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Perfectionnements aux procédés mécaniques de forgeage et aux appareils pour la réalisation de ceux-ci.
La présente invention comprend des perfectionnements aux procédés mécaniques de forgeage et aux appareils pour leur réalisation. il se produit fréquemment que des pièces forgées sont destinées à avoir une tête ou une partie élargie et une tige creuse d'une pièce avec celle-ci, On a. par exemple imaginé des soupapes ou des tiges de poussée pour moteur àéronautiq ues comportant des tiges creuses et des têtes élargies. Jusqu'à présent, on avait l'habitude de forer les tiges creuses après
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le forgeage et ceci implique une dépense de temps considérable et, dans le cas de tiges longues, nécessite des soins pour donner la certitude que le trou foré est concentrique avec l'intérieur de la tige sur toute sa longueur.
Suivant la présente invention, un procédé pour la production de pièces forgées ayant des tiges creuses d'une pièce avec les têtes ou les Parties élargies sur les tiges est caractérisé par le fait qu'on prend comme matière initiale, à partir de laquelle les pièces forgées sont faites, des tubes métalliques des dimensions désirées pour la tige et qu'on refoule les têtes ou parties élargies sur celle-ci dans une machine d'estampage électrique.
On a récemment créé une machine d'estampage électrique pour la production de têtes ou de parties élargies sur les extrémités ou en un point intermédiaire entre les extrémités de tiges pleines, la pièce étant maintenue entre un étau et une enclume ou entre deux étaux qui sont isolés l'un de l'autre et chauffés par un courant électrique passant de l'un à l'autre tandis qu'une pression en bout est appliquée sur la pièce traitée pour l'obliger à s'aplatir dans la partie chauffée tout en glissant à travers l'étau ou l'un des étaux et à 'être ainsi épaissie et estampée.
A la connaissance des présents inventeurs, il n'a pas étproposé jusqu'à présent d'estamper des tubes métalliques dans ce type ou tout autre type de machine à forger et de produire des pièces forges du type ici indiqué avec des tiges creuses, directement à partir d'une manière tubulaire.
Dans la mise en pratique du procédé suivant laprésente invention, l'observation de certaines précautions est nécessaire pour obtenir le succès. il est bien connu, dans l'estampage dans les machines à forger électriques, qu'une tige pleine à estamper ne doit pas faire saillie ou s'étendre à une trop grande distance entre les électrodes car sinon elle se
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recourbe par la pression d'extrémité au lieu d'être élargie en une tête. Ordinairement, la distance maxima entre les électro des est égale à quatre fois le diamètre de la ,tige.
Dans le cas de l'estampage d'une matière tubulaire, ce rapport ne s'applique pas parce que même si le tube à estamper est maintenu dans cette limite de façon qu'il ne se plie pas dans son ensemble latéralement, on trouve que les paroisdu tube tendent à se rassembler en plis comme les parois d'une lanterne chinoise. On a trouvé possible de remédier à cet inconvénient en réduisant la distance entre l'étau et l'enclume de façon que l'épaisseur des parois du tube soit adéquate, en relation, à la distance comprise entre l'étau et l'enclume. Une limite à cette portée de façon qu'elle ne dépasse pas environ quatre fois l'épaisseur du tube conviendra dans beaucoup de cas, mais la distance maxima exacte peut étre déterminée dans chaque cas particulier par un simple essai expérimental.
Lorsque cette distance ne procure pas un espace convenable pour la tête terminée ou la matière refoulée, l'espace peut être procuré moyennant l'emploi d'un étaà à mâchoires rétractiles comme cela sera décrit dans la suite.
On trouvera ci-dessous une description donnée à titre d'exemple d'appareils électriques d'estampage convenant pour la mise en pratique de l' invention.
Les dessins annexés représentent l'appareil et dans ceux-ci .
Les fig. 1 et la sont un plan d'une machine d'estam page ;
Les fig. 2 et 2a sont une vue de côté de la machine avec des pièces brisées et représentées en coupe lorsque c'est désirable.
La fig. 3 est une coupe verticale par la ligne 3-3 de la fig. 1, vue dans la direction des flèches,
La fig. 4 est une coupe analogue par la ligne 4-4 de la fig. 1,
La fig. 5 est un détail montrant les connexions électriques vers tes macnoires ae l'etau,
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La fig. 6 est un schéma des connexions hydrauliaues.
La fig. 7 est un plan montrant une forme modifiée de l'étau.
La fig. 8 est une vue en élévation d'une machine de type vertical.
La fig. 9 est une coupe par la ligne 9-9 de la fig. 8, vue dans la direction des flèches.
Si l'on se reporte aux f ig. 1 à 6, la machine comprend deux organes latéraux longitudinaux 11,12 sous la forme de fortes cornières placées avec leurs brides supérieures dirigées vers l'extérieur et supportées par un bâti 13 de façon à être à une hauteur appropriée au-dessus du sol. A l'intérieur du bâti 13 sont logés le transformataur électrique nécessaire et l'appareil de commande hydraulique. Cet appareil est seulement représenté aux dessins pour autant qu'il diffère de la pratique usuelle pour les machines à estamper.
A l'intérieur des organes de châssis latéraux 11 et 12, on a fixé deux barres coulissantes 14 et 15 qui s'étendent sur toute la longueur de la machine et servent à supporter différents éléments de fonctionnement de l'appareil. A une extrémité de la machine on a placé entre les barres coulissantes 14 15 un cylindre hydraulique 16 contenant un mouton 17 qui agit sur une crossette 18 agissant sur les barres coulissantes 14,15.
L'axe du cylindre coïncide avec l'axe suivant lequel la pièce traitée est supportée et est situé bien bas entre les châssis latéraux de façon que la réaction de la poussée produite pendant l'estampage ne provoque pas un moment de flexion sur les châssis.
De chaque côtédu cylindre hydraulique 16 il y a une vis à filet carré 19 ou 20 qui est vissée dans le cylindre et passe à travers la crossette 18 au-delà de laquelle elle porte une tête 21 ou 22. Les deux têtes portent également des roues de chaîne et sont reliées ensemble par une chaîne de commande 23.
L'une d'elles porte une poignée 24 fonctionnant pour faire tour-
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ner les vis au moyen d'un racagnac 25 . Les deux vis constituent un arrêt réglable pour le mouvement vers l'avant de la crossette 18.
Vers l'autre extrémité de-la machine, il y a une autre traverse 26 qui est boulonnée entre les barres coulissan- tes 24 etporte un étau pour la pièce à traiter. L'étau comprend deux mâchoires inférieures 27,28 qui sont réglables radia.lement et deux mâchoires supérieures 29,30 qui sont montées sur des moutons 31,32 de cylindres hydrauliques 33,34. Les cylindres hydrauliques sont disposés radialement à l'axe de la pièce traitée, laquelle est indiquée par letube 35 dans les dessins.
On comprend que les mâchoires 27, 28, 29, 30 sont fixées de façon amovible aux pièces qui les portent de sorte que lorsqu'on opère sur des pièces de différent diamètre, d'autres mâchoires peuvent être substituées et que ces mâchoires amovibles sont faites en bronze ou en une autre matière bonne conductrice en vue de faire en sorte que le courant soit transporté à la pièce traitée avec le moins de résistance électrique possible. Les mâchoires sont de préférence pourvues de connexions pour une circulation d'eau en vue de les maintenir froides, mais comme celles-ci sont bien connues en elles-mêmes, elles ont été supprimées aux dessins pour plus de simplicité.
Les cylindres hydrauliques sont pourvus de connexions de pression d'huile 36,37 pour fermer les mâchoires d'étau et de connexions analogues 38,39 pour ouvrir les mâchoires d' étau. il est à remarquer qu'avec le type d'étau décrit, la pièce traitée est saisie en quatre sections de sa périphérie et que la pression est nécessairement uniforme sur tous les quatre c8tés. L'étau est isolé de la plaque d'assise par un isolement 40.
Somme le montre la fig. 5, chacune des mâchoires d'étau 27 à 30 est pourvue d'une connexion individuelle consistant en un conducteur de cuivre flexible 41 à 44. Les conducteurs sont tous faits autant que possible d'égale longueur et sont relises à une borne 45 d'un transformateur électrique de réduction destiné
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à fournir le courant de forgeage.
Par le fait qu'on rend les conducteurs tous d'égale longueur et qu'on procure un conducteur séparé pour chaque mâchoire d'étau, le courant fourni à chaque mâchoire d'étau est rendu autant que possible le même et ceci est important dans l'estampage d'une matière tubulaire, spécialement lorsque les parois de la matière sont minces, parce que si le tube reçoit un flux de courant d'un côté qui est supérieur à l'autre, il est surchauffé de ce c8té vu que le courant n'a pas la même opportunité de s'écouler vers le côté opposé et de se répartir uniformément, comme c'est le cas pour le débit du courant dans une barre de matière pleine.
Au-delà de l'étau 26 se trouve une autre traverse 46 qui porte une enclume 47. L'enclume est montée sur une tige 48 qui glisse dans la traverse 46 et la tige 48 porte une vis 49 qui fonctionne dans un écrou 50. L'écrou 50 est monté de façon à tourner dans un palier 51 sur la traverse 52 et entre l'écrou 50 et le palier, de chaque coté de celui-ci, il y a un palier de poussée à billes, 53,54. A l'écrou '60 est fixé également un volant à main 55 de façon que l'écrou puisse être mis en rotation et que la position de l'enclume puisse être réglée longitudinalement, et par conséquent sa distance de l'étau peut être réglée pour correspondre à la dimension de la tête qui doit être produite sur la tige 35 de la pièce traitée.
L'enclume 47 est reliée électriquement par un conducteur 56 à l'autre borne 57 du transformateur de réduction. Ces connexions sont représentées à la fig. 5. L'enclume est pourvue de connexions de refroidissement par eau de la manière usuelle, ces connexions notant pas représentées aux dessins vu qu'elles sont du genre normal dans une machine à estamper.
Entre l'étau 26 et le mouton hydraulique 17 on a placé des traverses supplémentaires 58-59-60. La traverse 58 supporte un prolongement 59 du mouton et le prolongement 59 a une
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tête 60 qui bute contre l'arrière de la pièce tra.itée 35. Les traverses 61,62 sont construites comme le montre la fig. 3 des dessins et portent des mâchoires 63,64 qui viennent en prise avec la pièce traitée par les côtés opposés et la supportent de telle manière qu'elle est maintenue en alignement avec le mouton en des points intermédiaires entre l'étau et la tête 60.
Les mâchoires 63,64 sont montées de façon à coulisser sur la traverse 61 et la mâchoire 63 porte un prolongement 65 sous la pièce traitée du coté de l'axe de celle-ci opposé à celui sur lequel la mâchoire vient en contact avec la pièce.
La mâchoire 64 porte un autre prolongement 66 et les prolongements 65,66 sont pourvus de butées 67,68 qui se trouvent sur les côtés opposés d'une came 69. La came est montée sur un arbre vertical 70 qui est pourvu d'un palier dans la traverse (61) (ou 62 suivant le cas) et en-dessous du palier l'arbre porte une poignée de commande 71 qui se voit le mieux è. la fig.
2 des dessins. Le prolongement 66 de la mâchoire 64 est fendu pour permettre le passage de l'arbre 70. chacune des butées 67,68 porte une vis de butée '72,73 qui s'appuie réellement sur la came et qui permet un réglage de la position des mâchoires.
Les mâchoires peuvent se mouvoir vers l' intérieur pour se mettte en prise avec la pièce traitée, contre la tension de ressorts 74, 75, et la construction est telle que la rotation de la came 69 les refoule vers l'intérieur en prise avec la pièce tout en les maintenant convenablement centrées par rapport à l'axe de la pièce, de sorte qu'il n'y a pas de pression latérale tendant à refouler la pièce traitée hors d'alignement.
Les choires 63,64 sont pourvues de manchons mobiles%, 77 qui peuvent être échangés contre d'autres manchons de dimensions différentes suivant les différentes dimensions de la pièce traitée.
Lorsque de courtes pièces doivent ttre estampées, une tige différente analogue à 59 mais plus longue peut 'être em-
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ployée de façon à agir comme prolongement du mouton 17 pour le rendre suffisamment long pour venir convenablement en prise avec la pièce traitée. D'autre part, avec les de très lonLues pièces traitées, le prolongement 59 peut être supprimé et le mouton 17 peut venir En prise directement avec la pièce traitée.
Au sommet du cylindre 16, il y a un bossage 80 dans lequel glisse un arrêt longitudinal 81 qui peut être fixé dans n'importe quelle position de réglage au moyen d'une vis de pression 82. Cet arrêt est destiné à venir en prise avec l'ar- rière de la crossette 18 et a limiter l'amplitude de retrait du mouton 17. Deux cordes flexibles 83,8 sont reliées à la crossette et passent sur des poulies 85,86 à l'extrémité de la machine, pour se rendre à un lourd contrepoids 87.
De cette manière, lorsque la pression hydraulique est coupée du cylindre 16,le contrepoids 87 attire la crossette 18 vers l'arrière jusqu'à ce qu'elle vienne en contact avec l'arrêt longitudinal 81, La crossette 18 porte également une console 88 présentant à son extrémité inférieure un oeillet 89 qui glisse le long d'une barre de dégagement 90. La barre 90 pivote en 91 sur un levier 9 dont l'autre extrémité est articulée à une barre de verrou 93.
La barre 93 s'étend le long du c8té de la machine à estamper jusqu'à un quadrant de commande 94 où elle est destinée à coopérer avec un levier de commande hydraulique 95 fonctionnant dans le quadrant 94. Un arrêt réglable 96 est disposé sur la barre 90 et peut être mis dans n'importe quelle position le long de celle-ci et maintenu dans cette position au moyen d'une vis de pression qui est trop petite pour être vue au dessin, La barre de verrou 93 porte un verrou 97 qui pénètre dans la plaque de quadrant 94 et sert à maintenir le levier 95 dans sa position la plus basse, lorsqu'il est mis en position.
un ressort 98 (fig.6 du dessin) sert à presser la barre de verrou élastiquement dans
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cette position de sorte qu'elle verrouille automatiquement le levier 95 dans sa position inférieure lorsque ce dernier estabaissé. Lors de l'avancement de la crossette 18 jusqu'à ce que l'oeillet 89 de la console 85 rencontre l'arrêt 96, le verrou est retiré et le levier 95 est autorisé à se soulever de nouveau. Le but de cette disposition de dégagement résultera de l'examen des connexions hydrauliques représentées à la fig. 6.
Le levier 95 actionne une soupape dans la boite de soupape 99 à laquelle de l'huile est fournie sous pression par un tuyau 100, en venant d'une pompe 101. La pompe 101 est actionnée par un moteur 102 et aspire de l'huile d'un cylindre 103. Le tuyau 100 est pourvu d'une dérivation 104 retournant au cylindre 103 et commandéepar une soupape d'échappement 105.
La soupape d'échappement 105 est réglée de façon à s'ouvrir pour une certaine pression et à permettre à l'huile d'être renvoyée dans le cylindre 103. Par ce moyen, une pression constante est maintenue dans le tuyau 100. Par la soupape 99 cette pression est admise, lorsque le levier 95 est abaissé, vers un tuyau principal d'alimentation 106 qui est relié au cylindre 16 du mouton hydraulique 17 et possède un branchement 107 vers les tuyaux d'alimentation 36-37 pour fermer les mâchoires d'étau. Lorsque le levier 95 est soulevé, la soupape de la boite de soupape 99 relie le tuyau d'alimentation principal 106 à un tuyau d'échappement 108 qui ramène l'huile au cylindre 103.
La soupape admet en même temps de l'huile sous pression vers un tuyau de retour 109 qui débite de l'huile vers les tuya.ux 38,39 pour ouvrir les mâchoires d'étau 29,30.
Lors du fonctionnement de la, machine, l'opérateur place d'abord la pièce à traiter de telle façon qu'elle s'étend entre l'en- clume 4.7 et l'extrémité du mouton 60, les mâchoires d'étau étant retirées pendant cette opération par suite de ce que la poignée 95 de la soupape de commande est soulevée. Dès que la
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pièce traitée est en position, l'opérateur abaisse la poignée 95 qui est commandée par le verrou 97.
Ceci ferme les mâchoi- et res d'étau 29, 30/en même temps applique la pression vers le cylindre 16 de façon que la pièce traitée soit maintenue et mise sous pression. un autre branchement 110 venant du tuyau d'alimentation principal 106 est conduit jusqu'à une boite de commutation 111 et la pression d'huile actionne dans la boite de commutation 111 un cylindre qui ferme le circuit des conduc- teurs d'alimentation électriques 112,113. Ces derniers sont reliés au primaire du transformateur qui porte les bornes se- condaires 45,47.
En même temps, que l'application de la pression hydraulique à la pièce traitée, le courant électrique est mis en fonction et s'écoule des mâchoires d'étau à travers la piè- ce traitée jusqu'à l'enclume 47, ce qui chauffe la pièce trai- tée. Dès qu'elle a atteint une chaleur de forgeage, la pres- sion oblige la pièce traitée à glisser à travers les mâchoires d'étau 27,28,29,30 vers l'enclume ce qui produit une tête re- foulée.
Dès qu'une quantité déterminée de la pièce traitée a été ainsi refoulée, la console 88 vient en prise avec l'arrêt 96 de la barre de dégagement, le verrou 97 est retiré contre l'action du ressort 98, et la poignée 95 saute vers le haut ce qui retire la pression hydraulique du tuyau d'alimentation principal 106 ; ensuite les mâchoires d'étau sont retirées de la pièce traitée, le mouton 17 est attiré en arrière par le contrepoids 87 et le courant électrique est coupé par le com mutateur 111. L'opérateur a donc simplement à retirer la piè- ce traitée de la machine et à la remplacer par une nouvelle, après quoi le cycle d'opérations peut être répété indéfiniment.
On remarquera que dans cette opération de refoulement, la distance entre les mâchoires d'étau 29 à 30 et l'enclume 47 doit être maintenue à-une petite valeur appropriée de façon que les parois de la pièce tubulaire ne tendent pas à se plis-
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serf il est possible d'augmenter quelque peu la .distance entre l'étau et l'enclume pendant l'opération d'estampage moyennant une rotation du volant à main 55 de façon à permettre la formation d'une tête un peu plus grande, mais ceci n'est pas désirable pour un travail de répétition uniforme parce que cela constitue une opération à la main qui ne peut pas être effectuée facilement avec exactitude.
En conséquence, lorsqu'une grande quantité de métal doit *être refoulée en une tête, on emploie de préférence la variante représentée à la fig. 7. Dans ce cas, les pièces sont, d'une manière générale, semblables à celles décrites déjà et portent des chiffres analogues sur la figure, mais outre les mâchoires d'étau principales il y a une série supplémentaire de mâchoires d'étau commandées par des cylindres hydrauliques 120,121. ues quatre pairesde mâchoires d'étau rétractiles 122,123 sont montés de façon à coulisser dans des supports sur les moutons des cylindres 120,121. Les mâchoires d'étau 122, 123 sont maintenues vers l'avant, en prise avec la pièce traitée, par des arrêts, contre l'action de ressortsde retrait , et sont destinées à. être dégagées par des verrous 124,12b attachés aux arrêts.
Les verrous sdnt dégagés au moyen de cames de levage 126,127 qui sont avancées au-dessus des boites 128,129 qui contiennent les mâchoires d'étau rétractiles, pendant l'opération de refoulement.
Les mâchoires d'étau sont par conséquent retirées graduellement 1'une¯ après l'autre, En vue d'effectuer le mouvement des cames 126,127, celles-ci sont montées sur une crossette coulissante 130 qui porte une broche 131 fonctionnant dans une fente d'un levier 132. Le levier 132 pivote en 133 d'un côté de la. machine et porte une tige de commande 134 à l'autre extrémité . La tige de commandel34 est rendue réglable en longueur par une liaison à coulissement en 135 et
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elle est articulée en 136 à un levier 137, dont l'autre extrémité est en prise au moyen d'une liaison à fente 138 avec une broche 139 prévue sur la crossette 18.
En conséquence, l'avancement de la crossette libère les mâchoires d'étau rétractiles 122 l'une après l'autre pendant l'opération d'estampage et permet la formation d'une tête estampée plus longue, contenant une plus grande quantité de métal.
Les fig. 8 et 9 montrent un type vertical de machine comprenant une base 140, d'un c8té de laquelle se trouve une colonne 141 qui porte à son extrémité supérieure un cylindre hydraulique 142 pourvu d'un mouton 143. En-dessous du mouton et dans l'alignement de celui-ci on a supporté dans le m ilieu de la base 140 une enclume 144. Entre le mouton et l'enclume se trouve une console 145 qui porte un étau 146. L'étau 146 a cinq mâchoires 147 et la position de toutes les mâchoires est rouble radialement simultanément au mffyen d'une came en colimaçon comme les mâchoires d'un mandrin à centrage automatique , la came étant actionnée par une clef 148 de la manière usuelle.
Chacune des mâchoires d'étau 147est pourvue d'un conducteur flexible 149 et les cinq conducteurs flexibles 149 sont tous conduits vers le bas dans la base 140 de la machine où ils sont reliés à un système transformateur approprié pour fournir du courant électrique aux mâchoires d'étau. Les conducteurs 149 sont tous reliés de la même manière, de sorte qu'ils ont une réactance analogue. L'autre borne du système transformateur est reliée par un conducteur 150 à l'enclume 144.
Le système transformateur peut consister en cinq transformateurs disposés autour de l'axe de l'enclume 144 et ayant une borne commune reliée à l'enclume, mais cinq bornes séparées reliées aux mâchoires d'étau. Suivant une variante, un seul transformateur annulaire peut être disposé
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autour de l'enclume.
Avec la construction représentée, la tête de la pièce traitée ne doit pas être trop grande, pour qulle puisse être retirée vers le haut à travers les mâchoires de l'étau lorsque ces dernières ont été ouvertes et le mouton 143 retiré, mais on remarquera que d'autres moyens pour l'enlèvement de la pièce peuvent être prévus si on le désire, par exemple l'emploi d'un étau semblable à celui représenté à la fig. 4, par lequel la pièce traitée peut être retirée de l'avant de la machine.
Dans le cas d'une pièce tubulaire du genre décrit cidessus, la forme de la tête refoulée peut être réglée dans une large mesure par la conformation de la surface de l'enclume il faut entendre par là que si l'enclume présente une cavité qui embrasse l'extérieur du tube, l'augmentation principale d'épaisseur se fera vers l'intérieur. Si l'enclume présente un bouton central pour s'adapter à l'intérieur du tube, l'augmentation d'épaisseur se fera dans la direction vers l'extérieur, et la forme éventuelle de la pièce forgée désirée devra être considérée lors de la production de l'enclume.
Dans certains cas dans lesquels les tubes à. estamper ont des parois épaisses, il peut être possible d'employer des étaux ayant seulement deux mâchoires au lieu des étaux à plu sieurs mâchoires décrits ci-dessus, mais il est toujours désirable que chacune des mâchoires d'étau soit pourvue d'une connexion individuelle vers le système transformateur de fa- çon à. assurer l'uniformité du courant fourni tout autour de la pièce traitée.
Un procédé approprié pour faire va.rier la forme des têtes refoulées consiste à. régler la pression hydraulique sur le mouton ou à faire varier la quantité de courant électrique de chauffa.ge pendant l'opération d'estampage. Ainsi, s'il faut produire une tête qui est la plus grande près de la tige et
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va en se rétrécissant vers l'enclume, le courant doit être augmenté continuellement pendant l'estampage, de façon que le tube devienne plus chaud et s'écoule plus facilement vers la fin de l'opération d'estampage. Suivant une variaa- te, la pression peut être augmentée à mesure que l'estampage progresse.
Si la tête doit être cylindrique, la température doit être maintenue uniforme et si elle doit aller en se rétrécissant dans le sens opposé, la température ou la pression ou les deux facteurs doivent être modifiés de la manière opposée à celle décrite pour le rétrécissement suivant le procédé décrit en premier lieu .
Le refoulement de parties élargies en d'autres endoits le long du tube qu'à l'extrémité peut également être effectué électriquement en concordance avec la présente invention et sera fait moyennant l'emploi de deux étaux, un de chaque côté de l'épaississement désiré, d'une manière analogue à celle décrite au brevet belge n 384.583, en utilisant toutefois les précautions spéciales décrites cidessus pour l'estampage d'une matière tubulaire.
R e v e n d i c a t ion s.
1.- Procédé pour la production de pièces forgées présentant des tiges creuses solidaires de têtes ou de parties élargies sur les tiges, caractérisé en ce qu'on prend, comme matière initiale à partir de laquelle les pièces forgées sont faites, des tubes métalliques ayant les dimensions désirées pour la tige et qu'on refoule les têtes ou les parties élargies de celle-ci dans une machine à estamper électrique.