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Title:
ELECTROHYDRAULIC FORMING-BASED DEFORMATION DEVICE AND METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/158723
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and device for shaping an object such as a tube (2) on an insert (1) by means of compression generated by a shock wave, e.g. in a liquid or in another medium.

Inventors:
GAIDE, Albert (Au Château, 1125 Monnaz, 1125, CH)
Application Number:
IB2018/051313
Publication Date:
September 07, 2018
Filing Date:
March 01, 2018
Export Citation:
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Assignee:
GAIDE, Albert (Au Château, 1125 Monnaz, 1125, CH)
International Classes:
B21D26/12; B21D39/04
Domestic Patent References:
WO2013174446A12013-11-28
Foreign References:
EP0825373A21998-02-25
US4327471A1982-05-04
DE102011080266A12012-02-23
IB2017055079W2017-08-23
Attorney, Agent or Firm:
REUTELER & CIE S.A. (Chemin de la Vuarpillière 29, 1260 Nyon, 1002, CH)
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Claims:
Revendications

1. Dispositif destiné à conformer un tube (2) sur au moins un insert (1) présent dans le tube au moyen d'une force de compression générée par une onde de choc formée par un générateur d'arcs électriques, ledit dispositif comprenant au moins une première cavité (5) de formage contenant un bain d'immersion comprenant un liquide dans lequel le tube est plongé, ledit bain d'immersion étant séparé en deux volumes, le premier volume étant celui dans lequel l'onde de choc se déploie et le deuxième un volume dans lequel le liquide d'immersion est absent ou peut s'en échapper sous l'effet de la force de compression formée dans le premier volume, la séparation entre les deux volumes étant assurée par le tube à déformer.

2. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel le deuxième volume est créé dans le tube par l'ajout de bouchons (3) aux extrémités du tube (2) immergé.

3. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel le deuxième volume est créé en introduisant le tube (2) dans la première cavité (5) par l'intermédiaire de guides (20, 21), ledit tube comprenant une pluralité d'inserts et traversant ladite cavité (5). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'onde de choc est générée dans un liquide ou dans un autre milieu.

5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comprenant un générateur d'arc (22) pour générer l'onde de façon à ce qu'elle se déplace dans une direction proche de celle de l'axe du tube, et un moyen de réflexion (10) pour focaliser l'onde sur l'axe du tube.

6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'onde de choc est focalisée sur l'objet à déformer par un ou plusieurs miroirs.

7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes 1 à 4, comprenant un générateur d'arc (6) générant l'onde de choc perpendiculairement à l'axe du tube (2) et des réflecteurs (26) ou des miroirs (27) pour générer une isotropie de l'onde de choc sur le tube (2).

8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, ledit dispositif comprenant une deuxième cavité (23) dans laquelle l'onde de choc est générée, ladite deuxième cavité (23) étant reliée à la première cavité (5) par des tubes d'ondes (24) débouchant sur le tube à déformer.

9. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel les tubes d'ondes (24) ont une même longueur ou une longueur différente. 10. Procédé pour conformer un tube sur au moins un insert présent dans le tube au moyen d'une force de compression générée par une onde de choc, ledit procédé faisant appel à au moins une première cavité de formage contenant un bain d'immersion comprenant un liquide dans lequel le tube est plongé, ledit bain d'immersion étant séparé en deux volumes, l'onde de choc étant déployée dans le premier volume, le liquide d'immersion étant absent ou pouvant s'échapper du deuxième volume sous l'effet de la force de compression formée dans le premier volume, la séparation entre les deux volumes étant assurée par le tube à déformer.

11. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel on crée le deuxième volume dans le tube par l'ajout de bouchons aux extrémités du tube.

12. Procédé selon la revendication 10, dans lequel on crée le deuxième volume en introduisant le tube dans la première cavité par l'intermédiaire de guides, ledit tube comprenant une pluralité d'inserts et traversant ladite cavité.

13. Procédé selon l'une des revendications précédentes 10 à 12, dans lequel on génère l'onde de choc dans un liquide ou dans un autre milieu.

14. Procédé selon l'une des revendications précédentes 10 à 13, dans lequel on utilise un générateur d'arc pour générer l'onde de façon à ce qu'elle se déplace dans une direction proche de celle de l'axe du tube, et un moyen de réflexion pour focaliser l'onde sur l'axe du tube.

15. Procédé selon l'une des revendications précédentes 10 à 14, dans lequel on focalise l'onde de choc sur l'objet à déformer par un ou plusieurs réflecteurs ou miroirs. 16. Procédé selon l'une des revendications précédentes 10 à 13, dans lequel on utilise un générateur d'arc générant l'onde de choc perpendiculairement à l'axe du tube et des réflecteurs ou des miroirs pour former une isotropie de l'onde de choc sur le tube. 17. Procédé selon l'une des revendications précédentes 10 à 16, dans lequel on utilise une deuxième cavité pour générer l'onde de choc, et on applique l'onde de choc au tube à déformer par des tubes d'ondes reliant la deuxième cavité à la première. 18. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel les tubes d'ondes ont une même longueur ou une longueur différente.

19. Procédé selon l'une des revendications 10 à 16, dans lequel on utilise une onde de choc réfléchie pour lancer une nouvelle décharge électrique en synchronisant l'onde de choc réfléchie et la nouvelle décharge pour créer un système oscillatoire entretenu par des décharges de moindre énergie, le tube à déformer étant déplacé à vitesse constante ou selon une loi différente.

20. Objet obtenu par le procédé tel que défini dans l'une des revendications 10 à 19.

Description:
DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE DEFORMATION PAR ELECTRO-HYDROFORMAGE

Demande correspondante La présente demande revendique la priorité de la demande antérieure Suisse N° 0255/17 déposée le 2 mars 2017 au nom de M. Albert Gaide, cette demande antérieure étant incorporée par référence en son entièreté dans la présente demande. Domaine de l'invention et état de la technique

L'électro-hydroformage est un procédé qui consiste à déformer un objet en le soumettant à l'onde de choc produite par une décharge électrique dans le liquide où il est immergé. Cette technologie, qui a été développée en partie pour fracturer les roches-mères riches en hydrocarbures, est appliquée depuis peu au formage de tôles en les plaquant contre un support de forme. La pression générée par l'onde de choc, qui peut atteindre des valeurs très importantes, produit une déformation superplastique avec peu ou pas de retrait après dissipation de ladite onde de choc. Un autre avantage de cette méthode réside dans le fait que le déroulement de cette déformation se fait dans un temps très court en comparaison des techniques de formage usuelles.

Dans une approche apparentée, on a maintenant recours à la déformation par électro-magnéto formage pour sertir des tubes dans la mesure où ceux-ci sont conducteurs. La méthode ne s'applique toutefois pas à la plupart des aciers inoxydables en raison de leur très mauvaise conductivité électrique. Dans ces cas, l'électro-hydroformage, offre une alternative intéressante mais elle ne s'applique pas telle quelle pour différentes raisons, notamment à cause de l'anisotropie de l'onde de choc et du fait que la pièce à déformer et la matrice sur laquelle elle doit venir s'appuyer sont immergées dans un même bain.

La présente invention est destinée à lever ces obstacles et à permettre de remplacer un procédé d'électro-magnéto formage par un procédé d'électro-hydroformage pour sertir ou déformer des tubes. Elle s'applique notamment, mais pas exclusivement, à la conformation de tubes en aciers inoxydables sur des matrices de forme (nommées également "inserts" dans la présente demande) susceptibles d'être retirées, ou dissoutes, une fois la déformation accomplie.

Sommaire de l'invention

Un but de l'invention est d'améliorer les procédés et dispositifs connus. Plus précisément, un but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif d'électro-hydroformage qui soient efficaces et simples à utiliser.

Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif pour le formage de différents objets, notamment, mais non exclusivement, pour le formage de chemises, appelées aussi manteaux, de douilles de cartouches.

Dans un mode d'exécution, l'invention concerne un dispositif destiné à conformer un objet, comme un tube, sur au moins un insert au moyen d'une force de compression générée par une onde de choc formée par un générateur d'arcs électriques. Le dispositif comprend au moins une première cavité de formage contenant un bain d'immersion comprenant un liquide dans lequel l'objet est plongé, ledit bain d'immersion étant séparé en deux volumes, le premier volume étant celui dans lequel l'onde de choc se déploie et le deuxième un volume dans lequel le liquide d'immersion est absent ou peut s'en échapper sous l'effet de la force de compression formée dans le premier volume, la séparation entre les deux volumes étant assurée par l'objet à déformer.

Dans un mode d'exécution, le deuxième volume peut être créé dans l'objet, comme un tube, par l'ajout de moyens de fermeture comme des bouchons sur l'objet immergé.

Dans un mode d'exécution, le deuxième volume est créé en introduisant l'objet dans la première cavité par l'intermédiaire de guides, l'objet pouvant contenir une pluralité d'inserts et traversant la cavité. Dans un mode d'exécution, l'onde de choc peut être générée dans un liquide ou dans un autre milieu. Dans un mode d'exécution, le dispositif comprend un générateur d'arcs électriques pour générer une onde de façon à ce qu'elle se déplace dans une direction proche de celle de l'axe de l'objet, et un moyen de réflexion pour focaliser l'onde sur l'axe de l'objet. Dans un mode d'exécution, l'onde de choc peut être focalisée sur l'objet à déformer par un ou plusieurs miroirs.

Dans un mode d'exécution, le dispositif peut comprendre un générateur d'arcs électriques générant l'onde de choc perpendiculairement à l'axe du tube et des réflecteurs ou des miroirs pour générer une isotropie de l'onde de choc sur l'objet.

Dans un mode d'exécution, le dispositif peut comprendre une deuxième cavité dans laquelle l'onde de choc est générée, ladite deuxième cavité étant reliée à la première cavité par des tubes d'ondes débouchant sur l'objet à déformer.

Dans un mode d'exécution, les tubes d'ondes ont de préférence une même longueur. Dans une variante, les tubes d'ondes n'ont pas tous la même longueur.

Dans un mode d'exécution, l'invention concerne un procédé pour conformer un objet comme un tube sur au moins un insert présent dans l'objet au moyen d'une force de compression générée par une onde de choc, ledit procédé faisant appel à au moins une première cavité de formage contenant un bain d'immersion comprenant un liquide dans lequel l'objet est plongé, ledit bain d'immersion étant séparé en deux volumes, l'onde de choc étant déployée dans le premier volume, le liquide d'immersion étant absent ou pouvant s'échapper du deuxième volume sous l'effet de la force de compression formée dans le premier volume, la séparation entre les deux volumes étant assurée par l'objet à déformer. Dans un mode d'exécution du procédé, on peut créer le deuxième volume dans l'objet par l'ajout de bouchons ou moyens de fermeture sur l'objet.

Dans un mode d'exécution du procédé, on peut créer le deuxième volume en introduisant le l'objet dans la première cavité par l'intermédiaire de guides, ledit objet comprenant une pluralité d'inserts et traversant ladite cavité.

Dans un mode d'exécution du procédé, on peut générer l'onde de choc dans un liquide ou dans un autre milieu.

Dans un mode d'exécution du procédé, on peut utiliser un générateur d'arcs électriques pour générer l'onde de façon à ce qu'elle se déplace dans une direction proche de celle de l'axe de l'objet, et un moyen de réflexion pour focaliser l'onde sur l'axe de l'objet.

Dans un mode d'exécution du procédé, on peut focaliser l'onde de choc sur l'objet à déformer par un ou plusieurs réflecteurs ou miroirs.

Dans un mode d'exécution du procédé, on peut utiliser un générateur d'arc générant l'onde de choc perpendiculairement à l'axe de l'objet et des réflecteurs ou des miroirs pour former une isotropie de l'onde de choc sur l'objet à déformer sur l'insert.

Dans un mode d'exécution du procédé, on peut utiliser une deuxième cavité pour générer l'onde de choc, et on peut appliquer l'onde de choc sur l'objet à déformer par des tubes d'ondes reliant la deuxième cavité à la première.

Dans un mode d'exécution du procédé, les tubes d'ondes ont de préférence une même longueur ou des longueurs différentes, ce qui permet de décaler les ondes appliquées à l'objet.

Dans un mode d'exécution du procédé, on peut utiliser une onde de choc réfléchie pour lancer une nouvelle décharge électrique en synchronisant l'onde de choc réfléchie et la nouvelle décharge pour créer ainsi un système oscillatoire entretenu par des décharges de moindre énergie, l'objet à déformer étant déplacé à vitesse constante ou selon une loi différente dans la cavité de formage.

Dans un mode d'exécution, l'invention concerne un objet obtenu par le procédé de l'invention.

Des modes d'exécution de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui suit et des figures annexées dans lesquelles La figure 1 illustre le principe d'un mode d'exécution de l'invention;

La figure 2 illustre un mode d'exécution de l'invention;

La figure 3 illustre, en coupe, le mode d'exécution illustré de la figure 2;

La figure 4 illustre un mode d'exécution de l'invention; La figure 5 illustre un mode d'exécution de l'invention; La figure 6 illustre un mode d'exécution de l'invention; La figure 7 illustre un mode d'exécution de l'invention. Description détaillée de l'invention

La présente invention comporte au moins deux volets. Un premier volet se rapporte à la manière de traiter un objet comme un tube à déformer et sa matrice de forme (aussi nommée "insert"). Un second volet est destiné à assurer, autant que possible, l'isotropie de l'onde de choc pour générer une pression qui s'exerce radialement, donc perpendiculairement à l'axe du tube à déformer.

Si le tube et sa matrice de forme sont immergés dans le même liquide, l'onde de choc produit une pression à l'extérieur du tube mais aussi à l'intérieur. Toutefois, l'onde de choc ne peut pas plaquer le tube sur sa matrice car le liquide qui est à l'intérieur du tube exerce une pression contraire. Pour pallier cet inconvénient, il y a lieu de créer, dans le bain d'immersion, deux volumes séparés. L'un dans lequel l'onde de choc va se déployer et l'autre dans lequel la résistance à l'onde de choc sera inhibée, soit par l'absence de liquide soit par la possibilité de ce dernier de s'écouler librement sous l'effet de la pression exercée à l'extérieur du tube.

La séparation entre ces deux milieux peut être assurée par exemple par le tube qui sera déformé. On peut y parvenir par exemple en bouchant ses extrémités comme l'illustre la figure 1 qui présente un tube à former 2 contenant deux inserts 1 tête bêche sur lesquels viennent s'appuyer les bouchons 3. Un arrangement qui peut aussi être avantageux dans la production de masse consiste à installer dans le tube 2 à conformer toute une série d'inserts 1 (c'est-à-dire une pluralité d'inserts), de préférence imbriqués les uns dans les autres, un exemple d'une telle configuration de pluralité d'inserts dans un tube étant donné dans la demande PCT/IB2017/055079 déposée le 23 août 2017 au nom de M. Albert Gaide. Le tube 2 en question peut alors traverser la cavité de compression/formage 5 (aussi nommée "enceinte") en passant au travers de guides cylindrique 20, 21 à peine plus grands en diamètre. Cette exécution de tube 2 traversant des guides 20, 21 est par exemple illustrée dans les figures 2 et 3. Pour autant que les guides 20, 21 soient assez longs, la chute de pression entre les extrémités de ces guides peut être suffisante pour se comporter comme s'ils étaient bouchés et ne pas perturber l'onde de choc. Des joints et/ou des dispositifs de serrage, par exemple situés sur les guides 20, 21 peuvent améliorer l'étanchéité du système. La référence 6 illustre l'arc généré par un générateur d'arc électrique dans la cavité pour créer l'onde de choc. On obtient au final un tube formé 7 qui possède la forme des inserts 1 qui est illustré en bas de la figure 1.

D'autre part, si l'onde de choc est générée en un point quelconque de l'espace contenant le liquide d'immersion, elle va envelopper le tube à déformer mais il n'est pas certain que la pression générée du côté qui lui fait front sera la même que celle qui est générée du côté qui ne lui fait pas front. En conséquence, si la compression produite par l'onde de choc n'est pas isotrope, il n'est pas certain que la déformation du tube soit radialement uniforme ce qui résulte dans des produits ayant probablement des défauts.

Pour pallier cet inconvénient il est proposé d'utiliser les propriétés qui régissent la propagation des ondes pour obtenir une isotropie de pression sur l'objet à déformer comme le tube 2. Celui-ci, contenant les inserts 1 est introduit dans la cavité 5 par un guide d'entrée 20 et quitte la cavité par un guide de sortie 21. Dans des modes d'exécution illustrés dans les figures 2 et 3 l'onde de choc est générée par un générateur d'arc électrique 22 placé près de l'axe du tube 2 à déformer de telle manière que l'onde de choc générée par la décharge électrique du générateur se déplace dans une direction proche de celle de l'axe du tube 2 à déformer. Cette onde est ensuite focalisée sur l'axe du tube au moyen d'un réflecteur concave 10, qui va concentrer la pression tout autour de la pièce à déformer 2 pour la comprimer radialement jusqu'à ce qu'elle s'appuie sur la matrice placée 1 en son centre. La cavité 5 qui est en forme de porte-voix est conçue de manière à favoriser la propagation de l'onde de choc autour du tube 2.

Une autre approche, illustrée dans les figures 4 et 5 et conduisant à un résultat semblable, consiste à générer l'onde choc dans une cavité (par exemple sphérique) extérieure 23 et de relier cette dernière à la cavité d'immersion 5 par des tubes d'ondes 24 de même longueur regroupés autour de l'objet à déformer 2 (par exemple un tube). Ils génèrent ainsi une pression radiale qui déformera le tube 2 de manière uniforme. En inclinant les tubes d'ondes 24 par rapport à l'axe de l'objet à déformer, il est enfin possible d'éviter une collision frontale des ondes de chocs provenant des différents tubes d'ondes 24.

La longueur des tubes 25 peut aussi être différente afin, par exemple, de générer des ondes décalées dans le temps. La figure 6 illustre un tube 7 conformé sur une série d'inserts 1.

Une autre approche conduisant aussi à un résultat semblable peut être réalisée en générant autour du tube 1 plusieurs ondes de chocs, soit simultanées, soit légèrement décalées dans le temps. Une autre approche, illustrée dans le mode d'exécution de la figure 7, est de générer l'onde de choc 25 par un générateur perpendiculairement à l'axe de l'objet à déformer 2 (par exemple un tube) et de disposer autour de celui-ci de réflecteurs 26 ou miroirs 27 permettant d'améliorer l'isotropie de la compression dans la cavité 5.

Dans ces diverses exécutions, hormis celle où l'onde de choc est générée dans une cavité externe 23, il est possible d'utiliser l'onde de choc réfléchie pour lancer une nouvelle décharge électrique. En synchronisant l'onde de choc réfléchie et la nouvelle décharge il est enfin possible de créer un système oscillatoire qui peut être entretenu par des décharges de moindre énergie. Le tube à déformer est alors déplacé à vitesse constante ou selon une loi différente.

Les modes d'exécution décrits le sont à titre d'exemples illustratifs et ne doivent pas être considérés comme limitatifs. D'autres modes d'exécution peuvent faire appel à des moyens équivalents à ceux décrits par exemple. Les modes d'exécution et volets de la présente invention peuvent également être combinés entre eux en fonction des circonstances, ou des moyens utilisés dans un mode peuvent être utilisés dans un autre mode.

Typiquement, comme exemple de réalisation non-limitatif, la présente invention peut être utilisée pour former des douilles de cartouches pour armes à feu à partir de tubes. D'autres réalisations sont bien sûr possibles dans le cadre de la présente invention et en utilisant le procédé et les principes décrits dans la présente demande appliqués à d'autres objets qui seront déformés sur un ou plusieurs inserts ou formes/matrices selon les principes de la présente invention.