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"Procédé de tréfilage des tubes sans soudure, des barres rondes ou profilées, des fils. lames et objets analgues ayant fait l'objet d'une demand de brevet déposé en Allemagne la 18 septembre 1925 (se rapportant aux reven- dicatins 8 et 9 lies tubes sans soudure faits en cuivre, en alu- minium, en zinc* en laiton et en autres métaux et alliages ayant des propriétés analogues au point de vue de l'étirage à chaud et de la température d'étirage, sont fabriquée, à l'heure actuelle, par le procédé suivant *, On part, soit:
1 de morceaux de tubes fondue qu'on traite ensuite par le procédé classique d'étirage, soit
2 d'ébauches métalliques laminées par le procédé Mannesman
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On peut utiliser ensuite :
3 le procédé de tréfilage.à. chaud en se ser- vant de presses hydrauliques, ou
4 le procédé de tréfilage à froid à l'aide de presses méoaniques* 1
Suivant les indications de M. Georges lee inventeur du dernier procédé (voir l'ouvrage The extrusion of metals" Edition de l'industrial pres New York city page 30 et 31 fascicule 110 de la collection Maschinery's Refé renée) le tréfilage à froid convient seulement pour la pré- paration,de tubes.très courts en raison du fait que les métaux et les alliages utilisés ne se moulent que faiblement à froid. Il est nécessaire de recourir à des métaux et alliages susceptibles de se mouler à froid.
On a proposé également des prooédés de fabrication de tubes courts ou d'ébauches de forme tubulaire, procédés dans lesquels les ébauches de forme tubulaire, convenablement ohauffées, étaient placées dans des moules également tubulaires entourant com- plètement le tube, lequel était frappé par des presses tra- vaillant rapidement. Ni l'un ni l'autre des procédés cités en dernier lieu ne peut être envisagé pour la fabrication des tubes proprement dits.
En ce qui concerne les autres procédés, il y a lieu de remarquer que le procédé mentionné en 3 -, c'est à dire le procédé de tréfilage à chaud à l'aide de presses hy- drauliques, s'est répandu de p.us en plus puisqu'il permet la fabrication en une seule opération de tubes à parois rela- tivement minces. L'avantage résultant de la simplicité re- lative de ce procédé est compensé par des inconvénients con sidérables, ce qui explique le fait que le dit procédé n'a pu être substitué jusqu'ici aux procédés 1 - et 2 énumérés en premier lieu. Ces inconvénients consistent dans les frais élevés des installations à presses hydrauliques.
Il faut ajouter à ces frais ceux de l'exploitation et du personnel
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qui sont également élevée, 11 faut encore tenir compte des frais considérables occasionnés par de fréquentes réparations.
Il est vrai que le tréfilage à chaud permet de mettre en oeuvre des blocs métalliques de grand poids. Toutefoisle rende- ment journalier de ces presses est très limité. En outre, le procédé considéré ne s'applique que très difficilement au tréfilage des métaux ou alliages se moulant difficilement*
La présente invention permet de remédier aux inconvénients inhérents aux procédés de tréfilage connus jusqu'ici..
Conformément à l'invention on effectue le tréfi- lage d'ébauches portées à la température appropriée au moulage en se servant des outils connus dans leurs parties essen tielles et destinés à donner la forme définitive à la pièce de travail sans que ces outils ,enveloppent complètement l'ob jet fini, le travail de tréfilage s'effectuant à l'aide de presses mécaniques (presse à manivelle, à levier ooudé etc.* )
La raison pour laquelle personne jusqu'ici n'a conçu l'idée d'utiliser pour le tréfilage à chaud des presses mécaniques doit être attribuée au fait que les avantages de la presse mécanique notaient pas appréciés à leur juste valeur.
D'autre part, il semblait, jusqu'ici, à tout homme de l'art que le tréfilage à chaud à la presse mécanique n'était pas sans danger et qu'il ne permettait nullement d'assurer une production régulière et continue,
Lorsqu'on se sert d'une presse hydraulique, ni les outils, ni la presse elle-même ne peuvent subir un effort exagéré qui soit de nature à détériorer les organes de la presser xxx précitée.. Or,, il n'en est pas ainsi dans le cas de la presse mécanique. En effet, lorsque la résistance tend à croître, l'énergie accumulée dans masse centrifuge de la presse mécanique peut donner naissanoe à des efforts exagérés qui sont dangereux pour les outils et pour la maohine
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elle-même.
Si, par exemple,, l'ébauche qu'il s'agit de tra- vailler n'est pas portée à une température suffisante, il n'en résulte aucun inconvénient pour la presse hydraulique qui, tout au plus, finit pas s'arrêtre tandis que dans la presse à commande mécanique cette circonstance peut occasion- ner la rupture de l'outil ou de toute la machine, à moins quron n'ait pris à temps des précautions spéciales, On craignait, de plus, que par suite de la plus grande vitesse dont était animée la presse à oommande mécanique, les outils n'eussent à supporter des efforts exagérés et que la durée de ces outils ne se trouvât ainsi diminuée,.
Inexpérience a montré que toutes ces craintes notaient nullement justifiées. On a constaté, au oontraire, que dans les presses mécaniques les outils subissent des efforts moindres que dans les presses hydrauliques, ce qui est dû au fait que le bloc métallique porté à une température élevée reste dans la presse mécanique un temps moins long, On a constaté, de plus, que les craintes en oe qui concerne la régularité du travail des presses à commande mécanique n'étaient pas justifiées non plus. En dehors du fait qu'il est possible de protéger la presse et les outils contre les ruptures'en se servant de plaques protectrices appropriées, le fonctionnement de ces presses permet d'éviter aisément les fausses manoeuvres qui,peuvent donner naissance à des efforts exagérés.
Les résultats acquis jusqu'ici ont permis d'établir la supériorité incontestable du procédé objet de l'invention en regard de tous les autres procédés connus jusqu'ici.,
Les presses à oommande mécanique entraînent des frais relativement très faibles au quadruple point de vue de l'installation, de la force motrice, de l'exploitation et du personnel.
En développant le même effort de pression, on arrive à transformer, à la presse mécanique, des ébauches métalliques ayant au moins le sterne poids que oelles travaillées
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6. la presse hydraulique*
L'avantage principal du nouveau procédé consiste dans la quantité considérable des pièces débitées par la presse mécanique en une unité de temps. cette quantité étant bien supérieure à celle qu'on a pu travailler à la presse hydraulique. On peut citer un grand nombre de facteurs favorables qui entraînent ce résultat.
L'ébauche se laisse introduire bien plus facilement dans le récepteur vertical de la presse mécanique; cette opération demande moins de temps que dans le cas du récepteur horizontal de la presse hydraulique. la commande des presses hydrauliques nécessite un personnel spécialisé, tandis que la mise en marche et l'arrêt de la presse mécanique peuvent être effectués par le même ouvrier qui introduit l'ébauche dans le récepteur.
La presse mécanique ne demande qu'un personnel trois fois moindre que celui qui est nécessaire pour assurer la bonne marche de la presse hydraulique,
11 faut encore tenir compte de ce fait qu'avec la presse mécanique on peut obtenir une plus grande rapidité du travail du piston. Enfin, l'avantage essentiel de la presse mécanique consiste dans le fait qu'en raison du levier coudé dont est pourvue la presse, l'effet utile de cette pres- se augmente vers la fin de course du piston.
Cette propriété des presses mécaniques est d'autant plus importante pour le tréfilage à chaud que la résistance de la matière croît con- sidérablement vers la fin débourse du piston,
Grâce à l'effort croissant développé par la pres- se, le métal du bloc est entièrement utilisé, ou à peu près, pour le tréfilage du tube.
tandis que dans les presses hydrau- liques les déchets constituent 10 à 15% du métal traitée ces déchets atteignent, dans les presses à commande mécaniqueune valeur maximum de 2 à 3% En dehors du meilleur rendement
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qu'on obtient avec la presse mécanique cette dernière offre encore cet avantage en regard de la presse hydraulique que l'enlèvement des déchets de la presse s'effectue sans ef- fort appréciable et sans qu'il soit nécessaire de retirer l'outil. '
Les avantages du procédé de tréfilage à chaud à la presse mécanique ne se bornent pas à ceux qu'on vient d'énumérer.
Les presses mécaniques ne se prêtent pas seu- lement au travail des métaux ou alliages qu'on ne pouvait travailler jusqu'ici par le procédé de tréfilage à chant la presse hydrauliquemais elles trouvent encore leur / application dans la fabrication des tubes dont les parois doivent avoir une très faible épaisseur.
Les figures 1 et 2 montrent en coupe transver- sale un outil pour le tréfilage des tubes, outil dont on se sert,conformément à linventionpour le tréfilage à chaud à la presse mécanique..
La figure 1 montre l'outil aveo l'é bauohe métallique avant le tréfilage, tandis que la figure 2 représente l'outil en fin de tréfilage, le piston de la presse étant à fin de course,'
Les figures 3 et 4 montrent deux modes de réa lisation de l'ébauche métallique,
Ainsi quton le voit sur ces figures, 6 est le piston de la presse, 6* est l'extrémité inférieure de ce extrémité piston ayant un plus grand diamètre, 8 est le poinçon, le support annulaire, ± .. la matrice et 9 la plaque d'appui en acier trempé ;
a est l'ébauche qu'il s'agit de travailler à la presse, le tube- étiré, ! - le résidu de l'ébauche qui est compris entre le piston 6 et la matrice c l'ébacueh a est percée, dans sa partie supé- rieure, d'un trou 11 qui reçoit le poinçon 8 tandis que l'ébauche a est percée, sur toute sa longueur d'un canal 11a qui reçoit également le poinçon 8 précitée
Le procédé est mis en oeuvre de la manière
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suivante: les outils chauffés préalablement sént enduits, de manière usuelle, sur leur surface de friction, d'un mélange d'huile et de graphite.
Dès que cette opération est terminée on enlève, avec une pince appropriée, l'ébauche chauffée dans un four convenable placé au voisinage de la presse et l'on introduit cette ébauche dans le support annulaire, après quoi on fait fonctionner la presse, le poinçon 8 pénètre alors dans 1* orifice 11 ou 11 en perçant complète- ment l'ébauche montrée sur la figure 3. Il en résulte que la plus grande partie de la matière repoussée par le poinçon monte vanhaut, tandis que le résidu 10, en forme de calot, est refoulé vers le bas.
Dès que le piston prend appui sur l'ébauche, le métal commence à s'écouler à travers l'espace annulaire compris entre le poinçon 8 et l'ouverture de la matrice c en formant ainsi le tube y
Tout le métal de l'ébauche, sauf le culot 10 et le résidu z qui est d'ailleurs solidaire du tube, est utilisé pour la formation du tube précité* Pour enlever le tube de l'outil on diston un burin tout près de l'ouverture de la matrice et on donner avec un marteau approprier quel- ques coupe violents sur ce burine On arrive ainsi à séparer le tube d'avec le métal resté dans la presse.
le tube tombe en bas, tandis que le résidu métallique reste suspendu au burin et est enlevé avec ce dernier. 11 est très facile de déterminer les températures de tréfilage qui conviennent le mu aux divers métaux et alliages. Ces températures sont comprises entre 350 et 450 dans le cas de l'aluminium, entre 650 et 800 dans le cas du laiton;
quant au cuivre les températures de tréfilage à chaud sont comprises entre 800 et 900
Inexpérience a montré que le moyen général de l'invention/consiste à substituer, lors du tréfilage à
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chaude des presses mécaniques àux presses hydrauliques, s'ap- plique aussi avantageusement à la fabrication de lames, de fils, de barres rondes ou profilées faits en métaux et allia- ges ci-dessus spécifiés
Dans cette nouvelle application le nouveau pro- cédé offre les mêmes avantages au point de vue économique que dans le tréfilage des tubes 11 permet, de plus, de fabriquer des fils de section très faible avec un déchet insignifiant.
Enfin, il se prête au travail des métaux et alliages quton considérait jusqu'ici comme non susceptibles d'être travail- lés à la presse hydraulique,
Sur les figures 5 à 8 on a montré, à titre d'exemple, un mode de réalisation des outils utilisés dans la presse pour la fabrication de barres ou de lames, l'é bauche métallique a portée à une température appropriée au moulage est introduite dans la douille b qui a été chauffée préalablement.
La presse étant mise en fonctionnement, le piston 6 pénètre dans la douille où il est guidé par l'épau- lement 6. AU début, l'ébauche a est écrasée à l'intérieur de la douille entre la surface inférieure du piston 6 et la matrice ± , de telle manière que tout le creux de la douille se trouve complètement rempli. Le piston de la presse con- tinuant à descendre le métal de l'ébauche a s'écoule à tra- vers l'orifice 7 (ou 7 de la matrice ± en donnant ainsi naissance à la lame y à la barre ou au fil y dont la sec- tion correspond à celle de l'orifice de la matrice.
Lorsque le travail à la presse est fini il reste dans la douille un faible résidu de métal z qui, dès que le piston est ramené à sa position initiale, peut être séparé,de manière connue, de la barre ou du, fil pour être évacué ensuite de la douille.
L'invention a également pour objet l'application du procédé de tréfilage à chaud qui vient d'être.décrit aux métaux et alliages qui jusqu'ici étaient considérés comme ne pouvant nullement se prêter au travail de tréfilage à chaud et en particulier au fer et à ses alliages.
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La fabrication des tubes en fer et en acier se fait dans des conditions extrêmement favorables et elle ne demande aucune préparation spéciale, sauf que l'ébauche doit être portée à une température élevée comprise entre 1200 et 1300 La fabrication des tubes en question n'est en effet possible que si on MMiloWtoua les avantages qui constituent les particularités caractéristiques des presses à commande mécanique comparées aux presses hydrauliques, Ces avantages consistent :
1 - dans l'introduction aisée de l'ébauche dans le récepteur vertical de la presse,
2 dans la rapidité avec laquelle la presse peut être mise en marche,et
3 dans la grande rapidité du travail du piston de la presse,*
Il faut ajouter à ces avantages le fait que dans les presses à commande mécanique dans lesquelles le @ dispositif de commande est constitué par un levier coudé l'effort de pression croît vers la fin débourse/ du piston.
Cette augmentation de effort de pression est compensée par la résistance du métal qui augmente avec son refroidissement.
Malgré la température élevée de l'ébauche la fatigue des outils n'est pas considérable; ceci est dù au fait qu'en raison de la rapidité du travail du piston l'ébauche reste en contact avec l'outil pendant un temps très court.,
Ainsi qu'on l'a dit précédemment le tréfilage à chaud des tubes en fer et en acier ne nécessite pas d'au- tre opération que le tréfilage à chaud des tubes de cuivre ou de laiton, sauf en ce qui concerne la température de lébauohe qui doit être plus élevée.
Le chauffage préalable de l'é banche en fer ou en acier constitue une des caractéristiques essentielles de l'invention, Les ébauches doivent être in- troduites dans le récepteur complètement débarrassées de
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batitures car ces dernières détériorent les7 outils et les rendent souvent inutilisables. Or, le chauffage d'ébauches
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en fer en vue de les porter à la température élevée {120* à 1300e) qui est nécessaire pour le tréfilage à chaud com- porte cet inconvénient qu'il entraîne la formation de bati- tures, bien entendu lorsqu'il ne s'agit pas dtalltages de fer inoxydables.
L'expérience a montré qu'il est possible d'éviter cet inconvénient en chauffant les ébauches à l'aide d'un appareil de chauffage électrique, par exemple, par un réchauffeur de rivets.
Dans la mise en oeuvre du procédé de tréfilage des tubes qui fait l'objet de la présente invention on se sert d'ébauches cylindriques percées partiellement ou sur toute leur épaisseur à l'aide d'une machine à percer appro priée. Les ébauches non peroées offrent cet inconvénient qu'elles occasionnent une plus grande usure des outils. De plus, les parois du tube obtenu avec une telle ébauche ont une épaisseur non uniforme, ce qui est dû au guidage défeo-
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.*t<<h¯¯ tueux du poinçon. Conformément à l'inventio perçage préalable de l'ébauche qui, comme on sait, d plus onéreuse la fabrication, fret évité De plus, le poinçon, au cours du travail de perçage est. conduit de manière à ne pouvoir
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s'écarter, d'une façon quelconque, taxax de sa position centrale..
En méme temps l'ébauche introduite dans le ré- cepteur est soumise à un travail préalable In. *& presse, cette compression préalable ayant pour objet dtapla-
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tir l'ébauche et de distribuer a4as4 uniformémentle métal sur toute la section du récepteur*
Grâce à oe procédé on redresse toutes les irré- gularités de façonnage qui sont inévitables dans les pièces coulées, de sorte que le perçage et le travail consécutif à la presse ne sont pas gênés par le déplacement des molécules
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qui s'effectue lorsque l'ébauohe s'aplatit en épousant a4ot&i exactement la forme du récepteur.
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Conformément à l'invention on obtient ce résul- tat par l'application à la presse d'un dispositif de com- mande à manivelle ou à excentrique, dispositif dont la mise en marche, l'arrêt ou le freinage s'effectuent de manière connue et qui fait déplacer d'un mouvement reotili- gne alternatif le poinçon de la presse, tandis qu'un piston concentrique à ce poinçon est déplacé simultanément, au moyen d'un dispositif d'entraînement approprié, le long du même axe, la commande automatique de ce piston s'effec tuant de telle manière que l'ébauche introduite dans la presse subite lors de la course avant de la manivelle ou de l'excentrique, et à la suite seule manoeuvre,
la compression préalable perçage et tréfilage tandis que la course arrière de la manivelle ou de l'excentrique précités a pour effet le retour du poinçon et du piston à leur position de départ*
Ses figures 9 à 13 montrent Inorganisation et le fonctionnement dune presse à commande mécanique per- mettant d'obtenir, automatiquement et une seule course de travail, le perçage de l'ébauche et sa transformation par tréfilage en un tube,.
Ainsi qu'on le voit sur la figure 9 l'ébauche convenablement chauffée, est introduite à l'intérieur de la douille b qui est fermée à sa partie inférieure par la mairie e la douille b est fixée sur la table d du bâtie de la presse lequel est établi, dans l'exemple représenté, pour une presse verticale. Il est évident qu'on peut donner à ce bâti une telle disposition) que le piston puisse ae déplacer dans le sens horizontal ou oblique, le dispositif de commande à manivelle qui, ainsi qu'on l'a dit précédemment, peut être remplacé par un dispositif à excentrique est constitué, comme on le voit sur les figures 10 et 11,,
par un arbre f une manivelle g un h une bielle i une articulation à rotule k
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et un bloc 1 dans la partie inférieure duquel vient se fixer le poinçon m. La partie utile de ce poinçon a un diamètre égal au diamètre inférieur du tube qu'il s'agit de tréfiler.
' Le piston creux n qui sert d'enveloppe concen- trique au poincon m vient se fixer à la partie inférieure d'un support mobile o dont la surface intérieure sert de guide pour le porte-poinçon 1; la surface extérieure du porte-piston o est organisée de manière à pouvoir coulisser dans des glissières prévues,à cet effet,dans le bâti e de la presse. Le porte-poinçon 1 et le poinçon m se déplacent solidairement avec le dispositif de commande à manivelle.
Le porte-piston ± et le piston n sont déplacés le long du même axe xx par un dispositif d'entraînement approprié, la commande de ces organes étant intermittente, l'entraî nement du piston n est assuré en partie par' un dispositif mécanique approprié et en partie par le déplacement de la matière de l'ébauche travaillée à la presse.
Le dispositif d'entraînement mécanique consiste dans une plaque courbe reliée rigidement à l'arbre de la manivelle et pourvue d'une saillie p destinée à coopérer avec un galet 1 tournant librement sur la traverse r qui est fixée sur l'extrémité supérieure du porte-pistono Au lieu du dispositif à plaque courbe on pourrait utiliser un système à levier coudé ou, par exemple, un disque à rainure pourvu d'un système de commande approprié. Le mode de réalisation qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante :
La figure 9 montre la position du dispositif de commande du poinçon et du piston et de leur-4 supporta avant la mise en fonctionnement de la presse.
Dans cette position le porte-piston ± est suspendu, par la traverse r au porte-poinçon 1, de sorte qu'il se déplace avec ce dernier vers le bas. Lorsque le piston n vient en contact avec l'ébauche a le porte-poinçon 1 continue à être dé-
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placé en bas par le dispositif à manivelle, tandis que la saillie p de la plaque courbe ± vient en contact avec le galet -% en déplaçant le porte-piston ± avec une vitesse réduite;
ce mouvement se produit Jusqu'au moment où l'é bauche remplit complètement le existant entre le piston n et la matrice 0
La compression' préalable de l'ébauche !'est achevée au moment où la plaque ouvre p vient quitter le galet q Le piston n reste ainsi sur l'ébauche s'ans mouvement et sans qu'il exerce pour ainsi dire sur l'é- bauche un effort de pression,,
Ainsi qu'on le voit sur la figure 11,1e poinçon qui continue à se déplacer de manière ininterrompue ef- fectue immédiatemnt après l'opération qui vient d'être décrite,le perçage de l'ébauche Le métal refoulé au cours de ce perçage a pour effet d'allonger l'ébauche a dans le sens longitudinal et, en raison de cet allongement,
le piston n et le porte-pistn c sont repoussés légèrement vers le haut. Ce n'est qu'une petite partie du métal refoulé par le poinçon m qui tombe, sous forme de culot dans le canal fer de la table a qui est destiné à recevoir le tube ± qu'il s'agit de tréfiler.
Comme on le voit sur la figure 12 dès que le perçage est accompli, le porte-poinçon 3. tout en continuant à se déplacer vers le bas vient prendre appui sur la sur- face du fond intérieur du porte-piston c 11 est évident qu'à partir de ce moment le porte-poinçon. 1 et le porte- piston.2., de marne que le poincçon m et le piston n se déplacent ensemble et on obtient ainsi, par compression de l'ébauche, le tube Y qui s'étire à travers l'orifice an- nulaire v (figure 1a cet orifice est formé par la ma- trio fixe ± et par la tige du poinçon m qui passe à tra vers la matrice.
lorsque le poinçon est à fin de course, le tréfilage du tube est accompli et la manivelle ± at-
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teint alors la position du point mort inférieur.
La. figure 13 montre la position des divers organes de la presse, lors du retour de cette dernière à sa position initiale, Ainsi qu'on le voit sur cette fi gure, oe sont d'abord le poinçon m et le mécanisme à manivelle (constitué par les pièces f, g h i k l qui effectuent le mouvement Ce déplacement continue jusqu'au moment où le porte-poston c et le piston n viennent se mettre en contact avec la traverse r en'en- traînant ainsi le porte-piston ± et le piston n pour les ramener à leur position de départ. Il est évident qu'entre temps la plaque courber est revenue également à sa position de départ. La figure 13 montre la disposition de la presse lorsqu'elle est tout près de revenir à sa position de départ qui est conforme à celle montrée sur la figure 9.
Le tube ''solidaire encore du résidu z est enlevé, de manière connue, de la presse, après quoi on procède à la séparation de ces deux parties dtube, Au lieu de se servir d'un porte-poinçon et d'un porte-piston coulissant l'un dans Itautre on pourrait utiliser égale- ment des pièces de guidage juxtaposées l'une à l'autre et dans lesquelles se déplacent respectivement le poinçon et le piston de la presse. lors du tréfilage de barres ou de lames d'une certaine épaisseur on obtient dans le cas d'alliages cas- sants des défauts caractéristiques.
Ces défauts consistent dans la formation de criques transversales de toutes di mensions, depuis les oriques ayant la largeur d'un cheveu jusqu'aux déchirures à bords dentelés qui apparaissent dans le métal dont est faite-la barre ou la lame. Ces criques doivent être attribuées au fait que lorsque le tube sort de la matrice la partie intérieure de ce tube subit encore d'importants efforts de compression, tandis que les partiel extérieures subissent un
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effort de- traction* Il est possible de remédier à cet inconvénient en diminuant a vitesse avec laquelle seffec- tue le tréfilage à la presse* Or,, cette dernière opération entraîne des inconvénients de nature différente.
En effet,
Inexpérience a montré que lorsque le travail à la presse est moins rapide le culot et le déchet ont un poids plus important, tandis que l'ébauche se refroidit et reste dans la table de la presse en arrêtant ainsi le fonctionnement de cette dernière. De plus, les alliages à étirage difficile ne se laissent pas du tout travailler à la presse à fonc- tionnement plus ou moins lent. Il est donc nécessaire de faire fonctionner la presse avec une rapidité compatible avec les propriétés des alliages traités au point de vue du tréfilage
Conformément à l'invention on supprime les effets nuisibles dûs au fonctionnement rapide de la presse en donnant à la matrice une organisation particulière.
Dans la matrice établie conformément à l'invention la partie plane ou légèrement conique qui sert de surface d* appui pour l'ébauche ne vient pas se raccorder directement à l'orifice central dont la section doit déterminer la section et le profil de la barre qu'il s'agit de tréfiler. le raccordement de ladite surface d'appui avec l*orifice pré- cité est effectué, au contraireau moyen d'une surface in- termédiaire à pente rapide;
dans le cas de barres rondes, cette partie affecte une forme tronconique, une telle organisation de la matrice permet de supprimer complètement, ou du moins de réduire dans des proportions considérables. l'effet nuisible de la grande vitesse dont est animée le piston de la presse mécanique. Un autre avantage essentiel de la presse mécanique en regard de la presse hydraulique consiste dans le fait que le culot ou le résidu de l'ébauche peut être aisément enlevé. lors de la fabrication des tubes cet enlèvement des résidus est en effet extrêmement :facile.
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Il n'en est pas ainsi dans le cas du tréfilage des barres, où l'enlèvement des résidus présente certaines difficultés.
Ces difficultés s'aggravent encore du fait de l'organisa- tion particulière de la matrice dont il vient d'être parlé.
Pour faciliter l'enlèvement des résidus on munit le poinçon de la presse d'un prolongement cylindrique dont la longueur est choisie de telle manière que vers la fin de l'opération de tréfilage l'extrémité du prolongement cylindrique pénètre dans la partie également cylindrique du canal central de la matrice. De plus, le prolongement cylindrique précité doit comporter une section suffisante pour laisser entre ses parois latérales et les parois du oanal précité un espace annulaire de très petites dimensions.
Grâce à ce prolongement la partie supérieure de la barre affeote une forme tubulaire. La barre à extrémité tubulaire se laisse aisément enlever par quelques coups de burin, tandis que le résidu de l'ébauche reste en quelque sorte suspendu au burin et peut être enlevé avec ce dernier.
La figure 14 est une vue en coupe longitudinale de l'outil. 6, 6 est le poinçon de la presse, 2 - le pro- longement cylindrique, b la douille, a" est l'ébauche qu'il s'agit de travailler à la presse c la matrice comportant au centre une ouverture tronoonique 4 qui vient se raccorder à une partie cylindrique ayant sensiblement la même section que la barre à tréfiler.
La figure 115 est une coupe analogue de l'outil vers la fin du tréfilage. Sur cette figure z est le résidu de 1'ébauche et y la barre obtenue par tréfilage et com- portant une extrémité tubulaire y En raison du fait 'que l'ouverture conique 4 va en se rétrécissant vers son milieu le diamètre intérieur de la partie tubulaire de la barre est plus petit que le diamètre extérieur du prolon- gement cylindrique 2
Sur la figure 16 on a montré dans quelles oon-
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"Process for drawing seamless tubes, round or profiled bars, wires, blades and similar objects which were the subject of a patent application filed in Germany on September 18, 1925 (relating to resellers 8 and 9 The seamless tubes made of copper, aluminum, zinc *, brass and other metals and alloys having similar properties from the point of view of hot drawing and drawing temperature, are produced at the current time, by the following process *, We start, either:
1 pieces of melted tubes which are then treated by the conventional drawing process, i.e.
2 metal blanks rolled by the Mannesman process
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We can then use:
3 the wire drawing process. To. hot by using hydraulic presses, or
4 the cold drawing process using mechanical presses * 1
Following the indications of Mr. Georges lee inventor of the last process (see the book The extrusion of metals "Edition of the industrial near New York city page 30 and 31 booklet 110 of the collection Maschinery's Refé renée) cold drawing is only suitable for the preparation of very short tubes due to the fact that the metals and alloys used are not cold moldable, it is necessary to use metals and alloys capable of cold molding.
Processes have also been proposed for manufacturing short tubes or tubular-shaped blanks, processes in which the tubular-shaped blanks, suitably heated, were placed in also tubular molds completely surrounding the tube, which was struck by the tubes. presses working quickly. Neither of the last mentioned processes can be envisaged for the manufacture of the tubes themselves.
With regard to the other processes, it should be noted that the process mentioned in 3 -, that is to say the hot wire drawing process using hydraulic presses, has spread from p. us in addition since it allows the manufacture in a single operation of tubes with relatively thin walls. The advantage resulting from the relative simplicity of this process is outweighed by considerable drawbacks, which explains the fact that the said process could not heretofore be substituted for processes 1 - and 2 listed in the first place. These disadvantages consist in the high costs of hydraulic press installations.
To these costs must be added those of operating and personnel
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which are also high, it is also necessary to take into account the considerable costs occasioned by frequent repairs.
It is true that hot wire drawing makes it possible to use metal blocks of great weight. However, the daily output of these presses is very limited. In addition, the process considered is only very difficult to apply to the wire drawing of metals or alloys which are difficult to mold *
The present invention makes it possible to overcome the drawbacks inherent in the wire drawing methods known hitherto.
In accordance with the invention, the drawing of blanks brought to the temperature suitable for molding is carried out using tools known in their essential parts and intended to give the final shape to the work piece without these tools enveloping the finished object completely, the drawing work being carried out using mechanical presses (crank press, elbow lever press, etc. *)
The reason why no one so far has come up with the idea of using mechanical presses for hot wire drawing has to be attributed to the fact that the advantages of the mechanical press were not fully appreciated.
On the other hand, it seemed, until now, to any person skilled in the art that hot wire drawing with a mechanical press was not without danger and that it in no way made it possible to ensure regular and continuous production,
When using a hydraulic press, neither the tools, nor the press itself can undergo an exaggerated force which is likely to damage the components of the aforementioned press xxx. However, it is not not so in the case of the mechanical press. Indeed, when the resistance tends to increase, the energy accumulated in the centrifugal mass of the mechanical press can give rise to exaggerated forces which are dangerous for the tools and for the machine.
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herself.
If, for example, the blank to be worked on is not brought to a sufficient temperature, this does not result in any inconvenience for the hydraulic press which, at most, does not end up s' to stop while in the mechanically controlled press this circumstance may cause the tool or the whole machine to break, unless special precautions have been taken in time. It was feared, moreover, that as a result of the greater speed with which the press with mechanical control was animated, the tools would not have to withstand exaggerated efforts and the duration of these tools would not be thus reduced.
Inexperience has shown that all these fears were not at all justified. On the other hand, it has been observed that in mechanical presses the tools undergo less stresses than in hydraulic presses, which is due to the fact that the metal block brought to a high temperature remains in the mechanical press for a shorter time. noted, moreover, that the fears concerning the regularity of the work of the presses with mechanical control were not justified either. Apart from the fact that it is possible to protect the press and the tools against breakage by using suitable protective plates, the operation of these presses makes it possible to easily avoid false maneuvers which can give rise to exaggerated forces. .
The results acquired so far have made it possible to establish the incontestable superiority of the process which is the subject of the invention with respect to all the other processes known hitherto.
Mechanically operated presses have relatively very low costs in terms of installation, driving force, operation and personnel.
By developing the same pressure force, we manage to transform, with a mechanical press, metal blanks having at least the tern weight that those worked.
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6.hydraulic press *
The main advantage of the new process consists in the considerable quantity of parts fed by the mechanical press in one unit of time. this quantity being much greater than that which could be worked with the hydraulic press. We can cite a large number of favorable factors which lead to this result.
The blank can be introduced much more easily into the vertical receiver of the mechanical press; this operation requires less time than in the case of the horizontal receiver of the hydraulic press. the control of the hydraulic presses requires specialized personnel, while the starting and stopping of the mechanical press can be carried out by the same worker who introduces the blank into the receiver.
The mechanical press requires only three times less personnel than that necessary to ensure the good functioning of the hydraulic press,
It is also necessary to take into account this fact that with the mechanical press it is possible to obtain a greater speed of the work of the piston. Finally, the essential advantage of the mechanical press consists in the fact that because of the angled lever with which the press is provided, the useful effect of this pressure increases towards the end of the piston stroke.
This property of mechanical presses is all the more important for hot wire drawing as the resistance of the material increases considerably towards the end of the piston disbursement,
Thanks to the increasing force developed by the press, the metal of the block is entirely used, or almost, for the drawing of the tube.
while in hydraulic presses the waste constitutes 10 to 15% of the treated metal this waste reaches, in mechanically controlled presses a maximum value of 2 to 3% Apart from the best efficiency
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that one obtains with the mechanical press the latter still offers this advantage compared to the hydraulic press that the removal of waste from the press is effected without appreciable effort and without it being necessary to remove the tool. '
The advantages of the hot wire drawing process using a mechanical press are not limited to those just enumerated.
Mechanical presses are not only suitable for working metals or alloys which hitherto could not be worked by the edge-drawing process of the hydraulic press, but they still find their application in the manufacture of tubes whose walls must have a very low thickness.
Figures 1 and 2 show in cross section a tool for drawing tubes, a tool which is used, in accordance with the invention for hot drawing with a mechanical press.
Figure 1 shows the tool with the metal bauohe before drawing, while Figure 2 shows the tool at the end of drawing, the piston of the press being at the end of stroke, '
Figures 3 and 4 show two embodiments of the metal blank,
As seen in these figures, 6 is the piston of the press, 6 * is the lower end of this piston end having a larger diameter, 8 is the punch, the annular support, ± .. the die and 9 the hardened steel backing plate;
a is the blank to be worked with the press, the drawn tube,! - the residue of the blank which is between the piston 6 and the die c the blank a is pierced, in its upper part, with a hole 11 which receives the punch 8 while the blank a is pierced , over its entire length of a channel 11a which also receives the aforementioned punch 8
The method is implemented in the manner
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following: the heated tools beforehand are coated, in the usual way, on their friction surface, with a mixture of oil and graphite.
As soon as this operation is completed, the blank heated in a suitable oven placed in the vicinity of the press is removed, with suitable pliers, and this blank is introduced into the annular support, after which the press is operated, the punch 8 then penetrates into the orifice 11 or 11 by completely piercing the blank shown in FIG. 3. As a result, most of the material repelled by the punch rises upward, while the residue 10, in the form of cap, is driven back down.
As soon as the piston is supported on the blank, the metal begins to flow through the annular space between the punch 8 and the opening of the die c, thus forming the tube y
All the metal of the blank, except the base 10 and the residue z which is moreover integral with the tube, is used for the formation of the aforementioned tube * To remove the tube from the tool, a chisel is distilled close to the tube. The die is opened and a few violent cuts are made with a hammer on this chisel. The tube is thus separated from the metal remaining in the press.
the tube falls down, while the metal residue remains suspended from the chisel and is removed with the latter. It is very easy to determine the drawing temperatures which are suitable for the mu for the various metals and alloys. These temperatures are between 350 and 450 in the case of aluminum, between 650 and 800 in the case of brass;
as for copper, hot drawing temperatures are between 800 and 900
Inexperience has shown that the general means of the invention consists in substituting, during wire drawing, for
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from mechanical presses to hydraulic presses, is also advantageously applied to the manufacture of blades, wires, round or profile bars made of the metals and alloys specified above
In this new application, the new process offers the same advantages from an economic point of view as in the drawing of the tubes 11 makes it possible, moreover, to manufacture wires of very small section with insignificant waste.
Finally, it is suitable for working with metals and alloys which hitherto considered as not susceptible to being worked with a hydraulic press,
In Figures 5 to 8 we have shown, by way of example, an embodiment of the tools used in the press for the manufacture of bars or blades, the metal blank brought to a temperature suitable for molding is introduced. in the socket b which has been previously heated.
With the press switched on, the piston 6 enters the sleeve where it is guided by the shoulder 6. At the start, the blank a is crushed inside the sleeve between the lower surface of the piston 6 and the die ±, so that the entire hollow of the sleeve is completely filled. The piston of the press continuing to lower the metal of the blank a flows through the orifice 7 (or 7 of the die ± thus giving rise to the blade y to the bar or to the wire y the cross section of which corresponds to that of the orifice of the die.
When the press work is finished there remains in the sleeve a small residue of metal z which, as soon as the piston is returned to its initial position, can be separated, in a known manner, from the bar or the wire to be discharged then from the socket.
Another subject of the invention is the application of the hot wire drawing process which has just been described to metals and alloys which until now were considered as not being able to lend themselves to hot wire drawing work and in particular to iron. and its alloys.
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The manufacture of iron and steel tubes is carried out under extremely favorable conditions and does not require any special preparation, except that the blank must be brought to a high temperature between 1200 and 1300 The manufacture of the tubes in question is not in fact possible that if one MMiloWtoua the advantages which constitute the characteristic peculiarities of the presses with mechanical control compared to the hydraulic presses, These advantages consist:
1 - in the easy introduction of the blank into the vertical receiver of the press,
2 in the speed with which the press can be started, and
3 in the great rapidity of the work of the press piston, *
It is necessary to add to these advantages the fact that in the presses with mechanical control in which the control device is constituted by an angled lever the pressure force increases towards the end of the piston displacement.
This increase in pressure force is compensated by the resistance of the metal which increases with its cooling.
Despite the high temperature of the blank, the fatigue of the tools is not considerable; this is due to the fact that due to the rapidity of the work of the piston the blank remains in contact with the tool for a very short time.
As has been said previously, the hot drawing of iron and steel tubes does not require any other operation than the hot drawing of copper or brass tubes, except as regards the temperature of. the draft which must be higher.
The preliminary heating of the iron or steel board constitutes one of the essential characteristics of the invention. The blanks must be introduced into the receiver completely free of
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buildings because these deteriorate the tools and often make them unusable. However, the heating of blanks
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iron in order to bring them to the high temperature (120 * to 1300 °) which is necessary for hot drawing has the disadvantage that it leads to the formation of buildings, of course when it is not no rust-proof iron floors.
Experience has shown that it is possible to avoid this drawback by heating the blanks with the aid of an electric heater, for example, by a rivet heater.
In carrying out the process for drawing tubes which is the subject of the present invention, cylindrical blanks drilled partially or over their entire thickness using an appropriate drilling machine are used. The non-perforated blanks have this drawback that they cause greater wear on the tools. In addition, the walls of the tube obtained with such a blank have a non-uniform thickness, which is due to the defeo-
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. * t << h¯¯ killer of the punch. In accordance with the inventio prior drilling of the blank which, as we know, d more expensive to manufacture, freight avoided In addition, the punch, during the drilling work is. led in such a way that
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deviate, in any way, taxax from its central position.
At the same time the blank introduced into the receiver is subjected to a preliminary work In. * & Press, this preliminary compression having for object dtapla-
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firing the blank and distributing a4as4 metal evenly over the entire receiver section *
Thanks to this process, all the shaping irregularities which are inevitable in the castings are rectified, so that the drilling and the subsequent press work are not hampered by the displacement of the molecules.
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which takes place when the blank flattens out, matching exactly the shape of the receiver.
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In accordance with the invention, this result is obtained by applying to the press a crank or eccentric control device, the device of which is started, stopped or braked in such a manner. known and which causes the punch of the press to move with a reciprocating movement, while a piston concentric with this punch is simultaneously moved, by means of a suitable drive device, along the same axis, the automatic control of this piston being effected in such a way that the blank introduced into the sudden press during the forward stroke of the crank or of the eccentric, and thereafter only maneuver,
the prior compression drilling and drawing while the rear stroke of the aforementioned crank or eccentric has the effect of returning the punch and the piston to their starting position *
Its figures 9 to 13 show the organization and operation of a mechanically controlled press making it possible to obtain, automatically and a single working stroke, the drilling of the blank and its transformation by drawing into a tube.
As seen in Figure 9, the suitably heated blank is introduced inside the sleeve b which is closed at its lower part by the town hall e the sleeve b is fixed on the table d of the frame of the press which is set, in the example shown, for a vertical press. It is obvious that we can give this frame such an arrangement) that the piston can ae move in the horizontal or oblique direction, the crank control device which, as has been said previously, can be replaced by an eccentric device is constituted, as seen in Figures 10 and 11 ,,
by a shaft f a crank g a h a connecting rod i a ball joint k
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and a block 1 in the lower part of which is fixed the punch m. The useful part of this punch has a diameter equal to the smaller diameter of the tube which is to be drawn.
'The hollow piston n which serves as a casing concentric with the punch m comes to be fixed to the lower part of a movable support o whose inner surface serves as a guide for the punch holder 1; the outer surface of the piston holder o is organized in such a way as to be able to slide in guides provided for this purpose in the frame of the press. The punch holder 1 and the punch m move integrally with the crank control device.
The piston carrier ± and the piston n are moved along the same axis xx by a suitable drive device, the control of these components being intermittent, the drive of the piston n is provided in part by a suitable mechanical device and in part by the displacement of the material of the worked blank at the press.
The mechanical drive device consists of a curved plate rigidly connected to the crank shaft and provided with a projection p intended to cooperate with a roller 1 freely rotating on the cross member r which is fixed to the upper end of the door -pistono Instead of the curved plate device one could use an angled lever system or, for example, a grooved disc provided with a suitable control system. The embodiment which has just been described operates as follows:
FIG. 9 shows the position of the device for controlling the punch and the piston and their supporta before the press is put into operation.
In this position the piston holder ± is suspended, by the cross member r from the punch holder 1, so that it moves with the latter downwards. When the piston n comes into contact with the blank a the punch holder 1 continues to be de-
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placed at the bottom by the crank device, while the projection p of the curved plate ± comes into contact with the roller -% moving the piston holder ± with reduced speed;
this movement occurs until the blank completely fills the existing between the piston n and the die 0
The 'preliminary compression of the blank!' Is completed when the plate opens p comes out of the roller q The piston n thus remains on the blank without movement and without exerting, so to speak, on the - bows a pressure effort,
As can be seen in Figure 11, the punch which continues to move uninterruptedly and is carried out immediately after the operation which has just been described, the drilling of the blank The metal forced during this drilling has the effect of lengthening the blank a in the longitudinal direction and, due to this elongation,
the piston n and the piston holder c are pushed up slightly. It is only a small part of the metal driven back by the punch m which falls, in the form of a base in the iron channel of the table a which is intended to receive the tube ± which is to be drawn.
As can be seen in FIG. 12 as soon as the drilling is completed, the punch holder 3. while continuing to move downwards comes to rest on the surface of the inner bottom of the piston holder c 11 is evident that 'from this moment the punch holder. 1 and the piston holder. 2., Of marl that the punch m and the piston n move together and we thus obtain, by compression of the blank, the tube Y which stretches through the annular orifice v (figure 1a this orifice is formed by the fixed matrix ± and by the rod of the punch m which passes through to the die.
when the punch is at the end of its stroke, the drawing of the tube is accomplished and the crank ± at-
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then dyes the position of the lower dead center.
FIG. 13 shows the position of the various organs of the press, when the latter returns to its initial position, As can be seen in this fi gure, where first the punch m and the crank mechanism ( constituted by the parts f, ghikl which perform the movement This movement continues until the moment when the poston holder c and the piston n come into contact with the cross member r thus dragging the piston holder ± and the piston n to return them to their starting position. It is evident that in the meantime the bending plate has also returned to its starting position. Figure 13 shows the disposition of the press when it is very close to returning to its position starting point which conforms to that shown in figure 9.
The tube '' still integral with the residue z is removed, in a known manner, from the press, after which one proceeds to the separation of these two parts of the tube, Instead of using a punch holder and a holder. piston sliding one inside the other, one could also use guide pieces juxtaposed to one another and in which the punch and the piston of the press move respectively. when drawing bars or blades of a certain thickness, characteristic defects are obtained in the case of brittle alloys.
These defects consist in the formation of transverse cracks of all dimensions, from the oriques having the width of a hair to tears with serrated edges which appear in the metal of which the bar or the blade is made. These cracks must be attributed to the fact that when the tube leaves the die, the inner part of this tube still undergoes significant compressive forces, while the outer parts undergo a
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tensile force * It is possible to overcome this drawback by reducing the speed with which the wire drawing is carried out on the press * However, this last operation causes drawbacks of a different nature.
Indeed,
Inexperience has shown that when the work at the press is slower, the base and the waste have a greater weight, while the blank cools and remains in the press table, thus stopping the operation of the latter. In addition, difficult-to-draw alloys cannot be worked on at all with a slower or slower press. It is therefore necessary to operate the press with a speed compatible with the properties of the alloys treated from the point of view of drawing.
In accordance with the invention, the harmful effects due to the rapid operation of the press are eliminated by giving the die a particular organization.
In the die established in accordance with the invention, the flat or slightly conical part which serves as a bearing surface for the blank does not connect directly to the central orifice, the section of which must determine the section and the profile of the bar. that it is a question of drawing. the connection of said bearing surface with the aforementioned orifice is effected by means of a rapidly sloping intermediate surface;
in the case of round bars, this part affects a frustoconical shape, such an organization of the matrix makes it possible to completely eliminate, or at least to reduce in considerable proportions. the detrimental effect of the high speed with which the piston of the mechanical press is driven. Another essential advantage of the mechanical press over the hydraulic press consists in the fact that the pellet or the residue of the preform can be easily removed. during the manufacture of the tubes this removal of residues is in fact extremely: easy.
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This is not the case in the case of the drawing of bars, where the removal of residues presents certain difficulties.
These difficulties are further aggravated because of the particular organization of the matrix which has just been mentioned.
To facilitate the removal of residues, the punch of the press is fitted with a cylindrical extension, the length of which is chosen such that towards the end of the drawing operation the end of the cylindrical extension enters the also cylindrical part of the central channel of the matrix. In addition, the aforementioned cylindrical extension must have a section sufficient to leave between its side walls and the walls of the aforementioned oanal an annular space of very small dimensions.
Thanks to this extension, the upper part of the bar has a tubular shape. The tubular end bar can be easily removed with a few strokes of the chisel, while the residue of the blank somehow hangs on the chisel and can be removed with the latter.
Figure 14 is a longitudinal sectional view of the tool. 6, 6 is the punch of the press, 2 - the cylindrical extension, b the sleeve, a "is the blank to be worked with the press c the die comprising in the center a truncated opening 4 which is connected to a cylindrical part having substantially the same section as the drawing bar.
Fig. 115 is a similar section through the tool towards the end of drawing. In this figure z is the residue of the blank and y the bar obtained by drawing and having a tubular end y Due to the fact that the conical opening 4 tapers towards its middle the internal diameter of the part. tubular bar is smaller than the outside diameter of the cylindrical extension 2
In figure 16 we have shown in which oon-
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