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FR2607736A1 - Apparatus for thermoforming sheets or strips of Al - Google Patents

Apparatus for thermoforming sheets or strips of Al Download PDF

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Publication number
FR2607736A1
FR2607736A1 FR8617381A FR8617381A FR2607736A1 FR 2607736 A1 FR2607736 A1 FR 2607736A1 FR 8617381 A FR8617381 A FR 8617381A FR 8617381 A FR8617381 A FR 8617381A FR 2607736 A1 FR2607736 A1 FR 2607736A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
sheet
strips
bars
strip
sheets
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR8617381A
Other languages
French (fr)
Inventor
Jean-Paul Biboud
Herve Dannelongue
Jean-Mary Wattier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cegedur Societe de Transformation de lAluminium Pechiney SA
Original Assignee
Cegedur Societe de Transformation de lAluminium Pechiney SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cegedur Societe de Transformation de lAluminium Pechiney SA filed Critical Cegedur Societe de Transformation de lAluminium Pechiney SA
Priority to FR8617381A priority Critical patent/FR2607736A1/en
Publication of FR2607736A1 publication Critical patent/FR2607736A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02Shaping 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
    • B21D26/021Deforming sheet bodies
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/16Heating or cooling
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/0004Devices wherein the heating current flows through the material to be heated

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

The invention relates to a device for thermoforming sheets or strips of Al or alloys thereof. The device comprises a lower chamber 3 and an upper chamber 4 which are movable with respect to each other, as well as clamping jaws 12 for clamping the sheet 1 on the rods 2 for supplying current from the secondary 10 of a transformer 9, the current supplies 10 consisting of several conductors 10a, 10b, 10c, 10d which are mounted in parallel and can be individually insulated. The device permits the forming of sheets or strips of Al or alloys thereof ranging up to 2.5 mm in thickness.

Description

APPAREILIAGE POUR LE THEIMOFOIMAGE DE FOUILLES
OU BANDES D'A1
L'invention concerne un dispositif pour le thermoformage de feuilles ou bandes d'Al ou de ses alliages.
APPARATUS FOR THEIMOFOIMAGE OF EXCAVATIONS
OR A1 BANDS
The invention relates to a device for thermoforming sheets or strips of Al or its alloys.

lethermoformage de bandes ou feuilles d'Al est connu; il consiste à chauffer une feuille ou bande d'Al initialement plane par un moyen quelconque, à maintenir la feuille dans un serre-flan approprié et d'appliquer ensuite la feuille sur une matrice, soit à l'aide d'un poinçon, soit à l'aide d'une action pneumatique (pression ou vide). ether forming of Al strips or sheets is known; it consists in heating a sheet or strip of Al initially planar by any means, holding the sheet in a suitable blank holder and then applying the sheet on a matrix, either using a punch or using pneumatic action (pressure or vacuum).

Ce procédé est décrit en particulier dans les brevets US A-3 342 049 ou FR.A-2 004 410.This process is described in particular in US patents A-3,342,049 or FR.A-2,004,410.

Une des difficultés rencontrée lors de la mise en oeuvre de ce procédé, en particulier, lors du chauffage de la feuille par effet Joule sous l'influence d'un courant électrique haute intensité et basse tension, est le contrôle de la température de la feuille à former. Le profil de température obtenu avant formage doit être adapté aux ddformations souhaitées; on peut souhaiter, par exemple, que la température soit aussi uniforme que possible pour obtenir une déformation homogène ou au contraire imposer un profil de température hétérogène si les déformations doivent être inégalement réparties.One of the difficulties encountered during the implementation of this process, in particular, during the heating of the sheet by Joule effect under the influence of a high intensity and low voltage electric current, is the control of the temperature of the sheet. to train. The temperature profile obtained before forming must be adapted to the desired deformations; one may wish, for example, that the temperature be as uniform as possible to obtain a homogeneous deformation or on the contrary impose a heterogeneous temperature profile if the deformations must be unevenly distributed.

Le dispositif suivant l'invention permet de résoudre ce problème.The device according to the invention solves this problem.

Le dispositif selon l'invention comprend donc, comme cela est connu, une feuille ou bande métallique d'Al ou un de ses alliages appuyée sur l'ouverture supérieure d'une chambre étanche inférieure. Une chambre supérieure étanche, généralement mobile suivant un axe vertical, peut venir s'appuyer par sa face inférieure sur la feuille ou la bande, vis-à-vis des bords de la chambre inférieure, en pinçant la feuille d'Al, sur toute sa périphérie venant assurer ltétanchéité entre la bande et les chambres.The device according to the invention therefore comprises, as is known, a metal sheet or strip of Al or one of its alloys supported on the upper opening of a lower sealed chamber. A sealed upper chamber, generally movable along a vertical axis, can come to bear by its lower face on the sheet or strip, opposite the edges of the lower chamber, by pinching the Al sheet, on any its periphery ensuring sealing between the strip and the chambers.

Au voisinage et à ltextérieur des bords de la chambre inférieure se trouvent deux barrettes métalliques, disposées transversalement par rapport à la longueur de la bande, et sur lesquels celle-ci repose.In the vicinity and inside the edges of the lower chamber are two metal bars, arranged transversely to the length of the strip, and on which it rests.

Des mors supérieurs actionnés par des vérins peuvent également s'appuyer sur les barrettes inférieures en pinçant la bande.Upper jaws actuated by jacks can also rest on the lower bars by pinching the strip.

Les barrettes inférieures ainsi que la feuille (ou bande) font partie du circuit secondaire d'un transformateur de chauffage dont la puissance est réglable par exemple à l'aide des thyristors faisant varier l'intensité au primaire.The lower bars as well as the sheet (or strip) are part of the secondary circuit of a heating transformer whose power is adjustable for example using thyristors varying the intensity at the primary.

Les chambres sont munies des organes nécessaires pour y placer soit une matrice, soit un poinçon-et régler leurs positions relatives et des moyens de mise sous pression ou d'évacuation.The chambers are provided with the organs necessary to place therein either a die or a punch-and adjust their relative positions and means for pressurization or evacuation.

Les mouvements relatifs des différents organes sont généralement assurés par des vérins hydrauliques.The relative movements of the various members are generally ensured by hydraulic cylinders.

La caractéristique de l'invention est que les amenées de courant aux barrettes sont constituées de plusieurs conducteurs, montés en parallèle et pouvant être déconnectés ou non, de façon voulue, du secondaire du transformateur par des interrupteurs adéquats; il est ainsi possible de faire passer préférentiellement le courant dans une zone ou l'autre de la feuille en fonction du profil thermique recherché.The characteristic of the invention is that the current leads to the bars are made up of several conductors, mounted in parallel and which can be disconnected or not, as desired, from the transformer secondary by suitable switches; it is thus possible to preferentially pass the current through one zone or the other of the sheet as a function of the desired thermal profile.

Par ailleurs, afin de mieux maintenir la feuille à sa périphérie lors du formage, les barrettes sont décalées verticalement de quelques mm par rapport au bord supérieur de la chambre inférieure.Furthermore, in order to better maintain the sheet at its periphery during forming, the bars are offset vertically by a few mm relative to the upper edge of the lower chamber.

L'invention sera mieux comprise à l aide des exemples suivants, illustrée par les figures 1 à 4.The invention will be better understood with the aid of the following examples, illustrated by FIGS. 1 to 4.

La figure 1 représente schématiquement une vue en coupe longitudinale du dispositif suivant l'invention.Figure 1 schematically shows a longitudinal sectional view of the device according to the invention.

La figure 2 représente une vue en plan des amenées de courant aux barrettes.Figure 2 shows a plan view of the current leads to the bars.

La figure 3 représente le schéma électrique équivalent du secondaire du transformateur. Figure 3 shows the equivalent electrical diagram of the transformer secondary.

La figure 4 représente un profil transversal de température avant (I) et après (II) déconnection d'une amenée de courant latérale.FIG. 4 represents a transverse temperature profile before (I) and after (II) disconnection of a lateral current supply.

La figure 1 représente une feuille de bande d'Al reposant à la partie supérieure d'une chambre étanche inférieure 3 contenant un porteoutil inférieur 7 ainsi qu'une tubulure 8 de mise sous pression ou d'évacuation.FIG. 1 represents a sheet of Al strip resting at the upper part of a lower sealed chamber 3 containing a lower tool holder 7 as well as a tube 8 for pressurization or evacuation.

La chambre supérieure 4 contient également. un porte-outil supérieur 5, auquel est fixé une matrice 6 en ciment réfractaire, percée de conduits de mise sous pression ou d'évacuation, reliés à une tubulure extérieure 8'. Ces chambres sont métalliques mais portent, à leur ouverture, un rebord isolant électrique et thermique.The superior room 4 also contains. an upper tool holder 5, to which is fixed a matrix 6 of refractory cement, pierced with pressurization or evacuation conduits, connected to an external tube 8 '. These chambers are metallic but carry, at their opening, an electrical and thermal insulating rim.

La chambre supérieure ainsi que les porte-outils sont mobiles verticalement à l'aide de vérins hydrauliques 11. Au voisinage et à l'extérieur des chambres 3,4 se trouvent deux barrettes métalliques en cuivre 2, qui font office d'amenée de courant à la bande 1.The upper chamber as well as the tool holders are vertically movable by means of hydraulic cylinders 11. In the vicinity and outside of the chambers 3,4 are two metallic copper bars 2, which act as a current supply to band 1.

Elles sont situées sensiblement au niveau de l'ouverture de la chambre inférieure 3.They are located substantially at the opening of the lower chamber 3.

En face de ces barrettes, se trouvent deux mors de serrage 12, en cuivre, mus par les vérins 11' qui permettront d'assurer un bon contact électrique de la bande 1 sur les barrettes 2.In front of these bars, there are two clamping jaws 12, made of copper, moved by the jacks 11 'which will ensure good electrical contact of the strip 1 on the bars 2.

Les barrettes 2 et la bande 1 font partie du secondaire 10 d'un transformateur 9 basse tension et haute intensité.The bars 2 and the strip 1 are part of the secondary 10 of a transformer 9 low voltage and high current.

Les barrettes 2 sont reliées au secondaire dans un transformateur
10 par plusieurs conducteurs, ici 4, (lOa,10b,10c,10d) montés en paral
lèle et isolables du secondaire 10.(Figure 2).
Bars 2 are connected to the secondary in a transformer
10 by several conductors, here 4, (10a, 10b, 10c, 10d) mounted in parallel
secondary and isolable from secondary 10. (Figure 2).

Le schéma électrique correspondant est reporté sur la figure 3. il est donc possible d'isoler à volonté un ou plusieurs conducteurs 10a à 10d tant à droite qu'à gauche du dispositif de formage.The corresponding electrical diagram is shown in Figure 3. it is therefore possible to isolate at will one or more conductors 10a to 10d both to the right and to the left of the forming device.

Pour assurer un meilleur maintien de la feuille 1 pendant le formage, il est préférable que les barrettes 2 soient situées légèrement audessus ou au-dessous de l'ouverture de la chambre inférieure, à une distance allant jusqu'à quelques millimètres. To ensure better retention of the sheet 1 during forming, it is preferable that the bars 2 are located slightly above or below the opening of the lower chamber, at a distance of up to a few millimeters.

EXENPLE.l
Une bande en 5754 de 0,8 mm d'épaisseur et de 350 mm de large, à l'état Hlll a été portée à la température de 45000 et a été formée dans les conditions suivantes: la bande est introduite dans le dispositif, et les mors 12 sont appliqués sur les barrettes 2 par les vérins 11.
EXENPLE.l
A 5754 strip 0.8 mm thick and 350 mm wide, in the H111 state, was brought to the temperature of 45000 and was formed under the following conditions: the strip is introduced into the device, and the jaws 12 are applied to the bars 2 by the jacks 11.

Immédiatement, le transformateur est connecté. Sous une tension de 4 volts, un courant alternatif d'une fréquence de 50 Ils et d'une intensité de 14000 ampères circule à travers la bande. Après 21 secondes de circulation du courant, la température atteinte par la feuille est de 47000 au centre et de 25000 sur l'un des bords. Le profil de température de la feuille transversalement à la circulation du courant est donné figure 4, cas I. Ceci est dû au fait que, pour des raisons pratiques, le transformateur n'est pas situé sur l'axe de symétrie du dispotif.Immediately, the transformer is connected. At a voltage of 4 volts, an alternating current with a frequency of 50 They and an intensity of 14000 amps flows through the strip. After 21 seconds of current flow, the temperature reached by the sheet is 47,000 in the center and 25,000 on one of the edges. The temperature profile of the sheet transversely to the flow of current is given in FIG. 4, case I. This is due to the fact that, for practical reasons, the transformer is not located on the axis of symmetry of the device.

En répétant ce cycle de chauffage après avoir déconnecté le conducteur 10a de la barrette, on obtient un profil de température symétrique, représenté sur la figure 4, cas II. Cette symétrie évite le formage préférentiel de l'un des côtés de la bande, très néfaste dans le cas de pièces complexes.By repeating this heating cycle after disconnecting the conductor 10a from the bar, a symmetrical temperature profile is obtained, represented in FIG. 4, case II. This symmetry avoids the preferential forming of one of the sides of the strip, which is very harmful in the case of complex parts.

Au bout de ces 21 secondes, l'intensité est réduite de 60% de sa valeur initiale pour maintenir le métal à une température sensiblement constante, et ce pendant 16 secondes. Simultanément, 15 secondes après le démarrage du chauffage, une pression de 0,5 NPa (5 bars) est appliqué à la partie inférieure de la feuille par la tubulure 8, tandis que la tubulure 8' est reliée à une pompe à vide primaire. Au bout de 34 secondes, les chambres sont mises à l'air. La pièce finale a une hauteur de 90 mm et une surface égale à 1,5 fois la surface utile initiale (300x300 mm2). L'allongement moyen est donc de 22,5% environ et la diminution d'épaisseur atteint localement près de 50%. At the end of these 21 seconds, the intensity is reduced by 60% of its initial value to maintain the metal at a substantially constant temperature, and this for 16 seconds. Simultaneously, 15 seconds after starting the heating, a pressure of 0.5 NPa (5 bars) is applied to the lower part of the sheet by the tubing 8, while the tubing 8 'is connected to a primary vacuum pump. After 34 seconds, the chambers are vented. The final part has a height of 90 mm and an area equal to 1.5 times the initial useful area (300x300 mm2). The average elongation is therefore about 22.5% and the reduction in thickness locally reaches nearly 50%.

Ce dispositif permet le formage de tôles ou bandes d'Al ou ses alliages pouvant aller jusqu'à une épaisseur de 2,5 mm. This device allows the forming of sheets or strips of Al or its alloys which can go up to a thickness of 2.5 mm.

Claims (2)

IIvmlcATIOIISIIvmlcATIOIIS 1. Dispositif de thermoformage de feuilles ou bandes en Al ou ses alliages, comprenant une chambre inférieure (3) et une chambre supérieure (4) mobiles l'une par rapport à l'autre, ainsi que des mors (12) assurant le serrage de la feuille (1) sur les barrettes (2) d'amenée de courant du secondaire (10) d'un transformateur (9) caractérisé en ce que les amenées de courant (10) sont constituées de plusieurs conducteurs (10a,10b,10c,10d) montés en parallèle et isolables individuellement.1. Device for thermoforming sheets or strips of Al or its alloys, comprising a lower chamber (3) and an upper chamber (4) movable relative to each other, as well as jaws (12) ensuring the tightening of the sheet (1) on the secondary current supply bars (2) of a transformer (9) characterized in that the current supplies (10) consist of several conductors (10a, 10b, 10c, 10d) mounted in parallel and individually isolable. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le niveau supérieur des barrettes (2) est décalé, jusqu'à quelques mm, par rapport au niveau de l'ouverture de la chambre inférieure (3). 2. Device according to claim 1 characterized in that the upper level of the bars (2) is offset, up to a few mm, relative to the level of the opening of the lower chamber (3).
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