune des variantes de réalisation présentées aux figures 2, 3 et 5.
Le dessin annexé concerne un dispositif d'électro-hydroformage 2 qui comporte un moule 4 positionné sur une cuve 6 contenant un fluide 18, au moins une première électrode 10 et une seconde électrode 12 positionnées dans la cuve 6. La figure 1 présente une vue en coupe simplifiée de ce dispositif d'électro-hydroformage 2.
Le moule 4 comporte une partie basse 38 et un centre de moule 40. Il est de forme adaptée pour permettre la réalisation d'une pièce à former 16 pouvant avoir un grand facteur de forme avec des détails d'une grande précision. En fonction de la conformation de la pièce à former 16, le moule 4 peut être par exemple de forme cylindrique. Préférentiellement, le moule 4 est positionné sur une partie supérieure 20 de la cuve 6 et est amovible.
Le moule 4 comporte une canalisation 22 couplée à des moyens pour faire le vide (non représentés sur les figures) pour supprimer toute présence d'air entre la pièce à former 16 et le moule 4. Ainsi, pendant un procédé de formage de la pièce à former 16, aucune contre réaction (provoquée par la présence d'air entre la pièce à former 16 et le moule 4) ne s'oppose à la déformation de la pièce à former 16.
La cuve 6 est adaptée pour contenir le fluide 18 qui ici est préférentiellement de l'eau. Optionnellement, une canalisation (non représentée sur les figures) peut être utilisée pour maintenir un niveau du fluide 18 constant dans la cuve 6. Préférentiellement, la cuve 6 est composée d'un matériau à forte densité comme par exemple un métal ou un alliage métallique.
La cuve 6 comporte une première paroi 8 et un fond de cuve 24 positionnés au niveau d'une partie inférieure 26. Elle comporte également une seconde paroi 14 positionnée au niveau de la partie supérieure 20 (figure 1 ). La première paroi 8 et la seconde paroi 14 se rejoignent dans une zone de jonction comme présenté à la figure 1 .
Dans les formes de réalisation des figures 1 à 3, le fond de cuve 24 est de forme plane et est parallèle à un plan de séparation entre la cuve 6 et le moule 4. La première paroi 8 et la seconde paroi 14 présentent une forme de révolution par rapport à un axe de révolution A-A' tel que représenté sur la figure 1 .
La première paroi 8 présente une forme concave. La concavité de cette paroi est orientée vers le moule 4. La première paroi 8 forme alors, éventuellement avec le fond de cuve 24, un espace en creux orienté vers le moule 4. Dans un mode de réalisation préféré, la première paroi 8 est tronconique d'axe A-A' et présente un demi-angle au sommet cc1 (figure 1 ). La seconde paroi 14 est également de forme tronconique d'axe A-A' et présente un demi-angle au sommet cc2 (figure 1 ). La valeur du demi-angle au sommet cc1 est comprise entre 20° et 35°. La valeur du demi-angle au sommet cc2 est comprise entre 20° et 35° et peut être différente de la valeur du demi-angle au sommet cc1 . A partir du fond de cuve 24, la première paroi 8 n'est pas parallèle à l'axe de révolution A-A' mais de par sa concavité est divergente vers le moule 4 tandis que la seconde paroi 14 est convergente vers le moule 4.
La première paroi 8 présente une hauteur h1 et la seconde paroi 14 présente une hauteur h2 (figure 1 ). Les hauteurs h1 et h2 sont déterminées lors de la fabrication de la cuve 6 afin que les caractéristiques du dispositif d'électro-hydroformage 2 correspondent aux caractéristiques d'un cahier des charges déterminé.
La première électrode 10 et la seconde électrode 12 présentent chacune un axe de révolution. Les axes de révolutions de la première électrode 10 et de la seconde électrode 12 sont confondus avec l'axe de révolution A-A' de la première paroi 8. Les électrodes sont dans le prolongement l'une de l'autre si bien que l'arc électrique généré entre la première électrode 10 et la seconde électrode 12 se trouve ainsi à proximité de l'axe de révolution A-A'.
La première électrode 10 est une électrode haute tension (plusieurs dizaines de kV). Elle est maintenue sur l'axe de révolution A-A' à l'aide d'au moins deux bras de maintien 34. Les bras de maintien 34 peuvent être réalisés en métal ou en matière synthétique et sont fixés à la cuve 6. Lorsque les bras de maintien 34 sont en métal, ceux-ci sont isolés de la cuve 6 afin d'éviter des départs d'arcs électriques parasites entre les bras de maintien 34 et la cuve 6.
La seconde électrode 12 est fixée sur le fond de cuve 24. Elle est réalisée en une pièce métallique et est au même potentiel que la cuve 6. Un isolant 36 peut être installé entre la cuve 6 et la seconde électrode 12. Dans un exemple de réalisation, la cuve 6 et la seconde électrode 12 sont couplées à la masse électrique.
La première électrode 10 présente une première extrémité 30 et la seconde électrode 12 présente une seconde extrémité 32. Un espace interélectrodes réglable, correspondant à l'espacement entre la première extrémité 30 et la seconde extrémité 32, permet de maîtriser un déclenchement de l'arc électrique entre la première électrode 10 et la seconde électrode 12. L'espace inter-électrodes est réglé de sorte que celui-ci soit inférieur à une distance séparant la première extrémité 30 de la première paroi 8.
Il est utilisé un dispositif de stockage électrique (non représenté sur les figures) adapté pour stocker une quantité d'énergie électrique suffisante sous une tension également suffisante (typiquement de 1 kV à 100kV) afin de générer au moins un arc électrique entre la première électrode 10 et la seconde électrode 12 et pour déformer la pièce à former 16.
Afin de maîtriser la durée et la quantité d'énergie électrique délivrée par le dispositif de stockage électrique sur la première électrode 10 et la seconde électrode 12, un générateur d'impulsions (non représenté sur les figures) est couplé au dispositif de stockage d'énergie. Le générateur d'impulsions ainsi que le dispositif de stockage électrique étant connus de l'homme de l'art, ils ne seront pas présentés dans la suite de la description.
Dans un souci de clarté de la description, les figures 2 à 5 représentent de façon simplifiée et schématique la première électrode 10, la seconde électrode 12, la cuve 6, et le moule 4. L'arc électrique entre la première électrode 10 et la seconde électrode 12 a également été schématisé. L'arc électrique n'est jamais rectiligne ni identique d'une fois à l'autre mais globalement, les électrodes sont disposées de telle sorte que l'arc électrique soit sensiblement parallèle à l'axe de révolution A-A'.
L'arc électrique généré entre la première électrode 10 et la seconde électrode 12 donne naissance à des ondes de pression directes. Ces ondes de pression directes se déplacent de façon concentrique autour de l'espace interélectrodes et une onde de pression directe (OD1 sur la figure 2) se propage en direction de la première paroi 8. Ces ondes de pression directes sont représentées sur les figures 2 à 5 par des flèches en traits continus.
Pour déformer la pièce à former 16 avec des détails importants et/ou un grand facteur de forme, il est proposé un dispositif d'électro-hydroformage 2 avec sa première paroi 8 dont le demi-angle au sommet cc1 est tel qu'un maximum d'ondes de pression directes percutant la première paroi 8 de la cuve 6 donnent naissance à des ondes de pression indirectes (représentées schématiquement par des traits discontinus) qui se propagent vers l'axe de révolution A-A' en direction de la partie basse 38 du moule 4.
Par exemple, une onde de pression directe provenant de la première extrémité 30 (figure 2) qui se déplace parallèlement au fond de cuve 24 en direction de la première paroi 8 est réfléchie (angle cc1 ) et donne naissance à une onde indirecte qui se déplace vers l'axe de révolution A-A' en direction de la partie basse 38 du moule 4.
De même, une onde de pression directe provenant de la seconde extrémité 32 (figure 2) qui se déplace parallèlement au fond de cuve 24 en direction de la première paroi 8 est réfléchie (angle cc1 ) et donne naissance à une onde indirecte qui passe au-dessus de la première électrode 10 et se déplace vers l'axe de révolution A-A'.
La réflexion vers le moule 4 est obtenue grâce à la forme concave de la première paroi 8 qui vient faire converger les ondes de pression vers le moule 4. Cette première paroi 8 agit de manière similaire à un miroir concave avec des rayons lumineux. Ainsi, le demi-angle cc1 au sommet de la première paroi 8 tronconique permet de diriger les ondes de pression indirectes vers l'axe de révolution A-A' en direction de la partie basse 38 du moule 4. Le demi- angle cc2 au sommet de la seconde paroi 14 tronconique quant à lui est adapté pour confiner une partie des ondes de pressions indirectes sur l'axe de révolution A-A' en direction de la partie basse 38 du moule 4.
Une onde de pression directe présente une puissance d'onde de pression directe et un temps d'application sur la pièce à former 16. Une onde de pression indirecte présente une puissance d'onde de pression indirecte et un temps d'application sur la pièce à former 16. Le temps d'application d'une onde correspond au temps où la pièce à former se voit appliquer la pression correspondant à ladite onde.
Un moment de pression (Pa.s) appelé aussi impulsion peut donc être déterminé. Il correspond à une intégration dans le temps de la pression exercée par une onde de pression sur la pièce à former 16. Les moments de pression des ondes de pression directes et les moments de pression des ondes de pression indirectes exercés sur une surface déterminée de la pièce à former 16 sont additionnés.
Grâce aux caractéristiques de la première paroi 8 et de la seconde paroi 14, la pièce à former 16 se voit appliquer un moment de pression pouvant être trois fois supérieur à un moment de pression d'un dispositif d'électro- hydroformage de l'art antérieur qui utilise essentiellement les moments de pression des ondes directes.
Grâce à l'utilisation des ondes de pression indirectes, il est possible de fabriquer une pièce à former 16 ayant des détails à former donnés ou un facteur de forme donné avec moins d'énergie stockée. La figure 6 représente des moments de pression, en fonction du temps d'application des ondes de pression directes et indirectes pour différentes formes de cuve 6. Une courbe A présente le moment de pression pour un dispositif de l'art antérieur et une courbe C présente le moment de pression pour le mode de réalisation décrit précédemment (figure 2).
Dans un autre exemple de réalisation (figure 3), le demi-angle au sommet cc1 de la première paroi 8 permet de diriger les ondes de pression indirectes vers l'axe de révolution A-A' en direction du centre du moule 40. Le demi-angle au sommet cc2 de la seconde paroi 14 est adapté pour confiner les ondes de pression indirectes sur l'axe de révolution A-A' en direction du centre du moule 40.
Ainsi, le confinement des ondes de pression indirectes est amélioré permettant une augmentation du moment de pression de l'onde de pression totale pouvant être cinq fois supérieur au moment de pression d'un dispositif d'électro-hydroformage de l'art antérieur. Une courbe B (figure 6) présente le moment de pression pour le mode de réalisation présenté ci-dessus (figure 3).
Dans un autre exemple de réalisation (figure 4), le fond de cuve 24 est pointu donnant une forme conique à la première paroi 8. De plus, la première électrode 10 et la seconde électrode 12 sont positionnées à proximité du fond de cuve 24 (toujours sur l'axe de révolution A-A'). Grâce à la forme conique de la première paroi 8, et à la pente (angle cc2) de la seconde paroi 14 les ondes de pression indirectes sont réfléchies plusieurs fois par la seconde paroi 14 avant de se recombiner de façon à obtenir un décalage temporel entre l'onde de pression directe et les différentes ondes de pression indirectes.
Dans un autre exemple de réalisation, la seconde paroi 14 peut être de forme paraboloïde dont la dimension h2 (figure 5) et la position de son foyer sont adaptées pour réfléchir plusieurs fois les ondes de pression indirectes afin de décaler l'arrivée de celles-ci sur la pièce à former 16 (figure 6 ; courbe D).
Dans un autre exemple de réalisation de l'invention (non illustré), la cuve 6 pourrait ne pas comporter de seconde paroi 14 ni de partie supérieure 20. Ainsi, le moule 4 est couplé à la première paroi 8 permettant la fabrication d'une pièce à former 16 de forme relativement plane.
Dans toutes ces formes de réalisation, un arc électrique est formé sensiblement parallèlement à un axe de révolution, formant ainsi des ondes de pression directes qui viennent se réfléchir sur une paroi concave orientant les ondes de pression vers le moule et la pièce à déformer. La seconde paroi qui est optionnelle est cependant avantageuse car elle permet de guider les ondes de pression après réflexion sur la première paroi présentant une concavité vers le moule.
Il est ainsi proposé un dispositif d'électro-hydroformage permettant de former des pièces ayant des niveaux de détails importants et/ou à grand facteur de forme. Grâce à la première paroi 8 de forme concave ainsi qu'à la position de la première électrode 10 et de la seconde électrode 12, la pièce à former est principalement formée à l'aide d'ondes de pression indirectes. Les performances du dispositif d'électro-hydroformage selon l'invention sont améliorées par rapport aux performances des dispositifs de l'art antérieur.
La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs et aux formes représentées sur le dessin et aux autres variantes évoquées mais elle concerne toute forme de réalisation à la portée de l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'électro-hydroformage (2) comportant un moule (4), une cuve (6) présentant une première paroi (8), une première électrode (10), une seconde électrode (1 2) placées toutes deux dans la cuve (6) et adaptées pour générer une décharge électrique pour créer au moins une onde de pression, caractérisé en ce que la première paroi (8) présente une forme de révolution selon un axe de révolution,
en ce que les électrodes (1 0, 1 2) présentent des axes de révolution confondus avec l'axe de révolution de la première paroi (8), et
en ce que la première paroi (8) présente une concavité orientée vers le moule (4).
2. Dispositif d'électro-hydroformage (2) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la première paroi (8) est de forme tronconique.
3. Dispositif d'électro-hydroformage (2) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première paroi (8) présente un demi-angle au sommet (cc1 ) ayant une valeur comprise entre 20 ° et 35 °.
4. Dispositif d'électro-hydroformage (2) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cuve (6) comporte une seconde paroi (14) située entre le moule (4) et la première paroi (8).
5. Dispositif d'électro-hydroformage (2) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la seconde paroi (14) est de forme tronconique.
6. Dispositif d'électro-hydroformage (2) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la seconde paroi (14) présente un demi-angle au sommet (o 2) ayant une valeur comprise entre 20 ° et 35 °.
7. Dispositif d'électro-hydroformage (2) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la seconde paroi (14) est de forme paraboloïde.
8. Dispositif d'électro-hydroformage (2) selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les électrodes sont disposées dans le prolongement l'une de l'autre, un espace inter-électrodes subsistant entre elles.
9. Dispositif d'électro-hydroformage selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les électrodes sont disposées à la hauteur de la première paroi par rapport à l'axe de révolution.
10. Dispositif d'électro-hydroformage selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un espace inter-électrodes réglable sépare la première électrode (10) de la seconde électrode (12).
11. Dispositif d'électro-hydroformage (2) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la cuve (6) est en un métal, ou en alliage métallique.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3062586B1 (fr) * 2017-02-08 2020-02-28 Adm28 S.Ar.L Dispositif d'electrohydroformage

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3491564A (en) * 1967-11-24 1970-01-27 Electro Form Inc Electro-hydraulic flat forming system
US4068514A (en) * 1976-07-12 1978-01-17 Viktor Nikolaevich Chachin Device for electrohydraulic die-forging
US20100154502A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Johnson-Morke Linda M High velocity forming of medical device casings

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2559227A (en) * 1947-05-24 1951-07-03 Interval Instr Inc Shock wave generator
US3232085A (en) * 1959-08-31 1966-02-01 Inoue Kiyoshi Machining apparatus utilizing electro discharge pressure
US3195334A (en) * 1960-12-27 1965-07-20 William S Filler Explosive forming of metals employing a conical shock tube
US3358487A (en) * 1961-12-28 1967-12-19 American Can Co Electro-hydraulic forming apparatus
US3188844A (en) * 1962-01-17 1965-06-15 Robert J Schwinghamer Electrical discharge apparatus for forming
US3163141A (en) 1963-07-15 1964-12-29 Gen Dynamics Corp Metal forming
US3631700A (en) * 1968-08-10 1972-01-04 Shimadzu Corp Electrohydraulic metal-forming machine
US3486062A (en) * 1969-01-13 1969-12-23 Gen Electric Electrohydraulic shock-wave generating apparatus with directing and shaping means
SU575161A1 (ru) * 1975-05-11 1977-10-05 Физико-технический институт АН Белорусской ССР Устройство дл штамповки листовых заготовок жидкостью высокого давлени
JPS5223776A (en) 1975-08-15 1977-02-22 Sanwa Kigyo Kk In-the-fluid-discharge shock waves generating and conducting device
US5256430A (en) * 1991-05-29 1993-10-26 Nkk Corporation Method for generating a detonation pressure
IL122795A (en) 1997-12-29 2002-02-10 Pulsar Welding Ltd Combined pulsed magnetic and pulsed discharge forming of a dish from a planar plate
CN2714222Y (zh) * 2004-08-09 2005-08-03 苏州群伦精密机电工业有限公司 一种成型放电加工机
US7493787B2 (en) * 2006-12-11 2009-02-24 Ford Global Technologies, Llc Electro-hydraulic forming tool having two liquid volumes separated by a membrane
US7827838B2 (en) * 2008-05-05 2010-11-09 Ford Global Technologies, Llc Pulsed electro-hydraulic calibration of stamped panels
US7802457B2 (en) 2008-05-05 2010-09-28 Ford Global Technologies, Llc Electrohydraulic forming tool and method of forming sheet metal blank with the same
US20140053622A1 (en) 2012-08-21 2014-02-27 Ford Global Technologies, Llc Method and apparatus for electro-hydraulic forming
FR3013243B1 (fr) * 2013-11-15 2016-01-01 Adm28 S Ar L Dispositif d'electro-hydroformage

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3491564A (en) * 1967-11-24 1970-01-27 Electro Form Inc Electro-hydraulic flat forming system
US4068514A (en) * 1976-07-12 1978-01-17 Viktor Nikolaevich Chachin Device for electrohydraulic die-forging
US20100154502A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Johnson-Morke Linda M High velocity forming of medical device casings

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Shock Forming Production Parts Electrohydraulic Process Sheds Sacrificial Filaments", THE IRON AGE,, vol. 192, no. 4, 25 July 1963 (1963-07-25), pages 66 - 67, XP001335888 *

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