Domaine technique

[0001] La présente divulgation concerne la mise en forme à grande vitesse de matériaux en plaque ou en tôle, notamment pour permettre l'obtention de rabats ou rebords de raidissement. L’invention se rapporte plus particulièrement à un dispositif et à un procédé de formage dynamique/sous haute énergie d’une tôle électriquement conductrice, utilisant un amortissement magnétique.

Arrière-plan technologique

[0002] Dans les méthodes conventionnelles de déformation de plaques où tôles métalliques, il est connu de réaliser des pliages contre des outillages de formage rigide, avec le bord à plier qui dépasse de la matrice pour permettre son pliage. Lorsqu’un pliage à grande vitesse est souhaité, notamment par explosion (utilisant la haute pression dynamique d’une onde de choc) ou par impulsion magnétique avec utilisation d'un courant pulsé transmis dans un inducteur (permettant l'obtention de forces de Lorentz appliquées dans la tôle), le bord se plie. En pratique, la tôle est maintenue fixement contre une face de support prévue sur la matrice, puis la partie de bord qui dépasse est projetée sur une autre face de la matrice, par exemple une face d’impact transversale à la face de support.

[0003] Ce procédé permet de produire des pièces légères et rigides en trois dimensions, par exemple disposant de raidisseurs, ce qui est très bien adapté pour certaines pièces utilisées dans le domaine aéronautique. Le document WO 2020/254541 A1 décrit un exemple de formage applicable pour des grandes pièces électriquement conductrices de taille et géométrie variable, avec un temps de formage court. Il existe cependant des problèmes liés à la vitesse, à l’impact, de la partie pliée contre la face d’impact de la matrice, ce qui conduit à des vibrations importantes dans la partie ainsi projetée. Des observations expérimentales ont montré que les oscillations de la tôle sont telles que celle-ci peut se déformer plastiquement. Il en résulte inévitablement un défaut de mise en forme, avec typiquement un retrait ou écartement par rapport à la face d’impact.

[0004] Ce type de défaut peut se rencontrer plus généralement dans les méthodes de formage sous haute énergie, qui sont des méthodes dans lesquelles le formage s’opère à de vitesses extrêmement élevées, typiquement supérieures à plusieurs dizaines de mètres par seconde. On peut citer notamment le formage par décharge ultra rapide d'énergie électrique emmagasinée (formage électro-hydraulique ou électromagnétique), le formage par explosion, le formage par expansions de gaz comprimé.

[0005] Le phénomène de rebond contre la face d’impact/limitation de déplacement de la matrice peut engendrer un angle de déviation de l'ordre de 10° par rapport à l’extension de la face d’impact : cela constitue souvent un défaut de mise en forme significatif, qu’il n’est pas aisé d’anticiper. Le matériau soumis à une telle projection peut en outre présenter des zones tordues et/ou un défaut de planéité et de rectitude s’il s'agit d'un bord rectiligne. Dans le cas particulier d'un pliage par impulsion magnétique, la qualité du formage peut en outre dépendre fortement de l'adaptation de l'inducteur. Si l'inducteur n'est pas parfaitement adapté, la tôle peut se plier de façon non uniforme ce qui conduit là encore à des défauts de mise en forme (voir la problématique de déformations inhomogènes mentionnée dans le document WO 2020/254541 A1 ).

[0006] Il existe ainsi un besoin pour un dispositif de formage permettant d'obtenir une meilleure déformation de pièces électriquement conductrices, de façon répétable dans un procédé compatible avec une haute cadence de production, impliquant un temps de formage court.

Résumé

[0007] Afin d’améliorer la situation, il est proposé un dispositif de formage d’une tôle ou pièce électriquement conductrice, adapté pour déformer, en particulier plier, une première partie de la tôle ou pièce par rapport à une autre partie, dite deuxième partie, de la tôle ou pièce, le dispositif comprenant :

- un organe à décharge d’énergie apte à générer une force de poussée ou répulsion suivant une direction déterminée ;

- des moyens (premiers moyens de support) apte à maintenir la tôle ou pièce dans une disposition suivant un plan de référence, qui est une disposition en travers de la direction déterminée ;

- une matrice, située du côté opposé à l’organe à décharge d’énergie par rapport au plan de référence, la matrice présentant au moins une face d’impact pour une limitation de déplacement, permettant à la matrice de former une butée pour la tôle ou pièce, en délimitant une région de réception dans laquelle au moins la première partie est déplacée ; et

- un moyen/agencement générateur de champ magnétique configuré pour constituer un système de freinage à courants de Foucault, ledit moyen ou agencement étant disposé du même côté que la matrice par rapport au plan de référence et adapté pour être actif et/ou activé pendant la génération de ladite force.

[0008] Par ces dispositions, il est permis de réaliser un amortissement magnétique s’opposant à un effet de rebond de la première partie (par exemple une partie de bord) contre la face d’impact/ face de formage, grâce aux forces de Lorentz qui s’appliquent dans le matériau électriquement conducteur de la première partie de bord. La pression d’impact est atténuée et limite les problèmes de vibrations indésirables.

[0009] La partie de bord ainsi déplacée peut ainsi être ralentie dans la phase d’approche de la face d’impact/ de formage et atteindre sa position finale avec le minimum de torsion, ce qui peut permettre d’épouser au mieux le profil de la face de formage. La partie de bord, mobile dans le champ magnétique ainsi généré, est soumise à des courants de Foucault et donc à des forces de Lorentz qui vont s'opposer au mouvement de celle-ci à proximité de la face de formage de la matrice. Ces forces peuvent agir dans les deux sens en cas de rebond sur la face d’impact : avant l’impact pour un effet de répulsion et immédiatement après l’impact pour un effet d’attraction/collage magnétique.

[0010] Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en oeuvre, indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :

- l’organe à décharge d’énergie peut être un inducteur, dans lequel un courant est déchargé ;

- l’organe de décharge d’énergie est conçu et agencé pour générer une poussée sous l’effet d’une action électromagnétique, en formant un inducteur dont la partie inductive est de préférence réalisée d’un seul bloc, la partie inductive permettant d’induire un courant induit dans la tôle ou pièce électriquement conductrice ;

- l’organe de décharge d’énergie comporte une première borne d’alimentation et une deuxième borne d’alimentation ;

- au moins une partie inductive connecte électriquement la première borne d’alimentation et la deuxième borne d’alimentation.

- l’au moins une partie inductive s’étend/est disposée, au moins pour partie, parallèlement au plan de référence, la partie inductive étant destinée à induire un courant induit dans la tôle ou pièce électriquement conductrice.

- la matrice comporte une arête ou région de transition entre deux faces qui forment entre elles un angle d’intersection, l’une au moins des deux faces appartenant à la face d’impact.

- la matrice inclut et/ou permet de délimiter un espace interne creux, afin de loger un organe magnétique.

- plusieurs espace internes creux sont prévus, chacun pour loger un organe magnétique correspondant.

- au moins un espace interne creux débouche extérieurement par une face de la matrice qui est distincte de la face d’impact.

- un au moins des espaces internes creux débouche extérieurement au niveau de la face d’impact.

- l’organe magnétique logé dans la matrice appartient à ou constitue l’agencement générateur de champ(s) magnétique(s).

- la matrice consiste en un bloc rigide, de préférence à base d’un acier, en particulier un acier doux.

[0011] Dans des options, l’agencement peut présenter une ou plusieurs des particularités suivantes :

- l’agencement générateur de champ magnétique est distribué le long de la face d’impact, par exemple en présentant un côté dit proximal (proche de la face d’impact/région de réception de la première partie déformée) qui fait face à la première partie de la tôle ou pièce lorsque la première partie est projetée contre la face d’impact, sachant qu’un ou plusieurs organes magnétiques qui font partie de l’agencement sont placés de façon à former ledit côté proximal à moins de 4 mm d’une surface extérieure, préférentiellement plane, de la face d’impact.

- la face d’impact s’étend transversalement par rapport au plan de référence.

- la face d’impact est sensiblement lisse.

- la face d’impact inclut ou se décompose en une première face, transversale (face principale) par rapport au plan de référence, et une deuxième face additionnelle (face secondaire) qui prolonge et forme un angle non plat par rapport à la première face.

- le côté proximal correspond à une ou plusieurs faces sensiblement planes dont l’une au moins s’étend parallèlement à la face d’impact.

- au moins un organe magnétique présente, parallèlement à la face d’impact, une surface ou extrémité active correspondant à un côté ou extrémité d’un bobinage, la surface active étant allongée suivant une direction d’extension parallèle au plan de référence.

- au moins un organe magnétique présente un côté ou extrémité d’un bobinage définissant une direction d’un champ magnétique, selon une direction sensiblement parallèle au plan de référence.

- la surface ou extrémité active d’un des organes définit optionnellement une extrémité allongée, éventuellement rectangulaire, qui présente une hauteur, mesurée perpendiculairement au plan de référence, qui est au moins deux fois plus petite qu’une longueur de l’extrémité allongée (ce type d’allongement peut permettre d’appliquer l’effet de freinage sur la longueur du bord à plier ou partie allongée à déformer).

- une pluralité d’organe magnétiques est prévue avec des organes magnétiques décalés les uns des autres suivant une direction d’écartement qui est une direction parallèle au plan de référence.

[0012] Selon une forme de réalisation, la matrice présente une forme concave où se situe la face d’impact. Eventuellement, la forme concave est délimitée par une première section de paroi de la matrice et une deuxième section de paroi de la matrice, en débouchant au travers d’une région de bordure permettant à la matrice de supporter la tôle ou pièce parallèlement au plan de référence.

La première section de paroi et la deuxième section de paroi peuvent être séparées l’une de l’autre par une ligne ou zone de fond de la forme concave, de préférence en formant entre elles un angle inférieur à 180°.

[0013] Au moins dans des exemples utilisant un conduit ou utilisant une forme concave avec deux parties/sections de paroi se rejoignant dans une zone de fond, l’agencement générateur de champ magnétique peut comprendre : - un premier organe magnétique agencé sur ou dans la première section de paroi ; et

- un deuxième organe magnétique agencé sur ou dans la deuxième section de paroi.

Ceci peut permettre de réaliser le freinage dans deux zones distinctes, non alignées/correspondant à des sections de la matrice qui diffèrent dans leur profil.

[0014] Optionnellement, la première section de paroi et la deuxième section définissent des portions respectives, chacune sensiblement plane, de la face d’impact, qui forment un angle d’intersection, lequel se situe dans une plage d’angles entre 15° et 120°, de préférence dans une plage d’angles entre 60° et 110° (angle mesuré intérieurement dans la cavité/forme concave).

[0015] Selon une particularité, la matrice peut délimiter une cavité ou conduit apte à recevoir au moins la première partie afin de permettre de former un rebord annulaire dans la tôle ou pièce, la face d’impact étant tubulaire. Typiquement, l’agencement générateur de champ magnétique présente des organes magnétiques distribués de façon annulaire autour de la cavité ou conduit pour constituer le système de freinage à courants de Foucault.

[0016] La ou les parties magnétiques de l’agencement peuvent inclure une ou plusieurs des particularités suivantes :

- l’agencement générateur de champ magnétique comprend au moins un organe magnétique, de préférence un aimant permanent, fonctionnellement associé à une portion cible, par exemple plane, de la face d’impact et générant des lignes de champ qui sont dirigées vers l’extérieur depuis la face d’impact, en étant orientées vers la la tôle ou pièce, par exemple perpendiculairement à la portion plane de la face d’impact.

- l’agencement générateur de champ magnétique comprend un électro-aimant, fonctionnellement associé à une portion cible, par exemple plane, de la face d’impact et générant des lignes de champ ; celles-ci peuvent être dirigées parallèlement à la portion plane de la face d’impact.

[0017] Il est également proposé un procédé de formage dynamique d’une tôle ou pièce électriquement conductrice, permettant de limiter le risque de déformation indésirable. Ce procédé, qui prévoit la déformation d’une partie de la tôle ou pièce, est mis en oeuvre par un dispositif de formage tel que présenté plus haut, le procédé comprenant les étapes consistant essentiellement à :

- générer la force de poussée ou répulsion suivant la direction déterminée, en utilisant l’organe de décharge d’énergie, de façon à mettre en mouvement et projeter au moins la première partie de la tôle ou pièce en direction de la face d’impact prévue dans la matrice du dispositif ;

- utiliser l’agencement générateur de champ magnétique, par exemple disposé le long de la face d’impact en étant fonctionnellement associée à la matrice, pour ralentir la première partie au fur et à mesure qu’elle s’approche de la face d’impact, par l’agencement générateur de champ magnétique qui constitue un système de freinage à courants de Foucault.

[0018] Lors du procédé, une configuration pliée de la tôle ou pièce est ainsi obtenue par un pliage de la première partie par rapport à la deuxième partie, avec une déformation qui peut être maîtrisée malgré la très grande vitesse de déplacement initiale, par exemple supérieur à 10 ou 20 mètres par seconde. Il est par exemple prévu une configuration non parallèle de la face d’impact par rapport au plan de référence suivant lequel s’étend la tôle ou pièce avant déformation.

Dans des options, la vitesse de projection/ poussée peut être comprise entre 5 et 100 m/s.

[0019] Selon une particularité, la première partie est une partie de bord, qui est sélectivement déplacée sans déplacement de la première partie (maintenue en contact avec une face de support frontale de la matrice, distincte de la face d’impact).

Par ailleurs, l’épaisseur de la tôle peut être inférieure ou égale à 4 mm. Une épaisseur de tôle inférieure ou égale à 2 ou 3 mm peut être prévue dans chacune des parties (première et deuxième partie), ou éventuellement seulement dans la partie déplacée.

[0020] L’agencement peut inclure un ou plusieurs aimants permanents, avec éventuellement une distribution discontinue. En variante ou en complément, il peut aussi être prévu au moins un électro-aimant. Un électro-aimant est par exemple situé contre ou dans la matrice, en étant alimenté par une ligne d’alimentation situé à distance, éventuellement à l’opposé, de la face d’impact. L’électro-aimant peut être actif/activé pendant la génération de la force ou avant de démarrer le déplacement de la première partie de la pièce.

Brève description des dessins

[0021] D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :

La figure 1 est une représentation schématique d'un système de formage comprenant un dispositif de formage pourvu d’une source de champ magnétique dans la matrice.

Les figures 2A et 2B sont des vues en coupe longitudinale, illustrant schématiquement un exemple de formage, respectivement avant et après déformation de la tôle, sans moyens de prévenir les déformations élastiques dues à un effet de rebond.

La figure 3 est une vue similaire à la figure 2B, illustrant le pliage de tôle obtenu avec un effet de freinage magnétique permis par des organes magnétiques prévue du côté de faces d'impact de la matrice.

La figure 4 montre, schématiquement, l’obtention d’une force de répulsion (partie (A)) et respectivement d’une force d’attraction (partie (B), plus à droite) induite par le mouvement de la partie pliée dans le champ magnétique.

La figure 5 illustre un exemple, non limitatif, d’implantation d’aimants permanents dans une matrice ainsi que l’allure des courants induits dans la partie déformée/projetée vers la matrice en se déplaçant à une vitesse v.

La figure 6 montre un exemple, non limitatif, d’implantation d’électro-aimants dans une matrice ainsi que l’allure des courants induits dans la partie déformée/projetée vers la matrice en se déplaçant à une vitesse v.

La figure 7 est une vue en coupe illustrant schématiquement une déformation d’une plaque ou tôle sous l’action combinée de la force de poussée d’un organe générateur de poussée, tel qu’un inducteur par exemple, et des forces Lorentz induites par le champ magnétique associé à l’agencement d’organes magnétiques prévu sur l’arrière de la face d’impact, ici annulaire.

Description des modes de réalisation

[0022] Il est exposé ci-après, de façon détaillée, plusieurs exemples de modes de réalisation non limitatifs. Sur les différentes figures, des références identiques indiquent des éléments identiques ou similaires.

[0023] En référence à la figure 1 , il est présenté un dispositif de formage 1 destiné à déformer une pièce électriquement conductrice 2, par exemple sous forme de tôle ou plaque. La pièce ou tôle 2 à déformer est par exemple initialement plane ou déjà pourvue d’une structure en trois dimensions. La partie 2a à déformer est typiquement peu épaisse, avec une épaisseur maximale inférieure ou égale à 4 mm par exemple, éventuellement d’environ 2 mm ou moins.

[0024] Le dispositif de formage 1 comprend une source d’alimentation électrique 10 et un bloc ou partie de mise en forme 11 comprenant une matrice 12, un inducteur 14 et un support 16 configuré pour supporter l’inducteur 14. Dans des variantes, l’inducteur 14, le support 16 et la source d’alimentation associée 10 sont remplacés par un système à explosion.

[0025] La partie de mise en forme 11 , par exemple fixe/rendue statique, permet de guider la déformation. Pour cela, la matrice 12 inclut une face d’impact 24. Le dispositif 1 peut être configuré pour déformer, ici par induction, une partie 17 d’extrémité ou de bordure de la pièce 2 suivant la direction de la flèche 18. Selon l’exemple de la figure 1 , la partie de formage 11 est configurée pour rabattre par induction la partie 17 vers la matrice 12. Plus généralement, on peut prévoir tout organe (tel qu’un inducteur 14 ou autre assemblage) à décharge d’énergie apte à générer une force de poussée ou répulsion suivant une direction déterminée qui correspond à un déplacement rapide de la partie à déformer de la pièce 2.

[0026] En référence à la figure 2A, 4 ou 8, il est compris que la direction générale initiale de propulsion peut correspondre à un direction déterminée A, qui peut être perpendiculaire au plan P, dit plan de référence, suivant lequel s’étend la pièce 2, ici sous forme de pièce en tôle ou plaque analogue. L’organe à décharge d’énergie est apte à générer une force F1 de poussée ou répulsion suivant la direction déterminée A. En pratique lorsque la matrice 12 présente un bord, coïncidant avec le plan P, pour délimiter un évidement de la matrice 12 ou un bord d’extrémité (formant une région de bordure RB au-delà de laquelle la pièce ne repose plus sur la matrice 12), la force F1 permet de déformer une partie 2a de la pièce 2 qui se plie suivant la géométrie des faces de matrice 12. Aussi, un pliage peut être réalisé pour la partie 17 ou 2a, à environ 90° ou avec tout angle adéquat pour épouser la surface externe S24 (voir la figure 8) de la matrice 12, au niveau de la face d’impact 24. La flèche 18 associée à la partie 22a déformée peut correspondre à mouvement de rotation, par exemple lorsqu’une partie 2b de la tôle, complémentaire de la partie 2a, reste maintenue fixe. Seule la partie 2a initialement en regard de la surface de l’inducteur 14 (ici une surface supérieure 26 de la partie inductive) et décalé par rapport à la zone de siège/support définie par la matrice 12, peut être déplacée.

[0027] Dans des exemples de réalisation, comme visible sur les figures 1 , 4 et 8, le pliage se fait, continûment suivant une ligne de pliage qui est sensiblement en recouvrement sur/le long de la zone de la bordure PB au-delà de laquelle la pièce 2 ne repose plus sur la matrice 12. Dans d’autres exemples et comme illustré sur la figure 3 notamment, le pliage peut se faire continûment suivant une ligne de pliage qui est sensiblement en recouvrement d’une ligne ou zone d’intersection 7 entre deux sections de paroi, en pente pour converger vers la ligne ou zone d’intersection. Ces deux sections, appartenant à la matrice 12, sont situées du même côté par rapport au plan de référence P.

[0028] Selon un exemple, l’organe est un inducteur 14. Dans ce cas, le plan P de référence peut être est parallèle aux directions respectivement longitudinales L et transversale T de la partie inductive de l’inducteur 14. Ce dernier peut éventuellement être mis en place à l’intérieur d’un support d’enveloppement (non représenté) ajusté à la forme de l’inducteur 14. Cela permet d’éviter une quelconque déformation de l’inducteur 14 lors de son utilisation. Le principe de formage par induction ne sera pas rappelé ici (il est schématiquement représenté sur la deuxième figure (2) du document WO 2020/254551 ). L’inducteur 14 peut comporter, comme visible par exemple sur la figure 1 :

- une première borne d’alimentation 14a associé à une première ligne de conduction 20 ;

- une deuxième borne d’alimentation 14b, par exemple associée à une deuxième ligne de conduction 22 ; et

- au moins une partie inductive connectant électriquement la première borne d’alimentation 14a et la deuxième borne d’alimentation 14b en étant disposée parallèlement au plan de référence P.

La partie inductive permet d’induire un courant induit dans la tôle ou pièce 2 électriquement conductrice, éventuellement en transportant un courant d’alimentation selon une direction longitudinale L. [0029] Lors des changements de direction et d’intensité du courant d’alimentation de cet inducteur 14, un champ électromagnétique est généré. Le champ électromagnétique impose une force de Lorentz F sur la pièce électriquement conductrice 2. Le champ magnétique, généré dans l’inducteur 14 par les changements du courant d’alimentation, est susceptible d’induire un courant induit h dans la pièce électriquement conductrice 2, ce qui génère la force de Lorentz F1 susceptible de déformer la pièce électriquement conductrice 2 selon la direction de cette force de Lorentz F1 , qui correspond ici à la direction déterminée A. La direction de la force de Lorentz F1 en un point défini est perpendiculaire à la direction du champ magnétique en ce point défini et perpendiculaire à la direction du courant induit en ce point défini. Sur les dessins, la direction A est parallèle à la direction verticale V. Bien entendu, une autre orientation est permise pour cette direction A, qui dépend notamment de l’orientation prise par la tôle/pièce 2 et la matrice 12 juste avant la génération de la force F1.

[0030] Bien entendu, la géométrie de l'inducteur 14 et celle de la matrice 12 peuvent être largement adaptées selon les besoins. En se référant à nouveau à la figure 1 , la source d’alimentation électrique 10 est configurée pour générer le courant d’alimentation. Par exemple, la source d’alimentation électrique 10 est une source de courant configurée pour générer un courant variable au cours du temps. En particulier, l’alimentation électrique 10 est configurée pour générer un courant sinusoïdal, optionnellement un courant sinusoïdal avec un amortissement exponentiel.

[0031] Dans des options, la source d’alimentation électrique 10 peut être configurée pour générer des courants présentant un gradient fort, tel qu’une décharge de l’énergie d’un joule en 1 ps. La source d’alimentation 10 comprend par exemple une capacité (non représentée) destinée à être déchargée lors de l’induction du courant d’alimentation.

Région de réception délimitée par la matrice

[0032] Dans le dispositif de formage 1 , la partie de mise en forme 11 peut participer au maintien initial de la tôle ou pièce 2 suivant un plan, ici le plan de référence P. Plus généralement, le dispositif 1 dispose de premiers moyens de support pour le maintien de la tôle ou pièce 2 dans une disposition accolée contre une première face et/ou région de bordure (RB) de la matrice 12. Le support 16 constitue des deuxièmes moyens de support qui permettent de disposer l’inducteur 14 en regard d’une région de la tôle ou pièce qui est à l’écart des premiers moyens de support.

[0033] En référence à la figure 1 , la partie de mise en forme 11 permet de délimiter une région de réception dans le cadre d’un premier mode de réalisation, en présentant :

- une face d’impact 24 prévue sur la matrice ;

- une zone périphérique ou ouverture d’accès, dans laquelle la tôle ou pièce 2 peut s’engager (en particulier la partie déformée 2a) pour suivre la trajectoire 18 jusqu’à une position rabattue le long de la face d’impact 24 qui sert de butée empêchant la partie déformée de poursuivre sa trajectoire au-delà de la surface S24 de la face d’impact 24.

La matrice 12 peut présenter une arête ou région de transition 4 entre deux faces (ici des faces externes de la matrice 12) qui forment entre elles un angle d’intersection. L’une au moins des deux faces appartient à la face d’impact 24.

[0034] Dans ce premier mode de réalisation, il peut être simplement prévu de former un bord à une extrémité de la tôle où pièce 2, de sorte que la région de réception se situe latéralement/sur un côté dans la partie de mise en forme 11 . Dans ce cas il suffit de rabattre la partie 2a sur un côté de la matrice 12, avec la face d'impact 24 qui forme toute partie d'une face latérale de cette matrice 12. La face d'impact 24 peut être ainsi adjacente à une face frontale de matrice servant à supporter la tôle où pièce 2 avant de commencer la phase de déformation. La partie 17 illustrée sur la figure 1 correspond par exemple à une zone de marge de la tôle 2, le long de laquelle est sélectivement appliqué le champ magnétique. Sur la figure 4, on peut voir que la partie 17 a été entièrement déplacée dans la région de réception pour former la partie 2a rabattue, à la possible exception d’une base de liaison 17a formant la zone de pliure.

[0035] Comme bien visible sur la figure 1 ou 4, la matrice 12 intègre au moins un organe magnétique 30, qui permet de générer un champ magnétique dont l’action s’étend au moins au niveau de la face d'impact 24 et dans la région de réception (dans une zone adjacente à la face d’impact 24), afin de procurer un effet de freinage magnétique.

[0036] En référence à la figure 4, le fait de placer une source de champ magnétique dans la matrice 12 ou en position adjacente à cette matrice pour générer un champ magnétique, permet d’exercer une action sur la tôle ou pièce 2, en particulier la partie mobile/déformée 2a qui est constituée d'un matériau électriquement conducteur M. Du fait de la mobilité de cette partie 2a conductrice, celle-ci est soumise à des courants de Foucault et donc à des forces de Lorentz (voir le vecteur F sur les parties (A) et (B) de la figure 4) qui vont s'opposer aux mouvements (voir vitesse v de la partie 2a) de celle-ci à proximité de la face d'impact 24 de la matrice, comme illustré sur la figure 4.

[0037] Comme montré à gauche de la figure 4 (phase (A) de projection rapide), lorsque la partie 2a en tôle s'approche de la région de matrice associée à l’agencement d’organe(s) magnétique(s) 30, elle est ralentie (la vitesse v diminue) dans la zone d'action du champ magnétique, de sorte que son mouvement est amorti. De la même façon, si par un effet de rebond le parti 2a s'éloigne de la matrice 12 avec une certaine vitesse comme dans la phase (B), il est obtenu également un effet de ralentissement. Le vecteur de force F illustré ici reflète la direction des forces de Lorentz, respectivement dans la phase (A) et dans la phase (B). [0038] Ce type d’agencement 30 peut ainsi constituer un système 3 de freinage à courants de Foucault. L’extension de l’agencement 30, en largeur, peut être comparable à l’extension en largeur du rabat en tôle (ici suivant la direction L). L’agencement 30 peut être discontinu avec une distribution régulière de plusieurs organes magnétiques.

[0039] En référence à présent aux figures 2A à 3, il est illustré un deuxième mode de réalisation pour ce qui concerne la géométrie de la matrice 12. Une région d'impact est prévue dans la matrice sous la forme d’une cavité C ou forme concave en regard de la tôle et de l’organe 14 générateur de la force de poussée sur la tôle/pièce 2. Autour de la forme concave, où se situe la face/région d’impact, il est formé une région de bordure RB, par exemple plane pour faciliter une disposition initiale de la tôle ou pièce 2 perpendiculaire à la direction A de poussée.

[0040] Dans l’option illustrée ici, la forme concave est délimitée par une première section de paroi de la matrice et une deuxième section de paroi de la matrice, en débouchant au travers de la région de bordure RB. La première section de paroi et la deuxième section de paroi peuvent être séparées l’une de l’autre par la ligne 7 ou zone de fond analogue de la forme concave, de préférence en formant entre elles un angle inférieur à 180°, par exemple inférieur à 150°.

[0041] Comme bien visible sur la figure 3, la matrice 12 intègre un premier organe magnétique 31 agencé sur ou dans la première section de paroi, ainsi qu’un deuxième organe magnétique 32 agencé sur ou dans la deuxième section de paroi. En pratique, le nombre d’organes magnétiques peut être supérieur ou égal à 2 ou 3, pour chacune des faces d’impact formées respectivement par la première section de paroi de matrice et par la deuxième section de paroi de matrice.

[0042] Dans ce cas précis, il est permis de générer plusieurs champs magnétiques qui n’ont pas forcément la même orientation. Chacun de ces champs magnétiques a une action au moins au niveau de la face/région d'impact et dans la région de réception C (au moins en position adjacente à une la face d’impact correspondante), afin de procurer un effet de freinage magnétique pour chacune des portions de la tôle/pièce 2 venant se projeter au fond de la forme concave. La forme concave peut correspondre à une empreinte dans laquelle vient se conformer la partie de tôle déplacée comme visible sur la figure 3.

[0043] En référence à présent à la figure 8, il est illustré un troisième mode de réalisation pour ce qui concerne la géométrie de la matrice 12. Une région d'impact est prévue dans la matrice 12 sous la forme d’une cavité ou conduit 8 en regard d’un orifice déjà présent dans la pièce 2 (ici une pièce en tôle), avec une section du conduit 8 plus large que l’orifice tel que formé avant la déformation réalisée pour la partie 2a, ici sensiblement annulaire ou formant des tronçons dans une région annulaire entourant l’orifice. Lorsque la face d’impact 24 délimite le conduit 8, en ayant une forme générale tubulaire, le formage d’un rebord annulaire peut être réalisé dans la tôle ou pièce 2.

[0044] Le conduit 8 est typiquement formé comme un creux ou évidement dans la matrice 12, suffisamment profond pour permettre de rabattre la ou les parties 2a de la pièce, de façon à élargir la taille de l’orifice dans un état final de la pièce 2, obtenu après la déformation. Dans des variantes, l’orifice peut correspondre à une fente ou encoche prévue dans la pièce 2. Quelle que soit la géométrie retenue, on peut prévoir un agencement d’organe(s) magnétiques 30 permettant de générer un champ magnétique, par exemple dans une direction centripète (vers un axe central du conduit 8 ou creux/évidement, cet axe central traversant l’orifice/encoche de la pièce 2). L’agencement générateur de champ magnétique peut présenter des organes magnétiques 30 distribués de façon annulaire autour de la cavité ou conduit 8, afin de permettre le freinage à courants de Foucault.

[0045] Plus généralement, différentes conception pour l’agencement magnétique générateur de champ magnétique peuvent être adoptées pour constituer un système 3 de freinage à courants de Foucault. Cet agencement 30 est disposé du même côté que la matrice 12 et à l’opposé des moyens de support 16 couplés à l’organe 14 générateur de la force de poussée/répulsion à l’origine de la déformation. Chaque organe magnétique 30 est adapté pour être actif et/ou activé pendant la génération de la force F1 par l’organe 14, afin que l’action de ralentissement se produise, malgré la haute vitesse de déplacement, dans la région de réception avant l’impact sur la face d’impact 24. Un pliage ou autre déformation peut être réalisé par un déplacement très bref, en une seule étape et typiquement sans un quelconque chauffage ou autre phase de préparation physicochimique de la pièce 2.

Il est permis d’obtenir un raidissement de pièce, la formation de bords tombés droits, concaves, convexes ou présentant des zones de transition dans le rebord, avec par exemple un pliage non rectiligne.

Exemples non limitatifs de matériaux

[0046] Le matériau M de la pièce 2 est électriquement conducteur, ici métallique, par exemple en contenant du cuivre, de l’aluminium. Ce matériau M est de préférence adapté pour subir un formage tel que le magnétoformage. L’épaisseur de la tôle ou plaque formant la pièce 2 est par exemple constante et suffisante pour résister à une déformation par pliage ou similaire, au moins dans la zone frontière avec la partie 2a déformée par déplacement en direction de la face d’impact 24.

[0047] La matrice 12 est par exemple à base d’un matériau M12 métallique, en formant un bloc métallique. La matrice 12 comprend notamment un côté fonctionnel 24 adapté à recevoir la partie 17 déformée de la pièce électriquement conductrice 2. Dans des options, la matrice 12 comprend du ou est en polyuréthane ou élastomère, de préférence avec une dureté shore A supérieure à 70. Un ou plusieurs espaces internes 9, peuvent être prévus dans la matrice 12, pour positionner fixement des organes magnétiques 30, 31 , 32, 33a, 33b de l’agencement.

Effet de freinage et position finale de la partie déplacée

[0048] La matrice 12 équipée de l’agencement à organe(s) magnétiques(s) 30, 31 , 32, 33a, 33b permet de réaliser le formage en tirant partie de la grande vitesse de la partie 2a, cette vitesse étant obtenue sous l’action de la force de poussée F1 , tout en améliorant le positionnement final de la partie 2a, qui épouse le plus parfaitement possible l’empreinte/moule formé par la matrice 12. Le comparatif exposé ci-dessous, en référence aux figures 1 et 2A, 2B et 3, permet d’expliquer l’apport notable d’un tel agencement.

[0049] Les figures 2A et 2B illustrent un exemple de défaut de positionnement lorsque la géométrie de la pièce finale implique un déplacement important d’une ou plusieurs sections de la pièce avec un effet d’impact contre la matrice 12. La pièce en tôle 2 à plier peut initialement être maintenue plane contre la matrice 12 en recouvrant la cavité C. On comprend que la partie de la pièce 2 un regard de la forme concave où cavité C va pouvoir former une partie déplacée et pliée, si on la soumet à la force de poussée F1 qui est ici perpendiculaire au plan de référence P de la pièce 2. Lorsqu’elle est projetée vers le fond de la cavité C, avec une vitesse d'impact pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres par seconde, la tôle de la partie déplacée rebondit sur la matrice 12, ce qui conduit à des vibrations importantes de cette partie déplacée.

[0050] Concrètement, les oscillations de la tôle sont telles que celle-ci peut se déformer plastiquement. Il en résulte généralement un défaut de mise en forme : Ici sur la figure 2B, il est montré un défaut à l'angle de pliage. Si le rebord à former est relativement long, ce premier défaut s’accompagne le plus souvent d’anomalies de rectitude, par exemple avec un problème d’ondulation ou déformation similaire à un flambage. La pression d’impact de la tôle sur la matrice 12, très élevée, induit des forces indésirables F2, dont des efforts de rebond représentés par les flèches F _r (rebonds sensiblement à la perpendiculaire de la face d’impact 24). Ces efforts peuvent déformer plastiquement (significativement et de façon irréversible) la tôle de la pièce 2. Une fois les déformations élastiques relaxées, la partie déplacée/déformée de la pièce 2 est décalée d’un angle eu par rapport à la matrice 12, dans l’exemple de la figure 2B.

[0051] Lorsque la matrice 12 est fonctionnellement associée à l’agencement 31 , 32 qui présente ici, sur la figure 3 des organes magnétiques 31 , 32 distribués sur différentes sections de paroi de la matrice 12, on peut réduire ou éliminer ce défaut, en l’absence de rebond à effet indésirable de déformation plastique. Sur la figure 3, la création d'un champ magnétique par l'implantation d’aimant(s) permanent(s) et/ou électro-aimant(s) dans la matrice 12 permettre d'induire des forces de Lorentz F _m dans la tôle. Ces forces vont limiter la déformation plastique de la tôle et ses vibrations élastiques. Leur action de freinage à une distance de la face d’impact 24, par exemple à une distance de l’ordre de plus de 4 ou 5 mm, peut permettre d’obtenir des forces F2’ atténuées ou annulées, en réduisant/atténuant ces forces indésirables F2’ s’appliquant à l’impact, dont font parties les forces de rebond F _r . Une fois la déformation élastique relaxée, la pièce fait par rapport à la matrice 12, tout au plus un angle 02 très réduit comparativement à l’angle eu.

[0052] Le cas de la figure 1 correspond à une conception apportant un avantage similaire pour limiter ou supprimer le risque de déformation plastique et les effets de vibrations, en ayant au moins un organe magnétique 30 qui génère un champ magnétique perturbant la fin de course de la partie déplacée pour limiter fortement la pression d’impact.

Disposition du ou des organes magnétiques

[0053] Indépendamment du type de formage réalisé, et de la géométrie de la matrice 12, l’agencement 30, 31 , 32, 33a, 33b générateur de champ magnétique, peut s’intégrer de différentes façons. Dans une première option, compatible avec différents modes de réalisation dont ceux présentés ci-dessus, un ou plusieurs organes magnétiques 30, 31 , 32 consistent en des aimants permanents. Avec cette disposition, le ralentissement à l’approche de la face d’impact 24 ne nécessite pas une alimentation ou actionnement spécifique pour activer un champ magnétique.

[0054] En référence aux figures 1 et 3 à 5, chaque aimant 30 génère un champ magnétique H qui peut être perpendiculaire à la face d’impact 24 associée ou tout du moins orienté transversalement par rapport à l’extension de la tôle de la partie déformée 2a. Ce champ magnétique est orienté en sens généralement contraire à la fin de trajectoire de la partie 2a. Eventuellement, les organes ou moyens magnétiques peuvent constituer des aimants générant des lignes de champ qui sont dirigées vers la tôle ou pièce 2, perpendiculairement à une portion plane de la face d’impact 14. Dans des options, la face d’impact 14 est entièrement plane. Dans une variante, elle présente un épaulement ou au moins une zone de transition et la distribution des aimants peut être adaptée pour générer localement un champe magnétique, de part et d’autre de ce type de transition.

[0055] Comme bien visible sur la figure 5 notamment, les courants induits dans la tôle de la pièce 2 peuvent permettre à une zone Z2, soumise à l’action magnétique de l’agencement 30, de se comporter comme un aimant/organe magnétique répulsif lorsque cette partie de tôle est projetée contre la matrice 12 incluant ces aimants 30 à proximité de la face d’impact. La force de Lorentz est représentée par la flèche F3 sur cette figure 5 et correspond à répulsion avantageuse pour limiter la pression d’impact.

Sur la figure 8, il est également permis d’utiliser plusieurs aimants permanents formant les organes magnétiques 30. [0056] Dans une deuxième option, compatible avec différents modes de réalisation dont ceux présentés ci-dessus (y compris celui de la figure 8) pour la partie de formage 11 , un ou plusieurs organes magnétiques 33a, 33b sont des électroaimants. La disposition du bobinage de chacun des électro-aimants 33a de la figure 6 peut être perpendiculaire à la face d’impact, avec une disposition parallèle deux à deux de ces organes magnétiques. Les courants induits dans la tôle de la pièce permettent un effet de répulsion, à l’approche de la matrice 12, et inversement d’attraction si la tôle s’éloigne suite un à rebond. On obtient un effet de collage magnétique. Le recours à des électro-aimants peut permettre de réaliser une étape d’ajustement de l’intensité du champ magnétique créé, pour contrôler par exemple au mieux l’effet de collage magnétique malgré la vitesse très élevée au départ de la partie déformée 2a.

[0057] La figure 7 illustre un autre exemple d’intégration d’un agencement à électroaimants), ici avec un seul électro-aimant représenté (exemple non limitatif), dont le bobinage correspond à un enroulement autour d’un axe qui est transverse par rapport à la trajectoire d’impact. Cette configuration peut permettre d’appliquer des efforts continus sur le bord de la tôle (voir l’illustration schématique de la répulsion F3’ sur la figure 7), contrairement à des configurations utilisant une distribution de différents organes magnétiques 33a espacés entre eux. Les courants induits dans la tôle de la pièce 2 permettent un effet de répulsion, à l’approche de la matrice 12, et inversement d’attraction si la tôle s’éloigne à la suite d’un rebond.

[0058] Dans ce type d’intégration, l'épaisseur de la tôle/pièce 2 est adaptée pour être compatible avec le bouclage des courants induits dans l'épaisseur de la tôle. La pièce 2 peut éventuellement avoir une épaisseur sensiblement égale à deux fois l’épaisseur de peau (le long de la surface de la matrice 12, zone dite de peau où circule le courant, le courant ayant tendance ici à ne circuler qu'en surface des conducteurs) dans les conditions de freinage.

[0059] Sur les figures 1 et 8, on peut voir que le côté 13 de chaque organe magnétique 30 qui est proximal de la face d’impact 24 peut être à une distance d réduite de cette face 24, par exemple en étant situé à moins de 4 ou 5 mm de la surface S24 de cette face 24.

Exemple de mise en œuvre dans le cas d’un magnétoformage

[0060] Le procédé de formage dynamique d’une tôle ou pièce 2 électriquement conductrice est mis en oeuvre par un dispositif 1 de formage qui peut constituer un dispositif de formage magnétique. De manière générale, le procédé présente les étapes suivantes :

- génération de la force F1 de poussée ou répulsion, par exemple suivant une direction déterminée A qui peut résulter de la génération d’un champ électromagnétique ayant cette direction, de façon à mettre en mouvement et projeter au moins une première partie 2a, constituée du matériau M conducteur, de la pièce 2 en direction de la face d’impact 24 prévu sur la matrice 2 ;

- utiliser l’agencement générateur de champ magnétique en tant que système de freinage 3 pour ralentir, par l’effet du ou des organes magnétiques 30, 31 , 32, 33a, 33b, cette première partie 2a au fur et à mesure qu’elle s’approche de la face d’impact 24.

[0061] L’ organe 14, lorsqu’il inclut un inducteur 14, assure un déplacement ultra rapide de la partie 2a. A la fin du procédé, la pièce électriquement conductrice 2 comprend la même quantité de matériau M, avec la partie/portion 17 (initialement disposée suivant le plan P) qui est déviée et désalignée du reste de la pièce 2 en formant une partie de rebord ou partie 2a déplacée ayant une rigidité comparable ou identique à n’importe quelle autre partie de la pièce 2.

[0062] Le temps de formage avec l'utilisation de l'agencement à organe(s) magnétique(s) reste très court, en optimisant la forme finale de la pièce 2 qui épouse l’empreinte définie par la matrice 12, pour ainsi obtenir une pièce finale conforme.

[0063] Également, la disposition des organes magnétiques 30, 31 , 32, 33a, 33b et éventuellement la distribution de ces organes magnétiques est compatible avec une large gamme de géométries de la matrice 12. Il est donc permis d'obtenir une grande variété de pièces déformées, le cas échéant en faisant aussi varier la forme de l’inducteur 14, tout en ayant des bords uniformes, de manière répétable malgré la grande vitesse de déplacement utilisée.

[0064] La puissance des organes magnétiques 30, 31 , 32, 33a, 33b peut être adaptée en fonction de l’épaisseur précisément choisie et/ou la distance d peut servir de paramètre d’adaptation pour faciliter l’effet de freinage par courants de Foucault.

[0065] La présente divulgation ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-avant, seulement à titre d’exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l’homme de l’art dans le cadre de la protection recherchée.

[0066] Par exemple, bien que les dessins illustrent des organes magnétiques intégrés dans un bloc de matrice 12 en étant rapportés et insérés dans un espace interne creux 9 ou logement de ce bloc, d’autres dispositions peuvent permettre de coupler de tels organes magnétiques 30, 31 , 32, 33a, 33b à la couche de matériau rigide formant la face d’impact 24. Par exemple, on peut prévoir de réaliser une sous-couche, sous-jacente/voisine de la couche accessible/extérieure formant la face d’impact 24, avec l’intégration dans cette sous-couche de moyens magnétiques, conçus séparément ou non avec cette sous-couche ou sous-bloc analogue venant se fixer sur la couche de matériau pour le contact de conformation de la partie 2a de la tôle/pièce 2.