Procédé de fabrication d'un élément présentant au moins une cavité intérieure et formé de deux feuilles métalliques superposées et presse pour la mise en #uvre de ce procédé La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un élément présentant au moins une cavité intérieure et formé de deux feuilles métalliques superposées, dans lequel on superpose et relie en semble deux feuilles métalliques, en réservant entre elles au moins une zone libre d'adhérence.
Ce procédé est caractérisé en ce que l'on applique l'une des faces de l'ébauche ainsi formée contre une surface rigide tandis que l'on soumet l'autre face à une pression de fluide supérieure à la pression atmo sphérique et que l'on introduit entre les deux feuilles métalliques un fluide maintenu sous pression de façon à déformer dans ladite zone libre d'adhérence la feuille opposée à celle appliquée contre la surface ri gide, et y former ladite cavité.
L'invention a, d'autre part, pour objet une presse pour la mise en #uvre de ce procédé.
Cette presse est caractérisée en ce qu'elle com prend deux plateaux mobiles, l'un par rapport à l'au tre, dont l'un présente une surface rigide et l'autre un évidement dans lequel débouche un conduit d'ame née de fluide sous pression et un dispositif pour l'introduction d'un fluide sous pression entre les feuilles de ladite plaque, lorsque cette dernière est maintenue entre les deux plateaux susmentionnés.
Le dessin représente un exemple de mise en aeu- vre du procédé et une forme d'exécution de la presse pour sa mise en oeuvre.
La fig. 1 est une vue en plan avec arrachement partiel d'un ensemble de deux feuilles avant laminage. La fig. 2 en est une vue de bout.
La fig. 3 représente schématiquement le laminage destiné à faire adhérer les feuilles l'une à l'autre. La fig. 4 est une vue similaire à la fig. 1 représen tant l'ébauche, c'est-à-dire la plaque après laminage. La fig. 5 représente schématiquement le perçage de l'une des feuilles en vue de l'introduction d'un fluide sous pression entre les deux feuilles de l'ébau che. La fig. 6 est une vue partielle en coupe du pla teau supérieur d'une presse munie d'un dispositif de perçage de l'ébauche.
La fig. 7 est une vue partielle en coupe des deux plateaux de la presse.
La fig. 8 est une vue partielle en coupe selon 8-8 de la fig. 7 du plateau inférieur de la presse.
Les fig. 9 à 11 sont des vues similaires à la fig. 7 représentant différentes étapes de la mise en #uvre du procédé.
L'ébauche 20 représentée à la fig. 4 est composée d'au moins deux feuilles d'aluminium superposées, liées entre elles, par exemple, par procédé de lami nage comme indiqué à la fig. 3. Cette ébauche est obtenue à partir de deux feuilles rectangulaires d'alu minium 10 et 11 ayant chacune une épaisseur ap proximative de 3,5 mm et qui ont été soumises suc- cessivement à un lavage dans un bain caustique des tiné à les nettoyer, puis après un rinçage à l'eau à un trempage dans un bain acide destiné à les déca per.
Après un nouveau rinçage suivi d'un séchage, on imprime sur l'une des feuilles (10) le patron du réseau de canaux que l'élément devra comporter après déformation, ledit patron étant constitué par un vernis empêchant l'adhérence pendant le lami nage des feuilles, partout où ledit vernis a été appli qué. Avant laminage, on superpose lesdites feuilles et on les réunit au moyen d'un point de soudure, on les chauffe ensuite à une température de 482 à 5100 C et on procède à un premier laminage à chaud qui en réduit l'épaisseur totale d'environ 58 0/0, soit à 3 mm environ.
Après un nouveau chauffage à une température de 426 à 469o C, on procède à un nou veau laminage qui réduit l'épaisseur de l'ébauche entre 1,4 et 2 mm. Un nouveau laminage à froid permet d'en réduire encore l'épaisseur de 4 % en- viron, après quoi on recuit à une température de 426 à 4820 C pendant 5 à 10 minutes.
L'ébauche 20 représentée à la fig. 4, que l'on obtient à la suite de ce traitement, a une longueur de quatre à cinq fois la longueur initiale des feuilles et une épaisseur d'un quart à un cinquième de l'épais seur initiale des feuilles superposées, tandis que la largeur est restée pratiquement inchangée. En outre, les parties des feuilles qui ne sont pas séparées par le vernis empêchant l'adhérence sont fortement liées entre elles par adhérence. Pendant le laminage le vernis aritisoudant s'est aminci et étiré en direction longitudinale.
II présente une partie en saillie 21 qui est reliée à la partie principale de la couche de vernis par un pédoncule 29, la partie principale de cette couche de vernis définissant un réseau de passages longitudinaux 22, 23, 24 et transversaux 25, 26, 27, 28, etc.
Pour permettre de faire pénétrer un fluide sous pression entre les feuilles 10 et 11 de l'ébauche 20, on peut par exemple, percer au moyen d'un outil approprié 30 une petite ouverture 31 dans la partie de la feuille 11 qui se trouve au-dessus de la partie en saillie 21 de la couche de vernis (voir fig. 5). On peut encore, comme représenté à la fig. 6, munir le plateau supérieur 60 de la presse utilisée d'une sail lie 59, destinée à rompre la feuille supérieure de la plaque au-dessus de la partie 21 de la couche de vernis, la saillie 59 présentant un orifice axial relié à un conduit d'amenée de fluide sous pression.
II faut évidemment éviter au cours de ces opérations de percer également la feuille inférieure 10, ce qui nuirait à la suite des opérations.
La presse représentée en coupe à la fig. 7 com prend un plateau inférieur 40 qui est de préférence fixe, présente à sa face supérieure un évidement 41 dans lequel débouche un conduit d'amenée de fluide sous pression 42. Le rebord de ce plateau 40 présente d'autre part, un logement 46 relié à l'évidement 41 par une rainure 43, au-dessus desquels seront dis posés respectivement la partie 21 de la couche de vernis et son pédoncule 29. La périphérie du plateau 40 présente une rainure servant de logement à un an neau d'étanchéité 47 destiné à permettre à la plaque 20 de recouvrir l'évidement 41 de façon étanche lorsqu'elle est serrée entre les plateaux 40 et 60 de la presse.
L'anneau 47 peut être réalisé en tout maté riau déformable, tel que du néoprène, du caoutchouc naturel ou du caoutchouc synthétique. Le fond de l'évidement 41 est garni d'une nappe en matériau poreux 44 susceptible de résister à un effort de com pression élevé tout en permettant le passage d'un fluide. II peut être obtenu par compression de poudre métallique et sera, de préférence, muni de nervures ou de rainures à sa face inférieure et le long de sa périphérie.
Une pompe 50 et une soupape de retenue 80 sont montées sur le conduit d'amenée de fluide sous pression 42, la soupape de retenue 80 s'ouvrant lors de l'alimentation en fluide sous pression de l'évi dement 41 et se fermant lors de l'évacuation du fluide qui s'effectue par un conduit de décharge 82 et 83, sur le parcours duquel est insérée une soupape d'évacuation 81. Une soupape de sûreté 52 est mon tée, d'autre part, sur un embranchement 52 du con duit 42, cette soupape s'ouvrant automatiquement dans le cas où la pression de fluide dans le conduit 42 dépasse une valeur prédéterminée. Le plateau supérieur 60, mobile de préférence, présente une surface plane et lisse 61.
II peut être muni d'une sail lie telle que la saillie 59 représentée à la fig. 6, au- dessus du logement 46 du plateau inférieur, afin de permettre de percer la feuille supérieure 11 de la plaque 20, lors de son montage, entre les deux pla teaux 40 et 60, ou encore présenter un simple alésage 63, comme représenté à la fig. 7, dans le cas où la feuille supérieure de l'ébauche 20 serait percée à la hauteur de la partie 21 de la couche de vernis, avant son insertion entre les plateaux de la presse.
La surface 61 du plateau 60 présente un évide ment circulaire dans lequel est logé un anneau d'étan chéité 62 autour de l'extrémité de l'alésage 63. Un second alésage 64 communiquant à l'intérieur du plateau avec l'alésage 63 est relié à un conduit d'amenée de fluide sous pression 67, sur lequel sont montées une pompe 65 et une soupape de retenue 68. La pompe 65, de même que la pompe 50, mon tée sur le conduit 42, sont alimentées à partir d'une source commune de fluide sous pression par des con duits d'alimentation 66 et 51 respectivement.
Le conduit 67 présente également un embranchement 70 muni d'une soupape de sûreté 69 et un em branchement 73 muni d'une soupape d'évacua tion 72 dont le fonctionnement est synchronisé avec celui de la soupape d'évacuation 81, des soupapes 52, 69, 81 et 72 sont, d'autre part, reliées à la source de fluide sous pression par les conduits 54, 71, 83 et 84 respectivement.
Le fonctionnement de cette presse est représenté aux fig. 9, 10 et 11 dans lesquelles on voit les di verses phases du gonflement unilatéral d'une ébauche 20, montée entre les plateaux 40 et 60 de la presse. On pourra utiliser comme fluide, soit un liquide, soit un gaz fortement comprimé. En outre, étant donné que les opérations sur la plaque s'effectuent ordinai rement à la température ambiante, il n'y aura pas formation de vapeurs si l'on utilise un liquide tel que de l'eau. Afin d'illustrer plus clairement le pro cessus de gonflement, on a adopté pour l'ébauche 20, une échelle agrandie dans le sens vertical.
On dispose l'ébauche 20 entre les plateaux de la presse, avec l'ouverture 31 au-dessus du logement 46 et sous l'alésage -63 et on rapproche les plateaux de la presse jusqu'à ce qu'un contact étanche s'éta blisse entre l'ébauche 20 et les deux anneaux 47 et 62. La pompe 50, une fois la soupape de sûreté 52 réglée à la pression désirée, est ensuite actionnée afin de remplir l'évidement 41 avec un fluide sous une pression appropriée. La nappe en matériau po reux 44 laisse passer le fluide sans être déplacée. Le fluide exerce une pression uniforme vers le haut contre l'ébauche 20 et l'assujettit fermement contre la surface plane 61 du plateau supérieur.
Lorsqu'on utilise un fluide non compressible, tel que l'eau, pour opérer la déformation ou obtenir le maintien de l'ébauche à déformer, et lorsqu'on tra vaille une ébauche en aluminium 2S présentant une épaisseur de 1,5 mm et un orifice de débit d'envi ron 9,5 mm de diamètre, une pression de maintien de 42 à 252 kg/cm2 mesurée au manomètre, sera généralement appropriée. La pression optima variera d'un métal à l'autre et selon l'épaisseur de l'ébauche..
On actionne ensuite la pompe 65 afin de forcer un fluide approprié dans le conduit 67 et ensuite dans l'alésage 63 du plateau supérieur. En attendant, la soupape de sûreté 69 est réglée à la pression désirée, de 35 à 252 kg/cm2, qui peut être plus élevée que celle du réglage de la soupape de sûreté 52.
De meilleurs résultats peuvent progressivement être obtenus avec des pressions de maintien progres sivement plus élevées. La raison de ce fait peut être aisément comprise en tenant compte que la pression intérieure de déformation tend à déformer transver salement la zone libre d'adhérence, qui revêt la forme d'une boucle plate et tend à lui conférer une section transversale circulaire. La pression de maintien tend à assujettir les zones adhérant par laminage aux extrémités opposées de la boucle plate, au plateau adjacent de la matrice, s'opposant ainsi à la tendance que la pression interne de déformation aurait d'éloi gner les extrémités de la boucle du plateau pendant tout le processus de déformation.
Avec une différence de 168 kg/cm2 entre la pression de maintien de la pièce et la pression de déformation, une pression de maintien de 42 kg par cm2 ne représente -que le 20 0/0 de la pression de déformation.
Etant donné que ladite pression a obtenu un plein succès en résistant à une pression de déformation qui est cinq fois plus élevée, il s'ensuit que la pression de maintien de 112 et 392 kg/cm2, qui représentent respectivement le 40 0/a et le 70'% des pressions de déformation de 280 et 560 kg/cm2, doit fournir progressivement de meilleurs résultats.
Comme la pression intérieure de déformation exercée par la pompe 65 est tout d'abord égale et dépasse ensuite la pression de maintien appliquée par la pompe 50, les portions laminées de l'ébau che 20 sont sujettes à des sollicitations de plus en plus élevées jusqu'au moment où l'effet d'étirage déformation du métal commence. Par exemple, lors que le fluide avec la pression de déformation pro venant de la pompe 65 commence à pénétrer dans l'orifice 31, situé au-dessus de la partie 21 de la cou che de vernis dans l'ébauche 20, ainsi que montré à la fig. 9, elle est tout d'abord appliquée à la lame inférieure 90 de la feuille sous l'alésage 63.
Lors qu'on atteint une pression différentielle d'environ 42 kg/cm2, lue au manomètre, la feuille inférieure de la plaque 20 est renflée vers le bas en 90, remplis sant l'évidement 46 et, en même temps, la pression plus élevée de déformation maintient la partie sépa rée 91 de la feuille supérieure appliquée contre la surface 61 du plateau supérieur.
Pendant que ceci a lieu, le même fluide de défor mation a cherché d'autres zones de moindre résis tance et a séparé la partie laminée correspondant au passage en forme de pédoncule 29 ainsi que le lami nage correspondant aux passages longitudinaux 22, 23 et 24 et les parties laminées correspondant à l'in tersection des passages transversaux 25, 26, 27 et 28. Dans les fig. 9 à 11, est illustrée la déformation s'exerçant dans un passage transversal 25, mais il est bien entendu que la même déformation s'effectue simultanément dans les autres passages.
En se reportant maintenant aux fig. 7 à 10, lors que l'on introduit du fluide additionnel à l'intérieur de la plaque au moyen de la pompe 65, la partie la minée inférieure 92 du passage 25 touche la sur face supérieure de la nappe poreuse 44, ce qui lui permet, par conséquent, de se déformer seulement dans une direction transversale. En continuant de fournir du fluide à l'intérieur du passage 25, il en résulte une déformation progressive de la portion la minée 92, tandis que s'effectue l'élargissement et le dressage de l'extrémité inférieure du passage.
Dans la fig. 11, qui représente l'opération finale de défor mation unilatérale, la portion laminée inférieure 92 du passage 25 est munie de la surface extérieure plane désirée. La nappe poreuse 44 empêche toute portion du fluide de pression de maintien d'être bloquée dans les zones soudées de la feuille, qui sont entièrement entourées par des passages au stade de déformation ou ayant déjà été déformés. Il est à remarquer, par exemple, que les passages longitudinaux 22-24 co opèrent avec les passages transversaux 25-28 pour former des voies d'eau s'étendant entièrement au tour d'un certain nombre de zones rectangulaires soudées.
Si ces passages devaient se déformer vers l'extérieur au contact uniforme d'un fond compact, quel que soit le fluide de maintien qui serait contenu dans la poche fermée par l'ébauche, le fond se trou verait être bloqué. La nappe poreuse, cependant, em pêche un tel blocage et assure l'application d'une pression de maintien uniforme sur toutes les surfaces adjacentes de l'élément.
Il y a plusieurs façons de faire cesser les pres sions après que la déformation est terminée. La sou pape 72, par exemple, peut être ouverte, soit à la main, soit automatiquement et de façon suffisante pour réduire la pression de déformation à celle de maintien, après quoi la soupape 81 peut être ouverte soit à la main, soit automatiquement, de façon suf fisante pour permettre une réduction simultanée de la pression de maintien jusqu'à atteindre la valeur de la pression atmosphérique, tandis que la pression de déformation peut également être réduite jusqu'à atteindre la valeur de la pression atmosphérique.
Dans une variante, les deux soupapes 72 et 81 peuvent être ouvertes simultanément avec un taux de réduction de pression plus élevé dans la sou pape 72, de façon que les deux systèmes de pression atteignent la valeur de la pression atmosphérique en même temps.