FR3074704A1 - Dispositif d’emboutissage incremental par magneto-formage et procede associe - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'emboutissage d'un flan (50) pour la réalisation d'une pièce emboutie. Le dispositif comporte un poinçon (40) comportant une surface d'appui (41), une enclume (70), une matrice (80) et des moyens de génération d'un champ magnétique (60), disposé dans le poinçon, au niveau de la surface d'appui. Le dispositif est configuré, dans une position initiale, de telle sorte que : - la surface d'appui du poinçon reçoit une partie d'une première face du flan, - l'enclume et les moyens de génération d'un champ magnétique sont disposés de part et d'autre de la même partie du flan, les moyens de génération d'un champ magnétique (60) étant en vis-à-vis de la première face (51), et l'enclume (70) en vis-à-vis d'une seconde face (52) du flan, à distance de la seconde face, - la matrice (80) est disposée en vis-à-vis de la seconde face (52), au niveau d'une autre partie du flan. Les moyens de génération d'un champ magnétique sont configurés pour imprimer au flan une pression en direction de l'enclume, selon une direction Z'Z. Le dispositif comporte des premiers moyens de déplacement (43) du poinçon dans la direction Z'Z et des deuxièmes moyens de déplacement (72) de l'enclume dans la même direction.

Description

Domaine de l’invention

La présente invention relève du domaine du formage, plus particulièrement de l’emboutissage.

La présente invention porte sur un dispositif et un procédé d’emboutissage de flans par impulsion magnétique pour la réalisation de pièces embouties, notamment de pièces dites à embouti profond.

Etat de la technique

Dans le domaine du formage, notamment métallique, l’emboutissage est une méthode très souvent choisie, car robuste et bien maîtrisée.

L'emboutissage est couramment utilisé dans l'industrie, notamment dans l'industrie automobile pour former notamment des panneaux d'habillage, comme un capot ou une porte d'un véhicule automobile, en raison des cadences élevées de production admissibles.

L’emboutissage est un procédé de formage consistant à obtenir par déformation plastique d’un flan, sous l’action d’une pression, une pièce de forme plus ou moins complexe.

Le dispositif d’emboutissage pour mettre en œuvre ce procédé est composé essentiellement d’une matrice et d’un poinçon de forme quasicomplémentaire, entre lesquels est positionné le flan. L’obtention de la forme se fait par l’entraînement du flan sous l’action du poinçon dans la matrice. Le mouvement du flan est généralement contrôlé par un serre-flan, lui imposant une pression de retenue, dans le but de diminuer l’apparition de plis ou de déchirures sur la pièce emboutie finale.

Cependant, en présence d’une pièce difficile à mettre en forme, notamment une pièce à embouti profond, le choix de la force de serrage à imprimer au serre-flan s’avère difficile. Si la force de serre-flan est trop élevée, les plis sont supprimés mais le risque de déchirure est élevé. Si la force de serre-flan est trop faible, le risque de formation de plis est élevé.

Pour réaliser des pièces à embouti profond, des alternatives au procédé d’emboutissage sont connues.

Parmi elles, on peut citer le procédé d’hydroformage. Dans ce procédé, les flans sont mis en forme par l’action d’un fluide sous pression.

Le dispositif d’hydroformage associé se compose d’une enceinte hermétiquement fermée formée en deux parties dont un moule creux présentant une empreinte complémentaire à la forme de la pièce que l’on souhaite obtenir. Le flan est placé à l’intérieur de l’enceinte. Une pression hydraulique est exercée sur celui-ci venant le plaquer contre l’empreinte du moule. Ce procédé de mise en forme quasi-statique présente l’avantage majeur de se dispenser de poinçon et de réaliser des formes complexes, notamment en contre-dépouille. Cependant, des pressions élevées sont indispensables au formage ce qui tend à nécessiter des presses de fort tonnage pour des pièces de grande dimension. De ce fait, ce procédé est surtout utilisé pour le formage de pièces tubulaires. Un des inconvénients du procédé est le temps de cycle, souvent de plusieurs dizaines de secondes du fait des temps de remplissage et de mise sous pression.

Parmi les procédés d'hydroformage existants, on peut citer le procédé d’électro-hydroformage, dit procédé EHF (de l’anglo-saxon Electro Hydraulic Forming), qui est, quant à lui, un procédé à haute vitesse de déformation. Un tel procédé présente de nombreux avantages, notamment une réduction importante du retour élastique et une formabilité accrue des métaux. Cependant, les inconvénients majeurs résident dans la nécessité de mettre en contact la pièce à former avec de l’eau (corrosion possible et séchage nécessaire) et la gestion de l’eau.

On peut également citer les procédés de mise en forme à chaud, tel que le procédé de formage superplastique, dit procédé SPF (de l’anglo-saxon Superplastic Forming). Ce procédé est basé sur la capacité de certains alliages, par exemple le titane, à supporter une déformation importante. Ces alliages, appelés par la suite alliages superplastiques, peuvent atteindre des allongements allant parfois au-delà de 1000% sous certaines conditions de température, de pression et de déformation alors que les alliages classiques se déforment généralement uniquement dans une gamme typique de quelques % à 50%.

Le dispositif de formage SPF associé se compose d’une enceinte fermée hermétiquement formée en deux parties dont un moule creux présentant une empreinte complémentaire à la géométrie externe finale de la pièce que l’on souhaite obtenir. Le flan est placé à l’intérieur de l’enceinte et maintenu fixement entre les deux parties. Un gaz sous pression est injecté dans l’enceinte et vient plaquer le flan, en le déformant, contre l’empreinte. La pression et la température, de l'ordre de 900°C poir des alliages de titane, doivent être parfaitement maîtrisées.

Les désavantages manifestes liés à ce dispositif de formage SPF et au procédé associé résident dans le temps de cycle, le coût et le fait que seuls certains matériaux sont utilisables.

Exposé de l’invention

La présente invention a notamment pour objectif de remédier à tout ou partie des limitations des solutions de l’art antérieur, notamment celles exposées ci-avant, en proposant une solution qui permette l’obtention de pièces embouties, et notamment des pièces à embouti profond.

A cet effet, l’invention vise en premier lieu un dispositif d’emboutissage d’un flan pour la réalisation d’une pièce emboutie comportant :

- un poinçon comportant une surface d’appui,

- une enclume,

- une matrice,

- des moyens de génération d’un champ magnétique, disposé dans le poinçon, au niveau de la surface d’appui.

Par le terme de flan, on désigne une plaque mince, notamment en matériau métallique. Une plaque est dite mince lorsqu’une de ses dimensions est nettement inférieure aux deux autres, typiquement d’au moins un ordre de grandeur.

Dans une position initiale, c’est-à-dire avant la phase d’emboutissage, le dispositif d’emboutissage est configuré de telle sorte que :

- la surface d’appui du poinçon est destinée à recevoir une partie d’une première face du flan,

- l’enclume et les moyens de génération d’un champ magnétique sont destinés à être disposés de part et d’autre de la même partie du flan.

Les moyens de génération d’un champ magnétique sont en vis-à-vis de la première face. L’enclume est en vis-à-vis d’une seconde face du flan, opposée à la première face, à distance de ladite seconde face. La matrice est destinée à être disposée en vis-à-vis de la seconde face, au niveau d’une autre partie du flan.

Les moyens de génération d’un champ magnétique sont destinés à et configurés pour imprimer au flan une pression en direction de l’enclume, selon une direction Z’Z.

Le dispositif d’emboutissage comporte des premiers moyens de déplacement agencés pour déplacer le poinçon, relativement à la matrice., dans la direction Z’Z. Le poinçon est avantageusement déplacé en translation.

Le dispositif d’emboutissage comporte des deuxièmes moyens de déplacement agencés pour déplacer l’enclume, relativement à la matrice, dans la direction Z’Z.

Le poinçon, l’enclume et la matrice sont de préférence réalisés dans un matériau métallique pour contenir les fortes pressions générées par les moyens de génération d’un champ magnétique.

Le dispositif d’emboutissage selon l’invention se différentie des dispositifs d’emboutissage classiques en ce qui l’emboutissage n’est pas réalisé par le poinçon lui-même, mais par les moyens de génération d’un champ magnétique.

De même, les moyens de génération d’un champ magnétique sont utilisés différemment du cadre classique d’un procédé de magnéto-formage qui forme l’ensemble du flan en une seule fois. Les moyens de génération d’un champ magnétique sont agencés de sorte à ne générer des impulsions magnétiques que sur une partie du flan. Le déplacement relatif du poinçon par rapport aux moyens de génération permet de déplacer la zone du flan qui sera touchée par les impulsions magnétiques.

Un tel dispositif permet ainsi avantageusement de travailler à haute vitesse de déformation en expansion, avec les avantages que peut apporter le magnétoformage, tels que l’obtention de rayons de courbure inférieurs à 2mm, de gravures fines, ou de tolérances serrées, ainsi que l’évitement de la fissuration ou du déchirement du matériau dans les zones à fort allongement, notamment pour l'aluminium.

Un tel dispositif d’emboutissage est ainsi particulièrement adapté à la réalisation de pièces embouties, notamment des pièces à embouties profond, sans générer de déchirures à la pièce. Il est également adapté à la réalisation de bords tombés, avec les avantages du magnétoformage cités ci-dessus.

Suivant des modes de mise en œuvre préférés, l’invention répond en outre aux caractéristiques suivantes, mises en œuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes.

Selon des modes de réalisation préférés, les premiers moyens de déplacement comportent un actionneur linéaire.

Selon des modes de réalisation préférés, afin d’obtenir une bonne efficacité du procédé, les moyens de génération d’un champ magnétique se présentent sous la forme d’une bobine plate, par exemple en spirale. La bobine est disposée sensiblement dans un plan parallèle à la surface d’appui du poinçon.

Selon des modes de réalisation préférés, le dispositif d’emboutissage comporte un serre-flan configuré pour maintenir l’autre partie du flan contre la matrice, pour imposer une pression de retenue au mouvement du flan, contre la matrice afin de limiter la formation de plis.

L’invention est également relative à un procédé d’emboutissage par impulsion magnétique d’un flan pour la réalisation d’une pièce emboutie, à partir d’un dispositif d’emboutissage conforme à au moins l’un de ses modes de réalisation. Le procédé comporte les étapes de :

a) positionnement du flan dans le dispositif d’emboutissage,

b) soumission du flan à un champ magnétique provoqué par les moyens de génération d’un champ magnétique de sorte qu’une pression s’exerce sur la première face du flan selon la direction Z’Z et vient plaquer ledit flan contre l’enclume,

c) déplacement du poinçon par les premiers moyens de déplacement et de l’enclume par les deuxièmes moyens de déplacement, relativement à la matrice, selon la direction Z’Z, les étapes b) et c) étant répétées, préférentiellement de manière synchronisée, jusqu’à l’obtention de la forme souhaitée pour la pièce emboutie finie.

Par synchronisée, on entend que les étapes sont réalisées soit successivement, l’une après l’autre, soit simultanément.

Au fur et à mesure du déplacement du poinçon, une impulsion magnétique est générée par les moyens de génération d’un champ magnétique, exerçant, d’une part, une pression axiale sur le flan en direction de l’enclume, venant plaquer ledit flan sur ladite enclume, et d’autre part, une pression radiale sur le flan en direction de la matrice, venant plaquer ledit flan sur ladite matrice.

Cette double pression, axiale et radiale, permet avantageusement de déformer le flan, sans risque de générer des déchirures à la pièce que l’on souhaite obtenir et avec une excellente précision de mise en forme.

Présentation des figures

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-après, donnée à titre d’exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures qui représentent :

Figure 1 à 4, des vues schématiques en coupe d’un mode de réalisation d’un dispositif d’emboutissage selon l’invention montrant les étapes successives d’emboutissage d’un flan,

Figure 5, une vue schématique équivalente à la figure 1 illustrant un mode particulier du dispositif d’emboutissage avec un serre-flan.

Dans ces figures, des références identiques d’une figure à une autre désignent des éléments identiques ou analogues. Pour des raisons de clarté, les éléments représentés ne sont pas à l’échelle, sauf mention contraires.

Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention

Un dispositif d’emboutissage 10, tel qu’illustré sur les figures 1 à 4, est destiné à l’emboutissage de flans 50, en vue de réaliser des pièces embouties, notamment des pièces à embouti profond.

Dans un exemple de réalisation, les flans 50 sont réalisés dans un matériau métallique, tel que l’acier.

Le flan 50 présente une première face 51 et une seconde face 52, opposée à la première.

Dans un exemple préféré de réalisation, non limitatif de l’invention, le dispositif d’emboutissage 10, tel que représenté en coupe sur les figures 1 à 4, est adapté à la réalisation de godets. Par godet, on entend une pièce emboutie présentant une forme cylindrique creuse, avec ou sans rebord en collerette.

L’homme comprendra aisément que l’enseignement de la présente invention est transposable à d’autres formes de réalisation.

Dans la présente description, les termes tels que supérieur, inférieur, haut, bas, gauche, droit sont utilisés par souci de simplicité, en se référant à l'orientation des différents éléments présentés sur les figures 1 à 4. Toutefois, sauf indications contraires, ces termes caractérisent seulement la disposition relative de ces éléments, après une rotation imaginaire éventuelle par rapport à l'orientation effective de l'ensemble dans l'espace.

Le dispositif d’emboutissage 10 comporte un premier bâti 20 et un deuxième bâti 30. Le premier bâti 20 peut représenter une partie inférieure du dispositif d’emboutissage et le deuxième bâti 30, une partie supérieure, comme illustré sur les figures. A titre de variante, et sans se départir du cadre de l’invention, le premier bâti 20 peut représenter une partie supérieure, gauche ou droite, du dispositif d’emboutissage et le deuxième bâti 30, respectivement une partie inférieure, droite ou gauche.

Premier bâti

Le premier bâti 20 se présente sous la forme d’un premier corps creux délimitant une première cavité ouverte 23, de préférence centrale.

Dans une forme particulière de réalisation, la première cavité ouverte 23 présente une forme cylindrique, de préférence de section transversale circulaire.

Comme illustré sur les figures 1 à 4, le premier corps creux est formé d’une partie inférieure 21 et d’une partie latérale 22 dont une paroi interne 221 délimite la première cavité ouverte 23.

Un poinçon 40 est disposé dans la première cavité ouverte 23.

Dans l’exemple particulier où la pièce emboutie finale souhaitée est un godet, le poinçon 40 se présente sous la forme d’un corps cylindrique, de préférence de section transversale circulaire, et d’axe longitudinal Z’Z.

Dans l’exemple des figures 1 à 4, l’axe longitudinal du poinçon 40 est un axe vertical, préférentiellement confondu avec un axe longitudinal de la première cavité ouverte 23.

Le poinçon 40 est de préférence plein et réalisé en matériau apte à contenir les fortes pressions générées par les moyens de génération d’un champ magnétique, par exemple un matériau métallique.

Ledit poinçon comporte une surface d’appui 41 et une surface latérale 42. La surface d’appui 41 est destinée à recevoir une partie du flan à emboutir. La surface latérale 42 est destinée à être en vis-à-vis de la paroi interne 221 de la partie latérale 22 du premier corps creux, lorsque ledit poinçon est positionné dans la première cavité ouverte 23.

Le poinçon 40 est mobile dans la première cavité ouverte 23. Le poinçon 40 est mobile en translation selon son axe longitudinal Z’Z entre :

- une position rétractée, dans laquelle ledit poinçon est situé dans la première cavité ouverte 23, et

- une position déployée, dans laquelle ledit poinçon est situé hors de la première cavité ouverte 23.

Le poinçon 40 se déplace dans une direction Z’Z, vers sa position déployée. Le poinçon 40 se déplace dans une direction ZZ’, vers sa position rétractée.

Dans l’exemple de la figure 4, le poinçon 40 est illustré en position déployée.

Des premiers moyens de déplacement 43 sont configurés pour déplacer le poinçon 40 entre la position rétractée et la position déployée. Les premiers moyens de déplacement 43 sont actionnés manuellement ou de manière automatique.

Dans un exemple de réalisation, les premiers moyens de déplacement 43 comportent au moins un actionneur linéaire, hydraulique ou pneumatique, tel qu’un vérin opérant entre le premier bâti 20 et le poinçon 40. Dans cet exemple de réalisation, préférentiellement, la partie fixe de l'actionneur linéaire - par exemple le corps du vérin - est logé dans la première cavité ouverte 23 pratiquée dans le premier bâti 20. La partie mobile de l'actionneur linéaire, par exemple le piston du vérin, est apte à se déplacer hors de la première cavité ouverte 23 pour déployer le poinçon 40 dans la direction Z’Z et apte à se déplacer vers la première cavité ouverte 23 dans la direction ZZ’ pour ramener le poinçon 40 dans sa position rétractée. De manière particulièrement avantageuse, des moyens de commande commandent les premiers moyens de déplacement 43 du poinçon.

Dans une variante de réalisation, les premiers moyens de déplacement 43 se présentent sous la forme d’un support portant une vis de poussée apte à coopérer avec le poinçon 40 pour le déplacer en translation selon l’axe longitudinal Z’Z.

Le dispositif d’emboutissage 10 comporte en outre des moyens de génération d’un champ magnétique 60.

Les moyens de génération d’un champ magnétique 60 sont disposés, au niveau de la surface d’appui 41 du poinçon 40, à l’intérieur dudit poinçon.

Les moyens de génération d’un champ magnétique 60 sont configurés pour créer un champ magnétique concentré dans un espace délimité et sur une période très brève, comme il sera décrit ultérieurement.

Dans un exemple préféré de réalisation, les moyens de génération d’un champ magnétique 60 se présentent sous la forme d’une bobine plate, par exemple en spirale. La bobine plate est préférentiellement disposée dans un plan sensiblement parallèle à la surface d’appui 41 du poinçon 40.

Les moyens de génération d’un champ magnétique 60 font de préférence partie intégrante d’un ensemble qui comporte en outre une unité de stockage d’énergie électrique et un ou plusieurs commutateurs (non représentés).

L’unité de stockage d’énergie électrique est configurée pour et destinée à emmagasiner une énergie modérée, par exemple de l’ordre de quelques kilojoules à quelques dizaines de kilojoules (kJ).

Dans un exemple préféré de réalisation, l’unité de stockage est une batterie de condensateurs de décharge.

Deuxième bâti

Le deuxième bâti 30 se présente sous la forme d’un deuxième corps creux délimitant une deuxième cavité ouverte 33.

Dans une forme particulière de réalisation, la deuxième cavité ouverte 33 présente une forme cylindrique, de préférence de section transversale circulaire.

Comme illustré sur les figures 1 à 4, le deuxième corps creux est formé d’une partie supérieure 31 et d’une partie latérale 32 dont une paroi interne 321 délimite la deuxième cavité ouverte 33.

Le deuxième bâti 30 est agencé par rapport au premier bâti 20 de façon telle que la deuxième cavité ouverte 33 est destinée à recevoir le poinçon 40, lorsque celui-ci se déplace selon son axe longitudinal Z’Z, dans la direction Z’Z, jusqu’à sa position déployée. Une extrémité libre 322 de la partie latérale 32 du corps creux du deuxième bâti 30 est sensiblement en vis-à-vis d’une extrémité libre 222 de la partie latérale 22 du premier corps creux du premier bâti 20.

Le deuxième corps creux et le poinçon 40 présentent des dimensions telles que le poinçon 40 peut se déplacer, en translation, librement dans la deuxième cavité ouverte 33 et permettre le passage du flan 50, dans son épaisseur, entre la paroi interne 321 de la deuxième cavité ouverte 33 et la surface latérale 42 du poinçon 40.

Dans une forme préférée de réalisation, la surface latérale 42 du poinçon 40 et la paroi latérale 32 de la deuxième cavité creuse 33 sont de forme quasi-complémentaire, à l’épaisseur de la pièce emboutie finale près et d’un jeu de fonctionnement.

Dans un exemple non limitatif de réalisation, lorsque le poinçon 40 se présente sous la forme d’un corps cylindrique, de section transversale circulaire, la deuxième cavité ouverte 33 est cylindrique, de section transversale circulaire, avec un diamètre supérieur au diamètre extérieur du poinçon.

Dans l’exemple des figures 1 à 4, et de manière préférée, un axe longitudinal de la deuxième cavité ouverte 33 est confondu avec l’axe longitudinal du poinçon 40.

Le dispositif d’emboutissage comporte en outre une enclume 70.

L’enclume 70 est logée dans la deuxième cavité ouverte 33. Ladite enclume est mobile dans la deuxième cavité ouverte 33. L’enclume est mobile en translation selon l’axe longitudinal Z’Z, Des deuxièmes moyens de déplacement 72 sont configurés pour déplacer l’enclume 70 en translation dans la deuxième cavité ouverte 33.

Les deuxièmes moyens de déplacement 72 sont actionnés manuellement ou de manière automatique.

Dans un exemple de réalisation, les deuxièmes moyens de déplacement 72 comportent au moins un actionneur linéaire, hydraulique ou pneumatique, tel qu’un vérin opérant entre le deuxième bâti 20 et l’enclume 70. Dans cet exemple de réalisation, préférentiellement, la partie fixe de l'actionneur linéaire - par exemple le corps du vérin - est logé dans la deuxième cavité ouverte 33. La partie mobile de l'actionneur linéaire, par exemple le piston du vérin, est apte à se déplacer dans la deuxième cavité ouverte 33 pour déplacer l’enclume 70 dans ladite deuxième cavité. De manière particulièrement avantageuse, des moyens de commande commandent les deuxièmes moyens de déplacement 72 de l’enclume 70.

Dans une variante de réalisation, les deuxièmes moyens de déplacement 72 se présentent sous la forme d’un support portant une vis de poussée apte à coopérer avec l’enclume 70 pour la déplacer en translation, selon l’axe ZZ’.

Dans un mode de réalisation préféré, les premiers 43 et deuxièmes 72 moyens de déplacement sont similaires.

Le dispositif d’emboutissage comporte en outre une matrice 80.

La matrice 80 est disposée au niveau de l’extrémité libre 322 de la partie latérale 32 du deuxième bâti 30. L’extrémité libre 322 de la partie latérale 32 du deuxième bâti 30 forme une surface inférieure 81 de la matrice 80.

Dans une forme préférée de réalisation, la partie latérale 32 du deuxième corps creux du deuxième bâti 30 forme la matrice 80.

L’enclume 70 et la matrice 80 sont préférentiellement réalisées dans un matériau métallique, par exemple de l’acier, présentant une résistance structurale suffisante permettant de contenir les fortes pressions générées par l’impact du flan 50 sur ladite enclume et ladite matrice, lors du procédé d’emboutissage qui sera décrit ultérieurement.

Le poinçon 40, l’enclume 70, la matrice 80 et les moyens de génération d’un champ magnétique 60 sont disposés les uns par rapport aux autres de telle sorte que, dans une position initiale du dispositif d’emboutissage 10 (figure 1), c'est-à-dire avant le début du procédé d’emboutissage, le flan 50 est positionné à plat entre lesdits divers éléments.

Plus précisément, le poinçon 40 est positionné de sorte que sa surface d’appui 41, dans une position rétractée ou intermédiaire dudit poinçon, est destinée à recevoir une partie de la première face 51 du flan 50. Dans l’exemple illustré par la figure 1, la surface d’appui 41 du flan est destinée à recevoir une partie centrale de la première face 51 du flan 50. L’enclume 70 et les moyens de génération d’un champ magnétique 60 sont disposés de part et d’autre de la même partie du flan 50. Les moyens de génération d’un champ magnétique 60 sont en vis-à-vis de la première face 51 du flan 50. Une surface inférieure 71 de l’enclume 70 est en vis-à-vis de la seconde face 52 du flan 50.

La surface inférieure 71 de l’enclume 70 est disposée en vis-à-vis de la seconde face 52 du flan 50, au niveau d’une autre partie du flan. Dans l’exemple illustré par la figure 1, la surface inférieure 81 de la matrice 80 est disposée en vis-à-vis de la seconde face 52 du flan 50, au niveau d’une partie périphérique dudit flan.

La surface inférieure 71 de l’enclume 70 est disposée à distance de la seconde face 52 du flan 50.

Préférentiellement, tel qu’illustré sur la figure 1, les moyens de génération d’un champ magnétique 60, tels que positionnés, sont ainsi aptes et destinés à imprimer au flan 50 une pression principalement en direction de la surface inférieure 71 de l’enclume 70, selon la direction Z’Z.

Dans un mode de réalisation, illustré sur la figure 5, le dispositif d’emboutissage 10 comporte un serre-flan 90. Le serre-flan 90 est logé entre les extrémités libres 222, 322 des parties latérales 22, 32 des premier et deuxième corps creux. Il est configuré pour que le flan soit comprimé entre le serre flan et la matrice, au niveau de l’extrémité libre 322 de la partie latérale 32 du deuxième corps creux, lorsque ledit flan est en position sur le poinçon 40. L’ajustement de la force de serre flan et/ou du jeu entre le serre flan et la matrice va conditionner ravalement du flan lors de sa mise en forme en empêchant ou en limitant la formation de plis.

Dans un exemple de réalisation, le serre-flan 90 est maintenu plaqué contre l’extrémité libre 322 de la partie latérale 32 du deuxième bâti 30 par des moyens de compression tels que par exemple des ressorts à gaz.

Un exemple de procédé d’emboutissage est à présent décrit.

Le flan 50 est destiné à venir se conformer à la forme de la surface inférieure 71 de l’enclume 70 et à la paroi interne 321 de la partie latérale 32 du deuxième bâti 30 pour former un embouti profond, de type godet. Le godet obtenu peut comporter ou non un rebord en collerette.

Dans une étape préalable, le flan 50 est découpé, aux dimensions souhaitées (longueur et largeur, ou diamètre, et épaisseur), dans une tôle.

Dans une première étape, dite étape a), le flan 50 est positionné dans le dispositif d’emboutissage 10.

Le flan 50, de forme sensiblement plate, est positionné entre le premier bâti 20 et le deuxième bâti 30, comme illustré sur la figure 1.

Dans un mode de mise en œuvre, le flan 50 est disposé d’une part, au niveau de sa partie centrale, sur le poinçon 40. Le flan 50 est disposé de sorte que sa première face 51 vienne en appui contre la surface d’appui 41 du poinçon.

Le flan 50 est disposé de sorte que sa seconde face 52 est en vis-àvis de la surface inférieure 71 de l’enclume 70. La surface inférieure 71 de l’enclume 70 est positionnée à une distance e de la seconde face 52 du flan 50.

La distance e définit la profondeur souhaitée pour la déformation du flan à chaque décharge (décrit ci-après). La distance e est maximisée de sorte à réduire le nombre de décharges et par conséquent le temps de formage.

Le flan 50 est disposé d’autre part, au niveau de sa partie périphérique, entre la surface inférieure 81 de la matrice 80, donc l’extrémité libre 322 de la partie latérale 32 du deuxième bât 30i, et l’extrémité libre 222 de la partie latérale 22 du premier bâti 20. La seconde face 52 du flan 50 est disposée face à la matrice 80, à distance de celle-ci. La première face 51 du flan 50 est disposée face à l’extrémité libre 222 de la partie latérale 22 du premier bâti 20.

Dans un exemple de mise en œuvre, lorsque le flan 50 a été déposé sur le poinçon 40, ledit poinçon est déplacé, à partir de sa position rétractée, en translation selon la direction Z’Z, pour décaler le flan 50 de sorte que la seconde face 52 dudit flan, au niveau de la partie périphérique du flan, se place à proximité immédiate, par exemple de l’ordre du millimètre, de l’extrémité libre 322 de la partie latérale 32 du deuxième bâti 30, donc de la surface inférieure 81 de la matrice 80.

Lorsque le dispositif d’emboutissage 10 comporte un serre-flan 90, le flan 50 est maintenu en appui contre l’extrémité libre 322 de la partie latérale 32 du deuxième bâti 30 par ledit serre-flan.

Le procédé comporte ensuite une deuxième étape, dite étape b), de déformation du flan 50 par magnéto-formage.

La partie centrale du flan 50, située à proximité des moyens de génération d’un champ magnétique 60, est soumise à un champ magnétique provenant desdits moyens de génération d’un champ magnétique 60 de sorte qu’une pression, axiale, s’exerce contre la première face 51 du flan 50, et vient plaquer étroitement ledit flan contre la surface inférieure 71 de l’enclume 70. La flèche illustrée sur la figure 2 représente la direction de la pression axiale exercée sur le flan 50.

Le flan 50 se déforme en conséquence pour venir s’appuyer contre la surface inférieure 71 de l’enclume 70.

Lors de cette étape b) représentée sur la figure 2, les moyens de génération d’un champ magnétique 60 déforme progressivement la partie centrale du flan 50 de façon à obtenir un premier embouti de profondeur P1, inférieure à une profondeur P de l’embouti final recherché. La partie périphérique est plaquée contre l’extrémité libre 322 de la partie latérale 32 du deuxième bâti 30, donc contre la surface inférieure 81 de la matrice 80.

L’enclume 70 permet avantageusement de limiter l’impact de la décharge sur le flan et d’éviter une déchirure de celui-ci.

A l’issue de cette étape b), le flan 50 est déformé et présente un premier embouti.

Dans une troisième étape, dite étape c), le poinçon 40 et l’enclume 70 sont déplacés.

Le poinçon 40 est déplacé par les premiers moyens de déplacement 43, dans la direction Z’Z, jusqu’à ce que la surface d’appui 41 du poinçon est plaquée à nouveau contre la première face 51 du flan 50, de sorte que la partie centrale du flan 50 revienne à proximité immédiate des moyens de génération d’un champ magnétique 60. La partie périphérique du flan 50 est maintenue à distance de la matrice 80, comme illustré sur la figure 3.

Le déplacement du poinçon 40 est réalisé dans la même direction que la direction du déplacement de la partie centrale du flan 50 lors de l’étape b).

L’enclume 70 est déplacée par les deuxièmes moyens de déplacement 72, dans la direction Z’Z.

Dans un exemple de mise en œuvre, le déplacement relatif du poinçon 40 et de l’enclume 70 par rapport à la matrice 80 est réalisé de manière incrémentale, de préférence simultanément.

Le déplacement du poinçon 40 et celui de l’enclume 70 n’est pas nécessairement de la même quantité.

L’enclume 70 est déplacée dans la direction Z’Z d’une distance suffisante de sorte à définir la profondeur souhaitée pour la déformation incrémentale du flan.

Dans un exemple de mise en œuvre, le déplacement relatif du poinçon 40 et de l’enclume 70 est réalisé de manière continue. La mise en forme du flan 50 par les moyens de génération d’un champ magnétique 60 peut être considérée comme instantanée par rapport au déplacement du poinçon 40 et à celui de l’enclume 70. En effet, la durée du déplacement du poinçon 40, et celle du déplacement de l’enclume 70, est généralement très lente (de l’ordre de la seconde) par rapport à la durée de l’impulsion magnétique générée par les moyens de génération d’un champ magnétique 60 (de l’ordre de quelques micro secondes). Dans le cas particulier de ce mode de mise en œuvre, les deuxième et troisième étapes sont réalisées simultanément sans modifier le résultat desdites étapes.

Dans une quatrième étape, les étapes b) et c) sont reproduites séquentiellement.

Les étapes b) et c) sont reproduites jusqu’à l’obtention de la profondeur P de la pièce emboutie finale que l’on souhaite obtenir.

Au fur et à mesure du déplacement relatif du poinçon 40 et de l’enclume 70 par rapport à la matrice 80, lesdits moyens de génération d’un champ magnétique 60 exercent avantageusement une pression axiale sur la partie centrale du flan 50 en direction de l’enclume 70, venant plaquer la partie centrale dudit flan sur ladite enclume. Lesdits moyens de génération d’un champ magnétique 60 exercent également une pression radiale sur le flan 50 en direction de la matrice 80, contre la paroi interne 321 de la partie latérale 32 du deuxième bâti 30, venant plaquer ledit flan contre ladite paroi interne. Les flèches horizontales illustrées sur les figures 3 et 4 représentent la direction de la pression radiale exercée sur le flan 50. Cette pression radiale du flan 50 contre la paroi interne 321 de la partie latérale 32 du deuxième bâti 30, permet avantageusement audit flan de venir épouser parfaitement la forme de ladite paroi interne.

Le nombre d’itérations des étapes b) et c) dépend notamment du matériau constituant le flan, de la profondeur souhaitée de la pièce emboutie.

A l’issue du procédé d’emboutissage, le flan est devenu une pièce à embouti profond, du type godet, avec ou sans rebord en collerette.

Dans l’exemple de la figure 4, le godet est du type godet sans rebord en collerette.

La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation préférées décrites ci-dessus à titres d’exemples non limitatifs et aux variantes évoquées. Elle concerne également les variantes de réalisation à la portée de l’homme du métier.

La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs qu’elle s’était fixés. En particulier, elle propose un dispositif d’emboutissage adapté à la réalisation de pièces emboutie, notamment de pièces à embouti profond, sans générer de plis ni de déchirures à la pièce. Un tel dispositif d’emboutissage et du procédé d’emboutissage associé permet de travailler la pièce à hautes vitesses, et avantageusement de déformer le flan sans risque de générer des déchirures à la pièce que l’on souhaite obtenir et avec une excellente précision de mise en forme.

L’invention permet également avantageusement de réaliser des bords tombés.

Claims (5)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif d’emboutissage (10) d’un flan (50) pour la réalisation d’une pièce emboutie comportant :

   - un poinçon (40) comportant une surface d’appui (41 ),

   - une enclume (70),

   - une matrice (80),

   - des moyens de génération d’un champ magnétique (60), disposé dans le poinçon (40), au niveau de la surface d’appui (41), ledit dispositif d’emboutissage étant configuré, dans une position initiale, de telle sorte que :

   -la surface d’appui (41) du poinçon (40) est destinée à recevoir une partie d’une première face (51) du flan (50),

   -l’enclume (70) et les moyens de génération d’un champ magnétique (60) sont destinés à être disposés de part et d’autre de la même partie du flan (50), les moyens de génération d’un champ magnétique (60) étant en vis-à-vis de la première face (51), et l’enclume (70) en vis-àvis d’une seconde face (52) du flan (50), opposée à la première face (51), à distance de ladite seconde face,

   -la matrice (80) est destinée à être disposée en vis-à-vis de la seconde face (52), au niveau d’une autre partie du flan (50), lesdits moyens de génération d’un champ magnétique (60) étant destinés à et configurés pour imprimer au flan (50) une pression en direction de l’enclume (70), selon une direction Z’Z, le dispositif d’emboutissage comportant des premiers moyens de déplacement (43) agencés pour déplacer le poinçon (40), relativement à la matrice (80), dans la direction Z’Z, et des deuxièmes moyens de déplacement (72) agencés pour déplacer l’enclume (70), relativement à la matrice (80), dans la direction Z’Z.
2. 2. Dispositif d’emboutissage (10) selon la revendication 1 dans lequel les premiers moyens de déplacement (43) comportent un actionneur linéaire.
3. 3. Dispositif d’emboutissage (10) selon l’une des revendications précédentes dans lequel les moyens de génération d’un champ magnétique (60) se présentent sous la forme d’une bobine plate.
4. 4. Dispositif d’emboutissage (10) selon l’une des revendications précédentes comportant un serre-flan (90) configuré pour maintenir l’autre partie du flan (50) contre la matrice.
5. 5. Procédé d’emboutissage par impulsion magnétique d’un flan (50) pour la réalisation d’une pièce emboutie, à partir d’un dispositif d’emboutissage (10) conforme à l’une des revendications 1 à 4, comportant les étapes de :

   a) positionnement du flan (50) dans le dispositif d’emboutissage (10),

   b) soumission du flan (50) à un champ magnétique provoqué par les moyens de génération d’un champ magnétique (60) de sorte qu’une pression s’exerce sur la première face (52) du flan (50) selon la direction Z’Z et vient plaquer ledit flan contre l’enclume (70),

   c) déplacement du poinçon (40) par les premiers moyens de déplacement (43) et de l’enclume (70) par les deuxièmes moyens de déplacement (72), relativement à la matrice (80), selon la direction Z’Z, les étapes b) et c) étant répétées jusqu’à l’obtention de la forme souhaitée pour la pièce emboutie finie.