Domaine de l'invention

La présente invention concerne un procédé de sertissage de pièces métalliques par impulsion magnétique.

Etat de la technique

Le sertissage, ou crimpage en anglais, permet d'acquérir une bonne résistance mécanique entre deux pièces assemblées. Cette technique est généralement utilisée lorsqu'il est impossible de souder des pièces entre elles, soit parce qu'elles sont constitués de métaux dissemblables, soit par crainte des effets de échauffement desdites pièces.

Une technique de sertissage connue est le formage par pression magnétique. Un tel formage consiste à mettre deux parties de pièces en vis-à- vis et à proximité d'une bobine. Un courant de forte intensité est déchargé très rapidement dans la bobine, ce qui engendre, au niveau de la zone de vis-à-vis, une pression magnétique sur une des pièces qui vient se plaquer contre l'autre pièce, permettant ainsi de sertir à haute vitesse une pièce sur une autre pièce.

La demande de brevet FR2632218 illustre cette technique de sertissage. Selon cette demande de brevet, une paroi d'une des pièces comporte des gorges ou bosses, ce qui entraine une variation d'épaisseur de la paroi de ladite pièce. Ainsi, en appliquant un champ magnétique, une pression est exercée sur la paroi de la pièce bosselée, qui vient s'appliquer sur la paroi de la seconde pièce. La seconde pièce vient épouser les gorges ou bossages de la première pièce, ce qui permet de renforcer la résistance mécanique de l'ensemble.

Cependant, au moins une des pièces présentant une variation de l'épaisseur de sa paroi, cette technique n'est donc utilisable que sur des pièces présentant une épaisseur initiale relativement conséquente pour y insérer des gorges, sous peine de diminuer la résistance mécanique de la pièce à sertir. Ainsi, cette technique est difficilement applicable au sertissage de pièces tubulaires car ces pièces tubulaires sont généralement de faible épaisseur. De plus, l'épaisseur de la paroi d'une pièce est généralement définie par rapport à une caractéristique technique, mécanique, électrique ou autre, que l'on souhaite apporter à la pièce. Ainsi, dans le cas d'un matériau de faible résistance mécanique, la variation d'épaisseur des parois des pièces à sertir risque d'entraîner une déchirure. Dans le cas d'un matériau présentant une faible conductivité électrique, l'épaisseur de peau dans lequel passe le courant peut être supérieure à l'épaisseur de la pièce, ce qui réduit l'efficacité du sertissage magnétique. Une réduction de l'épaisseur des parois des pièces n'est donc pas souhaitée.

Exposé de l'invention

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients.

La présente invention a notamment pour but d'apporter une solution efficace permettant de sertir des pièces de faible épaisseur, notamment tubulaire, tout en augmentant la résistance mécanique de l'article obtenu par un tel sertissage et en lui conservant une bonne étanchéité.

Par pièces de faible épaisseur, on entend des pièces comportant une paroi présentant une épaisseur comprise entre 0.1 et 2mm, de préférence entre 0,4 et 2mm et plus préférentiellement encore entre 0,4 et 1 mm.

L'invention concerne ainsi un procédé de sertissage de pièces métalliques utilisant le formage par pression magnétique et consistant à mettre en vis-à-vis une partie d'une première pièce et une partie d'une seconde pièce et à soumettre une zone de vis-à-vis entre les deux pièces à sertir à un champ magnétique qui exerce une pression sur une paroi de l'une des pièces et l'applique étroitement contre une paroi de l'autre pièce. Le procédé comporte une étape de déformation locale d'une pièce, sans variation d'épaisseur de la paroi de ladite pièce, au niveau de la zone de vis-à-vis des pièces à sertir.

Par déformation locale, on entend que la déformation de la pièce ne dépasse pas de la zone de vis-à-vis, lorsque ladite pièce est positionnée en vis-à-vis d'une autre pièce pour ensuite les sertir ensemble et former un article serti.

Ainsi, lorsque la zone de vis-à-vis est soumise au champ magnétique assurant le formage par pression, les deux pièces viennent s'appliquer étroitement l'une contre l'autre par déformation de la pièce dite non déformée sur la pièce dite déformée.

Un tel procédé permet, de part l'étape de déformation de l'une des pièces sans variation d'épaisseur de la paroi, permet de rigidifier localement la liaison entre lesdites deux pièces, mais également d'améliorer la tenue en traction de liaison entre les deux pièces et d'améliorer l'étanchéité entre les deux pièces.

Un tel procédé permet également d'augmenter la surface de contact entre les pièces et d'améliorer la tenue en traction de la liaison entre les deux pièces.

Un tel procédé permet de sertir des pièces de forme planes, mais préférentiellement des pièces tubulaires.

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

Dans des modes de mises en œuvre préférés, l'étape de déformation locale de la pièce est réalisée simultanément à l'étape d'application des pièces l'une contre l'autre.

Dans des modes de mises en œuvre préférés, l'étape de déformation locale de la pièce est réalisée préalablement à l'étape d'application des pièces l'une contre l'autre.

Dans des modes de mises en œuvre préférés, le procédé de sertissage comporte une étape de déformation globale des pièces, réalisée de préférence simultanément à l'étape d'application des pièces l'une contre l'autre et ou à l'étape de déformation locale de la pièce.

Dans des modes de mises en œuvre préférés, lorsque les pièces sont tubulaires, le champ magnétique est exercé depuis l'extérieur.

Dans des modes de mises en œuvre préférés, lorsque les pièces sont tubulaires, le champ magnétique est exercé depuis l'intérieur de la pièce tubulaire présentant le plus petit diamètre.

L'invention est également relative à un système de sertissage magnétique pour la mise en œuvre du procédé de sertissage selon au moins l'un de ses modes de mise en œuvre. Le système de sertissage magnétique comporte une unité de stockage susceptible de stocker de l'énergie électrique, une bobine configurée pour et destinée à créer un champ magnétique en direction des pièces à sertir. Le système de sertissage magnétique comporte un moyen de déformation d'une des parois des pièces.

Dans un mode de réalisation, le moyen de déformation présente un relief en saillie ou en creux, qui permet avantageusement de déformer localement l'une des pièces.

Dans un mode de réalisation, le moyen de déformation est une pièce cylindrique, de préférence avec une section circulaire ou polygonale. La forme de la section permet avantageusement la déformation globale des deux pièces.

L'invention est également relative à un article serti obtenu à partir du système de sertissage magnétique suivant au moins l'un de ses modes de réalisation.

Présentation des figures

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés :

La figure 1 représente schématiquement une vue en coupe d'un système de sertissage magnétique, selon un premier mode de réalisation de l'invention,

La figure 2 représente schématiquement une vue en coupe d'un système de sertissage magnétique selon un autre mode de réalisation de l'invention,

Les figures 3A et 3B illustrent une vue en demi section de l'étape de positionnement des pièces et l'étape de sertissage de deux pièces, à partir d'un premier exemple de moyen de déformation du système de sertissage magnétique de la figure 2,

Les figures 4A et 4B illustrent une vue en demi section de l'étape de positionnement des pièces et l'étape de sertissage de deux pièces, à partir d'une variante du premier exemple de moyen de déformation du système de sertissage magnétique de la figure 2, Les figures 5A et 5B illustrent une vue en demi section de l'étape de positionnement des pièces et l'étape de sertissage de deux pièces, à partir d'une autre variante du premier exemple de moyen de déformation du système de sertissage magnétique de la figure 2.

Les figures 6A et 6B illustrent une vue de face et une vue en perspective d'un système de sertissage magnétique, selon un autre mode de réalisation de l'invention,

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

L'invention est à présente décrite de manière détaillée dans le cas d'un sertissage de deux pièces tubulaires 1 , 2. L'invention est également applicable au sertissage de pièces non tubulaires, sans se départir du cadre de l'invention.

La figure 1 décrit un système 10 de sertissage magnétique pour obtenir le formage magnétique de deux pièces 1 , 2 selon un premier mode de réalisation.

Les deux pièces sont réalisées à partir d'un matériau métallique.

Le système 10 de sertissage magnétique comporte en série une unité de stockage 5, un commutateur 6 et une bobine 4.

L'unité de stockage 5 est configurée pour et destinée à emmagasiner une forte énergie, par exemple de l'ordre de quelques milliers de joules.

Dans un exemple de réalisation, l'unité de stockage 5 est une batterie de condensateurs.

La bobine 4 présente une section annulaire, d'axe de rotation 7.

La bobine 4 est configurée pour et destinée à créer un champ magnétique dans un espace délimité.

Dans un mode de réalisation, la bobine 4 comporte un concentrateur de champs pour concentrer le champ magnétique au niveau de la zone à sertir.

Les deux pièces à sertir 1 , 2 sont disposées à l'intérieur de la bobine annulaire.

Une première pièce, la pièce 1 sur la figure 1 , présente un diamètre sensiblement supérieur au diamètre de la seconde pièce, la pièce 2 sur la figure 1 , de sorte que la seconde pièce pénètre dans la première pièce sans difficulté. Une zone 9 dite de vis-à-vis entre les deux pièces est créée où sera réalisé le sertissage.

Chacune des pièces tubulaires 1 , 2 présente une paroi 1 1 , 21 d'épaisseur respective e1 , e2, sensiblement constante.

De préférence, la zone de vis-à-vis 9 est située au niveau des extrémités de chacune des deux pièces 1 , 2, comme illustré sur les figures.

La première pièce 1 présente un diamètre inférieur au diamètre de la bobine annulaire.

Dans un premier mode de réalisation, une pièce est préformée avec une déformation locale 8 dans la zone de vis-à-vis, sans variation d'épaisseur de la paroi de ladite pièce.

De préférence, la pièce dite déformée est la pièce la plus éloignée de la bobine 3, en l'occurrence, la seconde pièce 2 sur la figure 1 .

Le procédé de formage est le suivant : l'unité de stockage 5 emmagasine une forte énergie. Lors de la fermeture du commutateur 6, cette énergie est ensuite déchargée très rapidement, de l'ordre de quelques microsecondes sur la bobine 4. Le passage du courant dans la bobine 4 crée un champ magnétique très élevé qui se transforme en pression sur les deux pièces tubulaires 1 , 2. Sous l'effet de la pression, la première pièce 1 vient percuter la seconde pièce 2 à très grande vitesse, par exemple de l'ordre de quelque centaine de mètre par seconde, et vient épouser la forme de la seconde pièce 2. La première pièce 1 adopte, dans la zone de vis-à-vis, une forme complémentaire à la seconde pièce 2, avec la déformation. La première pièce 1 est alors sertie directement sur la seconde pièce déformée 2. Cette déformation locale 8 de la seconde pièce 2 permet d'augmenter la surface de contact entre les deux pièces tubulaires, d'améliorer la tenue en traction de la liaison entre les deux pièces tubulaires et aussi d'améliorer l'étanchéité entre les deux pièces tubulaires.

Dans un mode amélioré de réalisation, illustré figures 2 à 5B, le système 10 de sertissage magnétique comporte un moyen de déformation 3. Aucune des pièces tubulaires 1 , 2 ne présente de déformation locale dans la zone de vis-à-vis. Les deux pièces à sertir sont disposées de telle sorte que la zone de vis-à-vis 9 se situe entre le moyen de déformation 3 et la bobine 4.

Dans un mode de réalisation du moyen de déformation, ledit moyen de déformation est une enclume 3, de forme tubulaire ou annulaire et présente un diamètre inférieur au diamètre de la seconde pièce 2, de sorte à pouvoir être inséré dans la seconde pièce 2.

L'enclume 3 comporte sur une surface périphérique un relief 31 .

Le relief 31 présente une hauteur h définie selon un axe perpendiculaire à l'axe de rotation 7 de la bobine 4, dit axe radial, et une largeur I selon un axe parallèle à l'axe de rotation 7.

Dans un exemple de réalisation, tel qu'illustré sur la figure 3A et 4A, le relief 31 se présente sous forme d'une protubérance radiale 31 a, 31 b. De préférence, la protubérance radiale 31 a présente une hauteur h comprise entre 1 .5 et 3 fois l'épaisseur e2 de la paroi 21 de la seconde pièce 2 et une largeur I comprise entre 2 et 4 fois l'épaisseur e2 de la paroi 21 de la seconde pièce 2.

Dans une variante, la protubérance radiale 31 b présente une hauteur h comprise entre 1 .5 et 3 fois l'épaisseur e2 de la paroi 21 de la seconde pièce 2 et une largeur I comprise entre 4 et 9 fois l'épaisseur e2 de la paroi 21 de la seconde pièce 2.

Dans un autre exemple de réalisation, tel qu'illustré sur la figure 5A, le relief se présente sous forme d'une gorge radiale 31 c. De préférence, la gorge radiale 31 c présente une hauteur comprise entre 1 .5 et 3 fois l'épaisseur e2 de la paroi 21 de la seconde pièce 2 et une largeur I comprise entre 2 et 9 fois l'épaisseur e2 de la paroi 21 de la seconde pièce 2.

Dans un autre mode de réalisation non représenté, l'enclume 3 comporte une succession de reliefs 8a, 8b, 8c, de forme identique ou différente.

Lorsque la zone de vis-à-vis 9 est soumise au champ magnétique assurant le formage par pression, les deux pièces tubulaires 1 , 2 sont plaquées contre l'enclume 3 et viennent épouser la surface périphérique de l'enclume. Elles adoptent donc, au niveau du relief 31 , 31 a, 31 b, 31 c de l'enclume 3, une forme complémentaire audit relief, comme illustré sur les figures 3B, 4B et 5B. Ceci permet de rigidifier localement la liaison entre les pièces tubulaires, d'augmenter la surface de contact entre les pièces tubulaires et d'améliorer la tenue en traction de la liaison entre les deux pièces tubulaires.

Les pièces tubulaires 1 et 2 sont déformées lors du sertissage tandis que l'enclume 3 conserve sa forme initiale, pour une utilisation ultérieure.

Dans un autre mode de réalisation représenté en figures 6A et 6B, l'enclume 3 comporte une section hexagonale. L'enclume 3 présente, sur chacune des faces radiales de la surface périphérique, un relief 31 , 31 a, 31 b, 31 c, de forme identique ou différente. Lorsque la zone de vis-à-vis 9 est soumise au champ magnétique assurant le formage par pression, les deux pièces tubulaires 1 , 2 sont plaquées et viennent épouser la surface périphérique de l'enclume. Elles adoptent donc au niveau de chaque face radiale une forme complémentaire à ladite face radiale. Ceci permet simultanément de déformer globalement les deux pièces tubulaires 1 , 2 sur l'enclume en leur donnant une section hexagonale, et de sertir efficacement lesdites deux pièces tubulaires grâce à la déformation locale au niveau du relief 31 , 31 a, 31 b, 31 c. Ainsi, le procédé de sertissage comporte une étape supplémentaire, simultanée, de formage de pièces tubulaires 1 et 2.

Dans l'ensemble des figures proposées, les pièces tubulaires 1 , 2 sont disposées concentriquement à l'intérieur de la bobine 4, avec la présence ou non de l'enclume 3, et le champ magnétique est appliqué sur les pièces tubulaires depuis l'extérieur.

Il est également possible, sans se départir du cadre de l'invention, d'envisager que la bobine 4 est disposée concentriquement à l'intérieur de la pièce tubulaire présentant le plus petit diamètre et le champ magnétique est appliqué sur les pièces depuis l'intérieur. La seconde pièce viendra heurter la première pièce.

Dans ce cas, et dans le mode de réalisation avec l'enclume, ladite enclume sera disposée autour de la pièce tubulaire présentant le plus grand diamètre.

De préférence, ladite enclume comporte un dispositif d'accroché, par exemple de type filetage, crochet ou œillet.