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"Perfectionnements aux procédés et appareils pour l'ex- trnsion on filage à la presse de métalt.
La présente invention est relative à la production économique, individuellement et simultanément, de pièces on corps métalliques, pleins et creux et de forme allon- gée, par extrusion ou filage à la presse à chaud.
La rapidité de fonctionnement est très importante pour obtenir l'extrusion satisfaisante de métaux, et no- tamment de métaux ferreux, étant donné que, à moins que le degré élevé de plasticité du métal puisse être main- tenu dans l'ébauche que l'on file à la presse et que 1' écoulement rapide du métal à travers le cylindre et la
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filière soit assuré, une force énorme est requise pour réaliser l'extrusion. Par conséquent, l'usure sur la filière et autres organes, due au frottement et aux ef- fets préjudiciables résultant d'un échauffement prnlengé de cette filière et antres organes, est si importante qu'elle rend excessifs les frais de l'opération d'extru- sion.
Ceci est une des raisons principales pour lesqnel- les l'extrusion de métanx ferreux et non ferreux n'a pas été effectuée couramment jusqu'ici.
L'invention a pour objet, entre autres, un appareil permettant d'assurer l'extrusion de pièces ou. corps mé- talliques d'une manière très avantageuse, afin de réduire les pressions requises, et notamment de réduire les frais de funetionnement et d'outillage.
Pour obtenir ce résultat, linvention a trait à. un appareil dans lequel on peut Introduire très rapidement une billette chaude on ébauche métallique plastiqae, appareil pouvant rapidement presser et filer le métal plastique chauffé à travers la filière et la machine. A cet effet, l'invention permet également de réaliser un appareil pour effectuer une extrusion à vitesse élevée même si les organes mobiles de la machine sont avantageusement actionnés à une vitesse normale, en prévoyant un appareil destiné à effectuer un mouvement composé, pour assurer soit une extrusion directe dans laquelle la filière est fixe par rapport au cylindre, soit une extrusion indireo- te dans laquelle la filière est déplacée dans un cylindre qui porte l'ébauche.
Dans tant appareil d'extrusion à chaud, la filière, les garnitures et les outils sont soumis à l'usure la
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plus grande par suite de réchauffement, étant donné qu' ils subissent à la fois l'aotion nuisible de la chaleur
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nomale de l'éballohe plastique par radiation avant que la pression soit exercée, a,in .q;#1I et l'effet préjudi- ciable du chauffage par conduction pendant que la pres- sion est exercée en effectuant la réduction désirée de la dimension de 1'ébauche lorsque le métal est poussé à tra-
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vers un orifice de co1Ifo1'll&t1on. Si la filière est ntili- sée pour effectuer une nouvelle extrusion après avoir été
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éohanffée d'une manière excessive, il se produit une usa- re préjudiciable et excessive.
Toutefois, dans les appa- reils utilisés jusqu'ioi, le remplacement d'one filière chaude par une filière froide ne pouvait être effectué
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qu'avec beaucoup de difficultd. La présente invention permet de réaliser un nouvel appareil pour expulser au-
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ionatiquement la filière chaude et préparer automatique- ment un logement pour la filière froide.
Cet appareil avantageux rédll1t de ce fait les frais d'oitillage, il augmente le rendement de la machine, et diminue les ris-
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ques de brf7.nre pour l'opérateur en manipulant la filière chaude.
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L'inconvéniant le plus important des appareils et procédés d'extrusion proposes jusqu'ici oonsiste en ce que l'ébauche métallique placée dans le cylindre se trouve repliée et feuilletée, ce qui oblige à exercer des pres- sions excessives pendant l'extrusion et transmet ces pres- sions énormes à la filière qai est ainsi soumise à une usure excessive, et le corps métallique filé se trouvant
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également 1I1i-m@'me feuilleté.
Ces facteurs avaient pour résultat un déchet d'environ vingt-cinq pour cent de la
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totalité du métal placé dans la machine pour tre soumis à l'extrusion ¯;et nécessitaient un rechauffage et une nouvelle coulée coûteux des déchets avant que ceux-ci puissent être utilisés à nouveau.
La présente invention a pour objet un procédé et un appareil nouveaux et avantageux permettant de remédier à cet inconvénient principal qui a eu surtout gour effet de limiter les opérations d'extrusion dans l'industrie, et permettant également que les efforts jusqu'ici infruc- tueux pour réaliser ces opérations d'extrusion puissent maintenannt recevoir une application pratique satisfai- sante.
En travaillant à résoudre les problèmes qu'entraine 1extrusion de plusieurs corps pleins ou tabulaires, 1' inventeur a réalisé certains perfectionnements importants relatifs à l'écoulement, par extrusion, de métal lorsqu' on file à la presse des corps pleins ou tabulaires formés de métaux ferreux ou non ferreux, perfectionnements qui ont donné lieu à. une nouvelle invention. Le but de ce nouveau procédé est d'équilibrer ou d'égaliser approxi- nativement les températures de l'ébauche chauffée en- dant l'ensemble du mouvement du métal.
Lorsqu'on réduit, par laminage ou par extrusion, la section transversale d'une ébauche uniformêment ch@uffée. et qu'on l'allonge sous la forme d'un corps plein ou tu- bulaire ayant une section transversale plus faible, les pressions de réduction exercées sur les surfaces exté- rieures de l'ébauche réagissent directement sur le métal autour de l'axe de cette ébauche. Ceci oblige le métal à s'écouler dans un sens opposé à l'écoulement du métal
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à partir des surfaces extérieures (voir les fLéches dans la fig. 24).
Dans l'extrusion à chaud, les mêmes condi- tions existent lorsqu'on file à la presse une ébauche pleine à travers un orifice oentral (voir fig. 25).Cette condition est due au fait qu'il n'est pas possible de régler les températures de l'ébauche après qu'elle a été retirée du four.
L'ébauche métallique rayonne rapidement sa chaleur, à partir des surfaces extérieures, dans l'atmosphère, jusque ce qu'elle atteigne le cylindre. Lorsqu'elle vient en contact avec les parois du cylindre et les outils, qui sent plus froids que l'ébauche, il se produit une nouvel- le perte de chaleur à la surface, pour la raison que la chaleur,avant et pendant l'écoulement par extrusion, est rayonnée rapidement dans les parois du cylindre et dans les surfaces des outils. Ces effets abaissent la tempéra- tare de la surface de l'ébauche et, à un degré moindre, la température interne. Ceci diminue l'état plastique du métal de l'ébauche dans ses parties extérieures ou super- ficielles davantage qu'au centre.
Par conséquent, lors- qu'une pression est exercée sur les extrémités de l'ébau- ohe, cette pression est transmise aux surfaces extérieures de celle-ci, parallèlement à son axe. Les pressions s'ajou- tant les unes aux autres dans les surfaoes de l'ébauche sont provoquées par la résistance statique du métal lors- qu'on le pousse à travers l'orifice resserré de la filière de conformation chaque fois que le centre de cette der- nière coïncide aveo l'axe de l'ébauche.
Lorsque le métal moins plastique des surfaces de l'ébauche est poussé dans l'orifce de la filière et se déplace vers le point de moin-
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dre résistance, qui est son centre, le métal plus plas- tique au centre de l'ébauche, avec ses températures plan élevées et sa plasticité plus grande, est diffusé en éventail dans la structure moléculaire de la surface ex- térieure de l'ébauche, qui s'écoule dans lesens de l'ou- verture de la filière.
Tant qu'il y a un volume suffisant de métal s'éeou- lant en avant, dans lequel l'écoulement vers l'arrière du métal plus plastique peut être diffusé moléoulairement, trut le métal s'écoulera librement. Toutefois, lorsqu' une partie comprise aproximativement entre la moitié et- deux tiers de l'ébauche a été filé à la presse, le volume de la partie non filée n'est pas suffisant pour absorber l'écoulement vers l'arrière du métal plus chaud venant du centre del'ébauche, et les surfaces moins plastiques du métal commencent alors à se replier vers l'intérieur derrière l'écoulement en sens modifié du métal venant du centre de l'ébauche.
Cet obs- tacle à l'écoulement du métal, combiné avec le refroidis- sement rapide de celui-ci, forme des lamelles dans la structure de la partie non filée de l'ébauche, lamelles qui exigent des pressions énormes pour s'écouler, et si aveo des pressions excessives le tronçon feuilleté de 1' ébauche est chassé hors de la filière, une ou plusieurs lamelles allongées apparaîtront dans la structure du pro- duit fini.
Lorsqu'on file à la presse des pièces ou corps pleins à travers des orifices axiaux, des essais ont dé- montré d'une manière concluante que, lorsqu'un métal chauf- fé et plastique, dans la structure duquel régnent des températures différentes, commence à se replier et à for-
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mer des lamelles, le likre écoulement, par extrusion, du métal est alors arrêté, quelle que soit la somme de pres- sion exercée sur celui-ci. Il en résulte toujours qu'un tronçon non filé à la presse reste dans le cylindre, le volume de ce tronçon étant d'environ 25% de la longueur et du poids originaux de 1'ébauche. Ce tronçon constitue un déchet et doit être refondu avant de pouvoir être ntili- sè à nouveau.
L'inventeur a en outre constaté que, lorsqu'on ef- fectue une opération d'extrusion centrale pour obtenir un corps plein @@ dars @ moye n n' @stant prévu pour empêcher ou retarder l'éopulement vers l'arrière du métal au centre de l'ébauche at qui se combine avec les températures inégales dans la structure du métal, il était nécessaire d'utiliser des pressions d'extrusion extrême- ment élevées pour déterminer l'écoulement du métal, même lorsqu'on effectuait seulement des rédactions assez faibles de la section transversale de l'ébauche. Ces pressions d' extrusion plus élevées réagissent toujours d'une manière préjudiciable sur les surfaces des outils.
Dans les procédés d'extrusion industriels actuels de métaux non ferreux, lorsqu'on file à la presse un seul corps plein, la perte en tronçon non fil é à la presse s'élève en moyenne à environ 25% au cours de chaque opé- ration, et on subit la même perte dans l'extrusion simul- tanée de plusieurs corps, extrusion qui est limitée à pas plus de quatre tiges en partant d'une ébauche coubée, pleine et non travaillée, qui est filée à travers des ouvertures de conformation situées au centre de la filiè- re . Il se produit également une pe rte considérabledue au
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fait que les tiges sont détachées par découpage du tron- çon de métal non filé à la presse.
Les figs. 24, 25 et 26 montrent schématiquement lea conditions d'écoulement du métal dans les procédés d'ex- trusion et de laminage proposés jusqu'ici.
Les figs. 1 - 6, 12, 13, 20, 22 et 23 montrent les différentes phases d'écoulement du métal au cours des opérations et du procédé nouveaux et avantageux décrits ci-après.
Le principe fondamental de ce nouveau, procédé d' extrusion de métaux ferreux et non ferreux consiste à réaliser an moyen pratique de filer à la presse à. une vitesse élevée une ébauche non travaillée on partielle- ment travaillée et chauffée à l'état plastique pour ob- tenir des pièces ou corps allongés. En travaillant préa- lablement l'ébauche avant extrusion, de façon à égaliser sensiblement et à répartir uniformément les températures de cette ébauche, on obtient un écoulement uniforme, dans un seul sens, du métal, de sorte qn' une pression moindre est exigée pour obliger le métal à s'écouler librement et plus complètement hors du cylindre à travers les ou- vertures de conformstion de la filière.
Suivant la présente invention, on réalise un procé- dé perfectionné d'extrusion de pièces ou corps métalli- ques, qui consiste à placer une ébauche métallique chauf- fée et plastique dans la chambre d'un cylindre, à enfon- cer dans la dite ébauche métallique un outil qui a les proportions voulues, par rapport à la dimension de l'ébau- che ou de la dite chambre, ou des deux, de façon à obte- nir une égalisation assez complète des températures inter-
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ne et externe de la dite ébauche, et à comprimer cette dernière dans la dite chambre pour assurer l'extrusion du métal hors de celle-ci.
Suivant une autre caractéristique de l'invention., et dans le cas où. on désire effectuer l'extrusion de piè- ces ou corps métalliques pleins, l'extrémité de 1 outil est maintenue hors de l'orifice de conformation de la filière et à une distance prédéterminée de cet orifice, tandis que pour l'extrusion de pièces ou corps métalli ques creux, un mandrin de conformation réduit, disposé sur l'outil, est maintenu dans 1 orifice deconformation de la filière et dans une position relative prédéterminée par rapport à cet orifice.
L'invention permet en outre de réaliser un appareil perfectionné pour l'extrusion de pièces ou corps métalli- ques, comprenant une presse d'extrusion comportant un plongeur, une filière et un cylindre pour supporter une ébauche métallique chauffée, ainsi qu'an outil on mandrin à égaliser, disposé pour être enfoncé dans l'ébauche mé- tallique chauffée pour égaliser les températures interne et externe de l'ébauche pendant l'extrusion de cette der- nière par compression dans le aylindre, entre la filière et le plongeur.
lorsqu'il s'agit de filer à la presse des pièces pleines, telles que des tiges, des barres, des rails, des profilés, des bandes ou des tubes, individuellement ou simultanément, par ce nouveau procédé, l'ordre des opérations est le suivant : 1 ébauche métallique plasti- que et chauffée est rapidement projetée dans un cylindre et est maintenue étroitement dans celui-ci en fermant les
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ouvertures du dit cylindre. En mime temps que l'ébauche se trouve ainsi complètement renfermée, un outil à percer les températures et à égalisera fonctionnant à grande vitesse, y est en- foncé (voir fig. 4).
En effectuant par ce procédé toute opération d'extrusion en ce qui concerne la dimension on la forme, la dimension de l'outil à percer et à égaliser n'est de préférence pas inférieure à un tiers de la di- mension de l'ébauche métallique lorsqu'elle remplit le cylindre, au de la dimension de la chambre d'extrusion du cylindre, ou de ces deux dimensions.
Lorsque l'outil à percer s'enfonce dans l'ébauche, le mttal provenant du trou ainsi fomé allonge la dite ébauche (différences montrées figs. 3 et 4) et, en même temps, par le déplace- ment du métal plus chaud provenant du centre de l'ébauche, ses températures plus élevées sont réparties dans les parois du tube à parois épaisses ainsi formé, par l'écou- lement vers l'arrière du. métal autour de l'outil à percer, au, en d'autres termes, une égalisation presque complète des températures interne et externe de l'ébauche est ob- tenue, ce qui empêche le repliement et le feuilletage de cette ébauche.
En outre, une partie de la chaleur prove- nant du centre de l'ébauche est rayonnée dans les surfa- ces de l'outil à percer, ce qui égalise encore davantage les températures dans les parois intérieure et extérieure du tube ainsi formé. A partir de ce tube, ou billette préalablement travaillée, des pièces pleines au tabulaires sont avantageusement filées à la presse, individuellement ou. simultanément, suivant la forme désirée.
Certains des avantages principaux de ce nouveau mode d'écoulement du métal, par extrusion, sont les sui- vants :
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1 - Le travail préalable, aérant éxtrusion, d'ébau- ches métall i qu e s non travaillées ou partiellement travail- lées, et l'équilibrage et l'égalisation de leurs tempéra- tares.
2 - Du fait que l'outil à percer et à égaliser oc- cape une position fixe par rapport à la filière lorsqu'on file à la presse des pièces pleins ou tabulaires, on ob- tient un écoulement plus libre du métal dans le sens de l'extrusion*
3 - L'écoulement vers l'arrière du métal se trouve contrôlé et empêché, écoulement qui provoque un feuille- tage ou repliement du métal à l'extrémité de l'ébauche lorsque ses surfaces extérieures ont perdu une partie im- portante de leur plasticité vers la fin de l'opération de extra si on,, et moins restreint
4 -L'écoulement plus libre / du métal permet d'em- ployer des pressions d'extrusion plus faibles, ce qui se traduit par une usure moindre, due à la pression, des filières,
des flutils et des parois du cylindre.
5 - Par ce nouveau mode de contrôle du sens de 1' écoulement du métal par extrusion, il est possible de filer simultanément à la presse des pièces de grande lon- et de formes multiples gueur, augmentant ainsi considérablement le rendement d' un appareil à filer individuellement des pièces à la presse.
6 - En formant un alésage assez grand dans 1'ébauche et en réduisant de ce fait la section transversale de celle-ci, on peut employer de faibles pressions plus sa- tisfaisantes et un appareil plus compact.
Afin que 1' invention puisse être clairement compri- se et facilement mise en oeuvre, ell va maintenant être
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décrite plus en détail, en référence an dessin annexé qui représente, à titre d'exemple, plusieurs formes de réalisation de l'invention, et dans le quel :
La fige 1 est une vne quelque peu schématique de l'appareil complet.
La fig. 2 est une vue de coté de la partie centrale de l'appareil, avec l'ébauche métallique ohauffée dans sa position de chargement initiale et avec l'outil à per- cer et la filière maintenant les extrémités de l'ébanche.
La fig. 3 est une vue analogue à la fig. 2, montrant le cylindre qui a été déplacé pour renfermer l'ébauche, et représentant l'appareil disposépourassurer une extra- sion directe.
La fig. 4 est une vue analogue à la fig. 3, montrant une filière destinée à assurer l'extrusion de tiges plei- les temperaturs nes et représentant l'outil à percer et à égaliser/à 1' achèvement de la course de perçage.
La fig. 5 est une vue analogue à la fige 4, montrant la filière et le cylindre qui est maintenant associé avec celle-ci, déplacés comme une seule pièce vers la gauche, et le plongeur déplacé vers la droite pour assurer l'ex- trusion du métal de l'ébauche à travers la filière.
La fig. 6 est nne vue analogue à la fig. 5, montrant la filière et le cylindre associé, et le plongeur à l'ex- trémité de la course d'extrusion.
La fig. 7 montre l'outil de dégagement monté sur l'extrémité de l'outil à percer, à la fin de l'opération de dégagement.
La fig. 8 esi une vue en coupe, à plus grande échelle, de l'outil de dégagement.
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La fig. 9 est une vue en coupe transversale faite par l'appareil suivant la ligne 9-9 de la fige 3.
La fig. 10 est nne Vue dé détail partielle, montrant la filière au moment ot, elle est expulsée.
La fig. 11 est une coupe, à plus grande échelle, faite suivant la ligne 11-11 de la fige 10, montrant les moyens ppax guider plusieurs tiges filées à la presse hors de la machine.
La fige 12 est une vue partielle, partie en coupe, à plus grande échelle, montrant le nouveau procê@é d' écoulement da métal tel qu'il est appliqué à la produc- tion d'une seule tige pleine.
La fige 13 est uns vue analogue à la fig. 12, mon- trant ce procédé d'écoulement du métal tel qu'il est appliqué à la production d'un seul tube.
La fig. 14 est une vue analogue à la fige 3, mais montrant l t extrllsion indirecte de plusieurs tiges pleines.
La fige 15 est une vue analogue à la fige 14, mon- trant la filière et le plongeur ainsi que le cylindre associé à la fin de l'opération d'extrusion indirecte.
La fig. 16 est une vue de face d'une filière pour former pluaieurs tiges rondes.
La fig. 17 est une vue en coupe faite suivant la ligne 17-17 de la fige 16.
La fige 18 est une vue de face de la filière pour former plusieurs tiges de section carrée.
La fig. 19 est une vue en coupe faite saluant la ligne 19-19 de la fig. 18.
La fig. 20 est une -vue en aoape partielle de la filière et des moyens associés pour former plusieurs
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'bandes.
La. fig. 21 est une vue en coupe faite suivant la ligne 21-21 de la fig. 20.
La fig. 22 est une vue partielle, partie en coupe de l'appareil utilise pour l'extrusion directe de plu- sieurs tabès.
La. fig. 23 est une vue analogue à la fig. 22, mais montrant un appareil d'extrusion indirecte pour former plusieurs tubes.
La fig. 24 est une vue montrant l'écoulement usuel vers l'arrière du. métal central dans une ébauche ou billette chauffée pour le travail à chaud par laminage et en train d'être travaillée de cette manière, tandis que les lignes en traits mixtes montrent le nouveau moyen pour empêcher l'écoulement vers l'arrière.
La fig, 25 est une vue montrant le aime écoulement vers l'arrière se produisant pendant qu'uns ébauche ou billette chauffée est filée à la presse à travers un orifice dans le sens de la ligne d'applichation de la pression d'extrusion, les lignes en traits mixtes mon- trant le nouveau @ pour empêcher l'écoulement vers l'arrière.
La fig. 26 est une vue montrant un écoulement vers l'arrière analogue se produisant pendant qu'une êbauche ou. billette chauffée est filée à la presse à travers un orifice dans un sens perpendiculaire à cette ligns de pression, les lignes en traits mixtes montrant le nouveau @ pour empêcher l'écoulement préjudiciable 'Vars l'arrière.
En se reportant au dessin en détail, on voit que
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plusieurs- cylindres de pression d'une presse hydraulique duplex 30 sont logés dans des enveloppes 31 et 32 repré- sentées aux extrémités opposées de l'appareil dans la fig. 1. Les dits cylindres sont formés de la façon usuelle ou de toute manière convenable et comportent des pistons dans¯le temps pour actionner dans un ordre relatif réglé/les divers organes mobiles de l'appareil.
L'enveloppe 31, représentée à la gauche de la fig.
1, comporte deax cylindres 33 pour les pistons d'avance- ment 34 d'une traverse 35 portant un plongeur 36, c'est-' à-dire pour déplacer cette traverse vers la droite comme on le voit fig. 1, et deux cylindres 37, plus petits, aveo des pistons de rappel 38 pour cette traverse. La dite enveloppe 31 renferme également un cylindre 39 pour un piston d'avancement 40 d'une traverse 41 portant un
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autil à geroer et d a3.i éx 'm'éra.tures outil à percer et à égaliser7!2. -c"-est-a-dire pour dépla- cer cet outil également vers la droite dans la fig. 1, et une paire de cylindres 43 pour des pistons de rappel 44 pour cette traverse 41.
L'enveloppe 32, représentée à la droite de la fig.
1, comporte deux cylindres 45 pour des pistons d'avance- ment 46 d'une traverse 47 portant une filière, c'est-à- dire pour déplacer cette traverse vers la gauche comme on levoit fig. 1, et une paire de cylindres 48 pour des pistons de rappel 49 pour cette traverse 47. La dite enveloppe 32 renferme également deux cylindres 50 pour deux pistons à double effet 51 pour faire avancer et rappeler une traverse 52 portant un cylindre 53 destiné à recevoir une billette ou une ébauche métallique chauffée et plastique 54, et une paire de cylindres 55 pour deux
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antres pistons à double effet 56 pour faire avancer et rappeler une traverse 57 portant un éjecteur de filière 58.
Tons les cylindres et pistons comportent naturelle- ment les lumières et les tuyauteries requises pour leur permettre d'être actionnés par la pression de tout fluide approprié.
Les trois traverses les plus grandes 35, 47 et 52 vont et viennent sar des tirants 59 s'étalant; entre les deux enveloppes d'extrémité 31 et 32 et les réunissant.
La traverse 52, qui porte le cylindre 53 recevant la billette ou ébauche, est reliée à ses pistons à double effet 51 par des tiges de liaison 60 passant et pouvant coulisser à travers des ouvertures 61 ménagées dans la traverse 47. La traverse 41, portant l'outil à percer 42, est reliée à ses pistons de rappel 44 par des tiges 62, auxquelles cette traverse est fixée par des écrous 63, et ces tiges passent et peuvent coulisser à travers des ouvertures 64 et 65 pratiquées dans les deux traverses adjacentes 35 et 52, respectivement, et passent et peu- vent coulisser dans des ouvertures 66 ménagées dans la traverse porte-filière 47.
Des arrêts 67 sont prévus sur ces tiges pour limiter les mouvements de l'oatil à percer et à égaliser 42 vers la filière, telle que 68, fig. 16, cette filière étant disposée dans un évidement 69 prati- qué dans un porte-filière 70, voir fig. 1.
L'outil à percer et à égaliser 42 comporte, à proxi- mité de sa traverse 41, une partie 43' de grand diamètre, et au delà de cette partie la section Transversale de l'outil est réduite pour former un épaulement 71, la dite partie de grand diamètre s'adaptant à glissement dans une
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ouverture traversant la traverse 35, la partie antérieure de l'outil ayant une section transversale réduite s'adap- tant à glissement dans une ouverture 72 traversant le plongeur 36, et le dit épaulement étant disposé pour coopé- rer avec l'extrémité gauche du plongeur lorsque l'outil à percer et à égaliser a été avancé de la distance voulue à travers le plongeur.
Dans la fige 1, aucune filière n'est représentée en place dans l'évidement 69 du porte-filière 70, mais quelques ânes des nombreuses filières utilisables sont représentées dans les autres 'tees (par exemple dans les figs. 16-21) et sont également décrites.
Très du centre des figs. 1 et 2 on a représenté une forme de mécanisme de chargement comprenant un ber- oeau 73 sur lequel est placée une ébauche métallique 64 qui est plastique et fortement chauffée. Ce berceau est porté à la partie supérieure d'un plongeur 74 mobile ver- ticalement et actionné par un fluide, et dans la fig. 2 le berceau est représenté comme étant encore soulevé.
Toutefois, ce berceau est sur le point d'être abaissée comme représenté fige 3, pour la raison que la fige 2 montre l'achèvement du fonctionnement initial de l'appa- reil, savoir: un mouvement suffisant mais très faible de la traverse 41 vers la droite pour faire avancer le nez 75 de l'ou%il 42 pour qa'il attaque 1*extrémité gau- che de l'ébauche et coopère avec la filière pour serrer et maintenir cette ébauche en place, afin qu'elle soit prête pour l'opération suivante.
L'achèvement de cette opération suivante est repré- senté fige 3. Ici, l'ébauche 54, toujours maintenue entre
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l'outil à percer et à égaliser 42 et la filière 68, se trouve entièrement à l'intérieur du cylindre 53. En d' autres termes, la traverse 52 portant ce cylindre 53 a maintenant été déplacée vers la droite d'une distance qui est indiquée par une comparaison des figs. 2 et 3.
Le cylindre 53 a maintenant avancé jusqu'à la limite de son déplacement vers la droite, et la partie antérieure 76, de diamètre réduit, du porte-filière 70 est mainte- nant complètement entrée dans l'extrémité droite du cylin- dre 53, un épaulement 77, présenté par le porte-filière 70 étant appliqué contre la face extérieure de l'extrémi- té droite de la garniture du cylindre 53, point où ce der- nier est renforcé et rendu plus massif par une forte colle- rette extérieure 78. Le dit épaulement renforce également le porte-filière et le rend plus massif pour résister aux efforts de dilatation, au delà du cylindre 53, pen- dant l'extrusion du métal à travers la filière 68.
Dans la fige 4, l'opération suivante est représentée comme étant complètement effectuée, savoir : le perçage sensible de l'ébauche et l'égalisation sens de la température, de pré- férence de boat en bout par l'outil à percer et à égaliser 42. La filière 68 et sa traverse 47, le cylindre 53 et sa traverse 52. et le plongeur 36 et sa traverse 35 sont tous dans la position 91'ils occupaient dans la fig. 3, mais la traverse 41 s'est avancée suffisamment vers la droite pour amener les arrêts 67 présentés par .ces tiges 62 contre la traverse porte-filière 47. Ainsi, l'outil 42 est maintenu dans une position relative prédéterminée par rapport à la filière pendant l'extrusion.
C'est ce perçage de l'ébauche chaude et plastique,
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aveo un outil d'égalisation de la température de dimen- sion assez grande, de préférence au moins un tiers de la dimension de 1'ébauche lorsqu'elle remplit le cylindre 53, ou un tiers de la dimension de ce @ 53, marne lorsqu' on désire filer à la presse les pièces pleines, qui assure une redistribution du métal et égalise sensi- blement la température des parties intérieure et extéri- eure de l'ébauche.
Cotte dernière égalisation de la tem- pérature est effectuée par l'outil 42 qui refoule le mé- tal intérieur plus chaud de l'ébauche vers la surface extérieure de celle-ci et par dissipation d'une partie de la chaleur, de la marne manière que les parois du. cy- lindre 53 absorbent la chaleur de la surface extérieure de celui-ci.
En se reportant maintenant à la fig. 5, on voit qu' environ la moitié de l'ébauche métallique 54 est re- présentée comme ayant été filée à la presse, le métal chaud de l'ébauche étant maintenant chassé vers la droite à travers la filière 68 et de là à travers les passages de distribution 96 pour distribuer ou fournir dans le présent cas plusieurs tiges. Ainsi que cela est indiqué clairement par les flèches montrées fig. 5, le plongeur 36 est à ce moment déplacé vers la droite, et la filière 68 ainsi que l'outil 42 sont déplacés vers la gauche.
Avec la filière et 1 fout 11, le cylindre 53 est également déplacé vers la gauche. Etant donné que la filière ne se déplace pas dans le cylindre 53, une extrusion dite "di- recte" est effectuée.
Dans la fig. 6 l'opération représentée comme étant en cours dans la fig. 5, est montrée terminée, les organes
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ayant avance, ainsi qu'il vient d'être décrit, jusqu'à ce que la tête du plongeur 36 soit si près de la filière 68 qu'à peu. près la totalité du métal de l'ébauche 54 ait été filée à travers la filière, sauf en ce qui concerne la quantité négligeable de métal constituant maintenant un mince lingot 80 analogue à un disque.
Ensuite, la traverse porte-plongeur 35 est rappelée vers la. gauche, et la traverse porte-filière 47 est rap- pelée vers la droite. En réalité, toutes les traverses sont à ce moment de préférence ramenées aux limites de leurs courses de rappel, à l'exception de la traverse 41 portant l'outil 42 de perçage et d'égalisation de la température. Cette traverse est disposée de façon que le dit outil 42 soit projeté quelque peu vers la droite de la traverse 52 portant le cylindre 53 (comme représenté en traits mixtes sur la fig.' 7), permettant de ce fait un rapide montage temporaire, sur l'outil 42, d'an outil de dégagement 81, représenté fig. 8.
L'outil 81 est montré fige 7 comme étant déjà monté sur l'outil 42 et après application de cet outil 81 sur le lingot 80 pour pousser le métal formé au delà de la filtre 68, comme il sera décrit plus loin ; mais, naturelle- ment, pondant le montage de l'outil de dégagement 81 sur l'outil de perçage 42, la traverse 41 portant ce dernier n'a pas encore été amenée dans la position montrée fig.
7 à la suite de son rappel vers la gauche, comme mention- né ci-dessus.
Comme représenté figs. 7, 22 et 23 et dans certaines autres figures seulement, le nez 75 de l'outil de perçage 42 comporte une ou des clavettes 82, deux de ces clavettes
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étant de préférence disposées diamétralement en regard l'une de l'autre. Ces clavettes sont destinées à s'adap- ter dans des rainures de clavette scorrespondantes 82 formées dans un tron central 84 pratiqué dans la filière 68, ou dans un bloc 85 du dispositif pu outil de dégage- ment 81, ce trou recevant le nez 75 de l'ou%il 42 et, dans ledispositif de dégagement, constituant nn prolon- gement antérieur réduit d'un autre évidement 86.
Cet évidement 86 reçoit un épaulement formé à la base da nez de l'outil de perçage, et un antre évidement reçoit une partie de 1* outil de perçage qui se trouve derrière cet épaulement. Le bloc 85 présente une partie conique 87 qui est filetée comme représenté, ce filetage étant interrcmpu par plusieurs fentes 88. Sur cette partie filetée peut âtre réglée une bague de serrage 89 qae l'on peut faire tourner à la main à l'aide de poignées 90.
Sur l'extrémi- té opposée du bloc 85 font saillie plusieurs broches plus petites 91 disposées suivant un cercle, étant donné que la filière 68, comme représenté ici, est destinée à assurer l'extrusion de plusieurs tiges rondes 92 dispo- sées suivant an cercle; une broche 93 un peu plus grosse est également présentée par le centre du bloc. Toutes ces broches ont leur axe parallèle à l'axe des évidements formés dans le bloc pour recevoir le nez et les parties adjacentes de l'outil 42.
La filière 68 est fixe dans le porte-filière 70, de même que l'outil 42 est immobilisé en rotation sur sa traverse 41, par exemple du fait que des clavettes 94, présentées par le porte-filière 70, entrent dans des fentes 94' ménagées dans la filière (voir figs. 16, 22 et 23), et étant donné l'emplacement
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sur l'outil 42 des clavettes 82, la série annulaire d' orifices d'extrusion 95 formas dans la filière doit s'aligner avec les petites broches 91 présentées par le bloc 85, et une ouverture circulaire centrale 84, formée dans la filière 68,doit s'aligner avec la grosse broche 93 présentée par le bloc 85, lorsque le dispositif 81 de la fig. 8 est serré, à. l'aide des poignées 90, sur 1' outil de perçage. Cette ouverture centrale est prolongée par un alésage approprié formé dans l'éjecteur 58.
Après que le dispositif 81 de la fig. 8 a.été ainsi monté sur l'outil de perçage 42, la traverse porte-filière 47 peut recevoir an mouvement d'avancement vers la gauche pour amener les organes en contact, on l'outil 42 et le dispositif de dégagement 81'porté par celui-ci peuvent être déplacés vers la droite, ou ces deux mouvements peuvent être effectués conourramment jusqu'à ce que la filière 68 et le dispositif de dégagement soient dans la position relative montrée en traits pleins dans la fig. 7. De ce fait, les petites broches 91 sont enfoncées à travers le lingot 80, détachant de celui-ci toutes les tiges 92 filées à la presse et les déplaçant vers la droite dans des passages de distribution 96 ménagés dans la pièce intérieure 159, voir fig. 11.
En même temps, la grosse broche 93 est enfoncée à travers le trou @en- tral du lingot, trou qui a été laissé par l'emplacement du nez 75 de l'outil 42 lors de la dernière phase de 1' opération d'extrusion précédemment décrite. Sous ce rap- port, on se reportera à nouveau à la fig. 6.
La grosse broche 93 est enfoncée à travers le lingot 80 dans le but d'assurer un meilleur alignement des petites broches
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91 avec les orifices 95;
On sépare ensuite l'outil de dégagement de la fi- bière. Lorsque l'outil de perçage 42 est déplacé suffi- samment vers la gauche pour faire avancer le dispositif de la fige 8 (qui se trouve maintenant sur le dit outil 42) de la position indiquée en traits pleins à la posi- tion montrée en traits mixtes dans la fige 7, toutes les broahes du dispositif de dégagement sont retirées de la filière, et avec elles le lingot 80 est détaché de la fi- lière.
Si les broches ne retirent pas le lingot 80, celui- ci peut être détaché de la filière en y frappant un coup sec. On fait tourner les poignées 90 pour desserrer le bloc 85 de l'oatil 42, et le dispositif 81 de la fige 8 est enle vé.
Etant donné que le nez 75 de l'outil de perçage 42 est arrêté lorsqu'il atteint la position montrée fig. 6, l'épaulement 98 de celui-ci sera écarté de la filière 68 d'une distance suffisante de façon que la contre-pres- et si on du métal s'écoulant rapidement/passant sur l'épaule- ment, réagisse sur celui-ci pour s'opposer à toute ten- dance que peut avoir une partie quelconque de l'outil de perçage à s'allonger sous l'effet de la température et de la pression élevées auxquelles il est soumis.
Etant donné que l'épaulement n'est qu'à une courte distance de l'orifice de la filière et du point d'écoulement étroit du métal, il renvoie le métal qui peut s'écouler vers 1' arrière dans le métal s'écoulant et refoulé à travers la filière, empêchant ainsi que l'ébauche se replie et qu' elle se trouve feuilletée, ainsi que cela aurait lieu s' il se produirait un écoulement ,vers l'arrière ,du métal
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dans 1centre del 1 ébauche.
En outre, par suite de la construction en gradins de l'outil de perçage, la chaleur est dissipée beaucoup plus rapidement: par les parties de plus grand diamètre de l'outil. De ce fait, toute tendance que pourrait avoir l'outil à s'échauffer d'une manière excessive pendant l' extrusion est empêchée.
En outre, à l'aide de cette disposition, il est possible d'utiliser un outil 42 excessivement robuste et qui, sur la majeure partie de sa longueur, présente une très grande section transversale. Le nez 75 est de pré- férence amovible, par exemple en prévoyant un filet de vis Interrompu (non représenté) entre le dit nes et la partie antérieure de l'outil de perçage . Ce nez est d'une configuration spéciale, comportant de préférence une poin- te ou extrémité hémisphèrique.
Une filière 68 telle que celle mentionnée ci-dessus en décrivant les figs. 7 et 8, est également représentée figs. 9 et 10, et plus clairement dans les figs. 16 et 17. Dans ces dernières figures, on remarquera les rainu- res de clavette 83, destinées à recevoir les clavettes 82 présentées par le nez 75 de l'outil de perçage 42, ces clavettes étant représentées comme dans la fig. 7 pendant la phase de l'opération d'extrusion au cours de laquelle le dit nez passe dans l'ouverture centrale de la filière.
Les orifices 95 destinés à former des tiges rondes 92 sont plus clairement représentés figs. 16 et 17, tandis que les figs. 18 et 19 représentent un type de filière 68a qui donne des résultats satisfaisants pour l'extru- sion de plusieurs tiges présentant une section transver-
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sale carrée, et la présence des marnes rainures de clavette 83 sera constatée.
Un bloc creux amovible 99, qui est monté sur le qui plongeur 36 est/présente un diamètre égal au diamètre de ce plongeur, protège ce dernier de la violence de la plis- sante course d'extrusion et de l'usure qui en résulte.
Ce bloc est alésé exactement au diamètre de l'alésage 72 du plongeur 36, alésage 72 à travers lequel s'étend l'outil de perçage 42.
Comme mentionné précédemment, il est désirable de remplacer fréquemment une filière par une autre filière, et cela dans le but de maintenir les filières froides et de donner des périodes de repos à certaines des filières pendant que d'autres sont utilisées pour la production d'une série de pièces filées à la presse et toutes sem- blables, ou pour passer de la production d'une série de pièces rondes à la production d'une série de pièces ayant une section transversale carrée. Suivant l'invention, il est prévu un mécanisme pour expulser une filière et la remplacer par une autre filière à l'achèvement des opéra- tions d'extrusion.
Chaque fois qu' à l'àchèvement d'une opération d'ex- trusion, la filière qui se trouve à ce moment en position doit être enlevée, cette filière (68. par exemple )est expulsée par 11 éjecteur 58 avec lequel sont combinés, comme mentionné précédemment, les pistons 56 montrés fig. 1. En se reportant sous ce rapport aux figs. 1, 10 et 11, on voit que ces pistons portent des tiges ou plan- geurs 56' reliés à une traverse 57 portant un électeur 58 sur sa face gauche ou antérieure.
L'éjecteur consiste
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en un manchon extérieur 158, dans lequel est solidement fixée une pièce intérieure 159 dans la périphérie de la- quelle sont formées des rainures de guidage 96 pour gui- der et supporter les pièces filées à la presse pendant leur passage jusqu'au point de distribution à l'extérieur de la machine, sur la droite de l'enveloppe 32. Le manchon extérieur et la pièce intérieure combinée avec celui-ci sont fixés à la traverse 57 par des vis ou tout autre mo- yen convenable. L'extrémité postérieure ou droite de la pièce intérieure 159 butte sur la face antérieure de la traverse 57.
Les extrémités antérieures du manchon 158 et de la pièce 159 s'atfleurént et en contact avec la face postérieure de la filière 68, afin d'empêcher cette dernière de se déplacer vers l'arrière pendant la course d'extrusion. La traverse 57 est immobilisée centre tout déplacement vers l'arrière pendant la course d'extrusion du fait qu'elle vient buter centre la paroi postérieure du support 160 du porte-filière 70, support dans lequel la traverse 57 va et vient.
Un court manchon de guidage 161, fixé à la face postérieure de la traverse 57 par des vis ou organes analogues, et construit de la même manière que l'éjecteur 58, sert à la fois d'élément de support pour la traverse et d'organe de guidage pour les articles filés à la pres- se. Les passages 96, formés dans l'éjecteur 58, communi- quent avec les passages correspondants pratiqués dans le manchon de guidage 161 par des trous alignés ménagés dans Le corps de la traverse 57.
Le tube de guidage 79, fixé dans la traverse prin- cipale 47, est d'une construction analogue à celle de 1'
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éjecteur 58 et du manchon de guidage 161, et complète les moyens de guidage représentés pour amener les pièces filées à la presse de la filière jusqu'en un point à l' extérieur de la machine. Pendant l'éjeotion de la filière, après l'opération de dégagement, les articles filés à la presse reposent dans le long tube de guidage 79 et, par conséquent, ne se déplacent pas avec l'éjeoteur lors- que celui-ci se meut pour expulser la filière.
Afin d'expulser la filière à remplacer, on imprime aux pistons 56 une course vers la gauche pour expulser la filière, ce qui déplace la traverse 57 par rapport à la traverse porte-filière 47. Cette course puissante ex- pulse la filière, et celle-ci tombe, comme représenté, ou peut être expulsée et accrochée sur un crochet et un dispositif de levage approprié, ou autre. Ensuite, on im- prime aux dits pistons une course de rappel vers la droi- te, ce qui ramène les organes dans la position représentée fig. 1. La filière de remplacement est maintenant placée dans son évidement 69 formé dans 1'extrémité gauche du porte-filière.
Des organes appropriés de mise en position, par exemple des clavettes 94, comme représenté figs. 22 et 23, sont prévus pour appliquer la filière dans cet évidement, de façon à placer les ouvertures de la filière dans la position relative voulue par rapport aux passages 96 et pour qu'elles s'alignent, au moment voulu, avec les broches 91 lorsque le dispositif de dégagement 81 de la fig. 8 est utilisé, comme expliqué ci-dessus, la filière de remplacement glissant facilement en position par suite de sa température assez faible comparée à la température du porte-filière 70.
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L'appareil ayant été ramené à la position montré fig. 1, le berceau. 73 est à nouveau soulevé, prêt à dis- tribuer une autre ébauche métallique fortement chauffée, de façon qu'une antre opération d'extrusion puisse être effectué, comme décrit ci-dessus.
Dans la fig. 12, qui représente le plus alaire- ment le nouveau procédé d'écoulement du. métal, on a montré un putil de perçage 42a dont la forme diffère de celle de l'outil de perçage 42 de l'appareil décrit ci- dessus, et spécialement établi pour fonctionner efficace- ment pendant l'extrusion à travers la filière 68b pour former une seule tige pleine. Dans cette figure, les or- ganes sont disposés à peu près au moment de la phase d' extrusion montrée fig. 5.
Le porte-filiére 70, le cylindre 53 et la billette 54 se déplacent maintenant comme une seule pièce vers la gauche, et le plongeur 36 se déplace maintenant vers la droite, mais l'outil 42a de perçage et d'égaLisation de la température est rendu fixe par rap- port à la filière, par exemple par les organes 62 et 67 précédemment décrits. Ces organes se déplacent pour exer- cer, à une vitesse extrêmement élevée, une pression par bout sur les extrémi'cés apposées de l'ébauche métallique 54, pour la comprimer dans le cylindre 53 suivant l'in- vention.
En outre, en partie du. fait de la température élevée de l'ébauche métallique 54, maintenue à cette tem- pirature Bandant l'opération d'extrusion par suite de la rapidité avec laquelle cette dernière est effectuée sui- vant l'invention, le métal est complètement travaillé pendant l'zxtrusion, et il se produit dans la structure de l'article fil é à la presse des changements moléculaires
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complets tels que les défauts inhérents du métal initial sont supprimés, même lorsque, on plutôt notamment lors- que le métal que l'on file à la presse est un métal fer- reux, même de l'acier.
En outre, la conformation des sur- faces de chaque produit filé à la presse est exactement semblable à la conformation de l'ouverture ou des ouver- tures de la filière, que la filière soit établie pour la production d'un seul article, comme dans la fig. 12, de section transversale ronde, carrée, ou autre, ou de plusieurs articles, comme dans l'appareil décrit ci-des- sus et comme dans l'appareil décrit ci-dessous, et que la filière soit établie pour la production de tubes cy- lindriques ou autres, ou de bandes, de rails, de profilés, etc..
Beaucoup de ces avantages découlent de l'emploi de force hydraulique suivant l'invention, c'est-à-dire de l'utilisation de cette force pour exercer les énormes pressions que l'on a découvert comme étant exigées, et en même temps de l'application de ces pressions à des vi- tesses très élevées, de façon que leur application soit terminée pendant que la billette est à l'état très plas- tique, ainsi que de l'emploi combiné de pressions pneu- matique et hydraulique pour produire une pression presque explosive sur le métal de la billette, afin d'obliger celui-ci à s'écouler à travers les ouvertures de la filiè- re (rapport entre le diamètre du plongeur et de la bil- lette).
La pièce terminée est formée à une très grande vitesse et, dans certains cas, une vitesse de 30 mètres par seconde est atteinte; toutefois, il est entendu que la vitesse d'écoulement du métal varie suivant la réduction proportionnée de la section transversale de la billette
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par rapport à la section transversale du ou des produits finis qui sont formés à l'aide de cette billette.
En outre, en examinant à ce moment certaines des caractéristiques importantes du. procédé suivant la pré- sente invention, la Société demanderesse a trouvé que dans les procédés d'extrusion antérieurs s'effectuant à une vitesse assez faible, même lorsque la filière est faite d'aciers spéciaux dilatables et résistant à la cha- leur, tels que les aciers au tungstène employés pour la fabrication d'outils, les surfaces de ces filières pré- sentent une usure considérableaprès qu'un certajn nombre d'opérations d'extrusion à faible vitesse a été effectue à des pressions très élevées.
Les vitesses élevées de la présente invention, qui n'on% jamais été utilisées dans aucune opération d'extru- sion hydraulique, permettent de résoudre complètement le problème de l'usure des filières et des outils, même lors- que les filières et autres outils sont faits de métaux et d'alliages relativement peu coûteux. Ces vitesses éLe- vées raccourcissent la durée de contact du métal chaud avec les filières et les outils à une période ne dépas- sant pas quelques secondes dans chaque oyble de fonction- nement avec un cycle de fonctionnement minimum d'environ
60 secondes.
Pendant cette courte durée de contact, la transmission de la chaleur du métal de la billette aux pas outils n'endommagera/leurs surfaces même au plus faible (degré. pour la raison que la durée réelle de pression petit être maintenue à moins de trois secondes. Cette pression s'exerçant à très grande vitesse pendant l'écoulement du métal, orée un phénomène dans l'écoulement presque sans
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friction du métal à travers les filières et autour del' outil de conformation.
Le fait que l'écoulement du métal s'effectue à ce moment autour d'un outil de conformation d'un diamètre suffisant par rapport à la dimension de l'ébauche, on du cylindre qui la renferme, on des deux, pour réaliser une égalisation appréciable des températures interne et ex- j'il terne de l'ébauche, et qu'll empêche l'écoulement,vers l'ar- rière, du métal ainsi que le feuilletage de ce dernier, constitue une caractéristique de l'invention qui est d' une importance considérable ainsi qu'on va maintenant 1'expliquer*
En se reportant à ce sujet aux figs. 24, 25 et 26, prises en combinaison avec la fig.
12 en cours de disons- sion, il y a lieu d'expliquer qu'en réduisant, en la tra- vaillant ou par extrusion, la section transversale d'une billette uniformément ohauffée pour l'allonger et la trans- former en une ou plusieurs pièces ayant une section trans- versale plus faible que celle de la billette les pres- sions de réduction exercées sur les surfaces extérieures de cette dernière réagissent directement sur le métal se trouvant autour de l'axe de la billette.
Le métal a Mors tendance à s'écouler comme indiqué par les flèches dans les figs. 24, 25 et 26, et le métal s'éooule dans ce sens, le métal intérieur se déplaçant suivant des lignes diri- gées vers l'extérieur à partir de l'axe de la billette, et vers l'arrière en s'éloignant de l'ouverture d'extra- sion.
Par suite de la radiation de la chaleur avant que la billette soit longée dans le cylindre qui doit la ren- fermer, comme montré par exemple dans la fig. 3, et en-
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suite en raison de la. transmission de la chaleur, par conduction, jusqu'aux parties métalliques du cylindre 53 en contact avec l'ébauche métallique 54, la tempéra- tare à. la surface de l'ébauche métallique diminue , dans le procédé d'extrusion ordinaire bien avant sa température interne et avant que la totalité on qu'une partie consi- dérable de l'ébauche ait été filée à travers la filière.
Il se produit un écoulement croissant vers l'arrière du métal intérienr de l'ébauche à mesure que d'antres parties du métal de la. billette sont chassées à travers la filière pendant l'allongement de plus en glus grand de la place filée à la presse.
En d'antres termes, dans les procédés d'extrusion antérieurs dans lesquels on emploie de fai- bles vitesses et pins particulièrement dans ceux on il ne se produit aucune égalisation appréciable des températures interne et externe de l'ébauche et aucune redistribution du métal chauffé de celle-ci, il se produit continuelle- ment un refoulement wers l'arrière du métal plus plasti- que venant du centre de l'ébauche, à partir de la filière, provoqué par l'écoulement de métal moins plastique prove- nant des surfaces de la billette et da métal plus pasti- que de cette dernière revenant dans la partie plus molle de l'ébauche qui est moins comprimée que le métal chassé dans l'orifice de la filière.
Par suite de l'écoulement du métal vers l'arrière, l'ébauche commence à se feuille- ter, et ce feuilletage se manifeste dans les pièces filées à la presse, ce qui a ,pour effet de les affaiblir on d' obliger de les mettre au rebut. Ces difficultés sent évi- tées grâce à la présente invention, en redistribuant le métal intérieur plus chaud de l'ébauche, en empêchant que
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l'ébauche se replie et qu'elle se feuillette, en partie par la vitesse élevée à laquelle les pressions sont appliquées et en partie'.-par la manière en quelque sorte explosive dont elles sont exercées, le tout étant parti- culièrement efficace lorsque l'outil de perçage et d'éga- lisation de la température coopère avec la filière comme décrit ici.
Sons ce dernier rapport, le nez 75 on 75a de cet outil 42 ou 42a, respectivement,, est représente comme étant soit placé dans la filière 68, comme dans l'appa- reil décrit en premier lien, soit comme venant très près d'une filière 68b, comme dans la fig. 12.
Si cette der- nière position relative de l'outil de perçage 42a par rapport à la filière 68a est mainteue pendant toute l'opération d'extrusion, ainsi qu'il est prévu snivant la présente invention, l'outil joue un raie imp@@tant en ce sens qu'il empêche le métal de se bloquer dans l' orifice de la filière pour lui permettre de s'écouler librement dans l'orifice 95a de la dite filière et qu'il empêche également le métal de s'écouler vers l'arrière et l'ébauche ainsi que la pièce filée à la presse de se feuilleter, ainsi qu'on le verra en examinant les lignes en traits mixtes des figs. 24, 25 et 26. De préférence, l'aire comprise entre l'extrémité du nez 75a et l'entrée de l'orifice 95a est la morne que la section transversale de la tige filée à la presse.
Il y a lien de remarquer particuliérement que l' outil de perçage 42a (et 42) a une dimension appréciable, de préférence au moins au tiers on davantage de la dimen- sion on cylindre 53, on de l'ébauche 54 (on des deux)
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lorsque cette dernière remplit le dit cylindre 53, pour assurer une redistribution appréciable du métal plus chaud provenant du centre de l'ébauche, de façon que la quantité importante de métal de l'outil puisse chasser une somme considérable de chaleur de la paroi intérieure de l'ébauche, et de façon que les températures interne et externe de cette dernière soient sensiblement égales.
Une antre caractéristique importante de l'invention, notamment en combinaison avec les caractéristiques qui viennent d'être mentionnées, consiste en ce que l'ébauche est initialement: percée, même lorsqu'on file à la. presse des pièces pleines. A mesure que l'outil 42 ou 42a de perçage et d'égalisation de 1 a température s'enfance à travers l'ébanche, le métal provenant du trou ainsi formé allonge cette dernière (voir figs. 3 et 4) et, en même temps, par le déplacement du métal plus chaud provenant du centre de la billette, les températures pins élevées de ae métal sont redistribuées dans la paroi épaisse que présente la billette qui a maintenant une forme tabulaire, par mite de l'écoulement vers l'arrière du métal autour de l'outil de perçage.
En d'autres termes les actions très préjudiciables, représentées graphiquement par les flèches centrales des figs. 24,25 et 26 ne se produisent pas, ou. plutôt bien que des écoulements quelque peu analogues du métal aient lieu, ils sont guidés dans un sens tel qu'ils soient avantageux plutot que nuisibles en effectuant la réparti- tion de la chaleur et, par conséquent, en assurant la plasticité de l'ébauche, radialement par rapport à celle- ci dans toutes ses parties.
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Tous oes résultats avantageux sont également obtenus dans une filière pour la production de plusieurs pièces, qu'il s'agisse de pièces pleines ou tabulaires, ces filiè- res étant par exemple oelles représentées figs. 16-21.
Si plusieurs tiges sont filètes à la presse dans l'appareil représenté fige* 1-6, sans l'outil 42 d'égalisation de la température prévu par la présente invention, il se produira un repliement du métal dans la partie centrale plus molle de la billette et celle-ci se trouvera feuil- letée. Toutefois, en utilisant ltoutil d'égalisation de la température qui est prévu suivant la présente inven- tion, la température du métal est sensiblement égale tout autour de chaque orifice de la filière et,, par conséquent, le métal ne peut se replier et se feuilleter.
Les mêmes résultats avantageux sont obtenus, lorsque, comme dans la fig. 13, un seul tube est .fil' à travers la filière représentée dans cette figure. Le nez 75b de l'outil de perçage a pénétré d'une distance appréciable dans l'ouverture de la filière 68c, ce nez constituant Incidemment un mandrin de conformation de l'intérieur du par tube 93b. Un épaulement 100, présenté/l'outil 42b, tend à empôcher le métal de se replier et de se feuilleter, et le diamètre plus grand de cet outil, à l'endroit de l'épaulement 100, assure, comme décrit précédemment, une redistribution du métal intérieur plus chaud de l'ébauche dans l'ébauche de tube.
Le diamètre plus grand de l'outil 42b, à l'endroit de l'épaalement 100, également réduit avantageusement la section transversale de l'ébauche mé- tallique et diminue de ce fait la somme de pression exer- cée pendant l'extrusion.
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En se reportant maintenant aux figs. 14 et 15, on voit que dans ces figures les organes principaux corres- pondent aux organes des figs. 1 à 6 et sont désignés par les marnes nombres de référence. La filière 68 est destinée à la production de plusieurs tiges pleines. Dans ce type d'appareil, on emploie le procédé indireot d'extrusion, c'est-à-dire que, à la suite de l' opération de perçage par l'outil 42 et de l'entrée du nez 75 de cet outil dans une ouverture centrale de la filière (opération de per- çage analogue à celle décrite ci-dessus en référence aux figa.
1, 2, 3 et 4), la filière et le plongeur smt dé- placés l'un vers l'autre pour comprimer la billette par bout afin de la filer à travers les ouvertures extérieu- res formées dans la filière, mais pendant cette opération, effectuée par des courses rapides à pression élevée et exercées en quelque sorte d'une manière explosive, des organes mobiles caractérisant l'invention, il ne se pro- duit aucun mouvement relative entre le plongeur 36 et le cylindre 55 et la billette 54.
En d'autres ternes, ces deux éléments se déplacent comme une seule pièce* Dès que l'opération de perçage est terminée, le plongeur 36 et le cylindre 53 sont verrouillés positivement ensemble par un étrier 101, en forme d'U. poussé vers l'axe du plongeur 36, de façon que la partie courbe de cet étrier en forme d'U et ses branches adjacentes s'adaptent, comme représenté, dans un évidement circonférentiel 102 ména- gé dans le plongeur 36. Cet étrier est poussé, au moment gpulu, dans le dit évidement par nn piston (non}représenté) disposé dans un cylindre à fluide sous pression 103, à l' extrémité extérieure du plongeur 104 duquel le dit étrier
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est fixé.
Ce cylindre est(porté par la traverse 52 du cylindre 53 à l'aide d'une console 103' présentée par la dite traverse.
Dans la fig. 15, le plongeur 36 et le cylindre 53 sont représentés encore verrouillés ensemble à 1' achèvement même de l'opération d'extrusion; aux moments voulus, le cylindre @@ 103 écarte 1 Strier 101 du plon- geur 36 et permet un mouvement relatif entre le plon- geur 36 et le cylindre 53 pour ramener ces organes, par les pistons 34 et 51, dans les positions qu'ils doivent occuper au début d'une autre opération d'extrusion.
En se reportant maintenant aux figs. 20 et 21, montrant une application de l'invention à la fabrication simultanée d'ébauches 105 de bandes plates, dans ces figures, bien que le plongeur 36 ne soit pas représenté, l'ébauche 54 est filée à la presse, de manière à obtenir ces ébauches 105, à travers des trous ou orifices en arc de cercle 95c ménagés dama une filière 68d. Cette filière 68d est placée dans l'évidement 69 du porte- filière 70 soutenu par un éjecteur 58, comme décrit pré- cédemment.
Les pièces filées à la presse sont aplaties, et conformées d'une autre manière, à volonté, en ce qui concerne les déformations des bords et des coins produi- tes pendant l'opération d'aplatissement, de toute maniè- re connue ou appropriée. Dans le présent cas, la filière 68d est représentée comma étant faite en deux parties pour faciliter l'usinage précis des orifices de conforma- tion, qui ici, ne sont pas seulement en arc de cercle, maisbeaucoup plus longs dans le sens des ares que ra-
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étalement par rapport à ceux-ci.
Une pièce intérieure de filière 107 présente plu- sieurs prolongements 109 faisant saillie radialement et comportant des têtes carrées. Les parties de ces prolon- gements qui se trouvent au-dessous des dites têtes cons- tituent des parois d'extrémité des ouvertures on orifi- ces de conformation des bandes, et les dites tétes s'adap- tent dans des évidements rectangulaires 110 formés à la vers l'extérieur
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fraiseà partir d'un seil alésage -3¯ ¯¯ : extérie ure de filière 108.
La pression du métal de la billette qui s'écoule pendant l'opération d'extrusion est empêchée, par l'@@ éjecteur 58,de déloger les dites têtes de leurs évidements, c'est-à-dire de déplacer les deux pièces de la filière l'une par rapport à l'antre axialement à la filiére. Le déplacement, vers l'arrière, de l'éjecteur et de sa traverse 57 est limité par butée contre la paroi d'extrémité du porte-filière 160 monté sur la traverse 57.
Les figs. 22 et 23 représentent une application de l'invention pour l'extrusion simultanée de pièces creu- ses, c'est-à-dire de tubes, ou par exemple de pièces en
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U; dans cette application. les caractéristiqlles de l'in- vention oontrôlant l'écoulement du. métal de l'ébauche et qui ont été décrites ci-dessus en référence aux figs.
24, 25 et 26, sont améliorées en égalisant les diverses parties du métal qui s'écoulent simultanément et en ame- nant des quantités convenables de ces parties dans des zones qui se trouvent individuellement dans le voisinage de l'entrée de ce métal dans les différentes ouvertures de la filière, chacune de ces ouvertures étant destinée
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à former une des dites pièces creuses. Pour la commodité ces pièces filées à la presse sont représentées ici comme étant des tubes cylindriques 111. La fig. 22 montre la production simultanée de tubes par extrusion directe, étant donné que la filière 68 se déplacera avec le cylin- dre 53.
Les organes actifs, tels que la filière 68, le porte-filière 70, l'éjeoteur 58, le plongeur 36, l'outil 42 d' égalisation de la température, et divers autres or- ganes sont les mêmes que ceux décrits précédemment en ré- férence à la production simultanée de pièces pleines.
La différence principale consiste en ce que le bloc 99 est remplacé par une tête 112 portant des mandrins de conformation 113 en nombre égal à celui des orifices 95 de la filière et disposés pour entrer centralement dans ces orifices. Une clavette 114 peut être prévue pour dé- termine r l'emplacement des mandrins 113. D'autre part, la fig. 23 montre les mêmes organes pour effectuer une extrusion indirecte; dans cette figure la filière est déplacée dans le cylindre 53, comme décrit en détail en référence aux figs. 14 et 15.
Etant donné que l'un quelconque ou plusieurs des organes, tels que le plongeur 36, le cylindre 53 et la filière 68, dans l'appareil décrit ici, peuvent se dépla- cer l'un par rapport à un autre ou à d'autres, à volonté, ceci montre qu'il est possible d'appliquer les earaoté- ristiques de l'invention qui ont pour bat de contrôler l'écoulement du métal de la billette pendant l'extrusion dans les conditions assez difficiles qui existent lors de la production simultanée de pièces creuses, par extrusion directe et indirecte, et par extrusion dans
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laquelle tous les mouvements moteurs se produisent, à par- tir d'un cote, ou par extrasion composée dans laquelle les mouvements moteurs se produisent à partir des deux côtés concurremment.
En se reportant maintenant au prooédé de contrôle de l'écoulement du. métal précédemment mentionné, comme représenté figs. 22 et 23, l'outil 42 de perçage et d' égalisation de la température est pourvu d'une tête 112 pour former un épaulement de contrôle de l'écoulement du métal, qui s'étend radialement sur une distance appré- ciable et entoure une partie légèrement agrandie de ce qu'on peut appeler le nez de perçage 75 proprement dit.
Ce nez est représenté comme étant entré, suivant l'inven- tion, dans une ouverture centrale formée dans la filière 68. Le dit outil 42 de perçage et d'égalisation de la température, en vue d'obtenir les meilleurs résultats, en tant que les expériences effectuées l'ont démontré, doit avoir un diamètre au moins égal à un tiers de eelui de l'ébauche. En outre,. à titre de caractéristique éminem- ment désirable, 11 outil 42 présente des rainures 115 d' une forme spéciale, et du genre représenté.
Ces rainures 115 sont espacées l' une de l'autre autour de l'outil 42 à peu près de la même manière que les ouvertures de conformation de la filière sont espacées l'une de l'autre autour de cette dernière, et toutes les rainures 115 sont inclinées vers l'axe de l'outil 42 et autour des mandrins de conformation 113 à mesure que ces rainures s'étendent vers la filière.
L'outil 42 sert à redistribuer le métal intérieur plus chaud plus uniformément dans toute l'ébauche, afin
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d'empêcher que cette dernière se replie et se feuillette, et 11 réduit la section transversale de 1'ébauche, de façon que l'on puisse employer des pressions d'extrusion plus faibles, comme décrit en détail précédemment. Les tubes 111 sont dégagés à l'aide de l'toutil 81, de la manière précédemment décrite.
D'après ce qui précède, le mode de mise en oeuvre de l'invention et ses caractéristiques principales seront maintenant clairement compris. Toutefois, en résumé, on petit indiquer que la présente invention a pour objet un procédé et un appareil pour : (1) redistribuer le mé- tal plastique intérieur plus chaud de l'ébauche; (2) éga- liser sensiblement les températures Interne et externe de l'ébauche plastique; (3) s'empêcher le métal qui s' écoule de se replier et de se feùilleter; (4) réduire considérablement les déchets; (5) percer une ébauche plastique préalablement à l'extrusion de pièces pleines; (6) assurer l'extrusion à une vitesse élevée à l'aide d'un appareil fonctionnant à une vitesse normale, par des mouvements composés et opposés;
(7) expulser la fi- lière automatiquement; (8) assurer l'extrusion simultanée de pièces pleines et creuses.
Si on le préfère on peut utiliser des cylindres et des pistons simples à la place de cylindres et de pis- tons doubles.
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"Improvements to the processes and apparatus for the extrusion and press spinning of metal.
The present invention relates to the economical production, individually and simultaneously, of parts or metal bodies, solid and hollow and of elongated shape, by extrusion or hot press extrusion.
The speed of operation is very important to obtain the satisfactory extrusion of metals, and especially ferrous metals, since, unless the high degree of plasticity of the metal can be maintained in the blank that the press and the rapid flow of metal through the cylinder and
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die is assured, an enormous force is required to achieve the extrusion. Consequently, the wear on the die and other parts, due to friction and the detrimental effects resulting from a preheating of this die and other parts, is so great that it makes the costs of the operation excessive. extrusion.
This is one of the main reasons why extrusion of ferrous and non-ferrous metanx has not been carried out routinely heretofore.
The invention relates, inter alia, to an apparatus for ensuring the extrusion of parts or. metal bodies in a very advantageous manner, in order to reduce the pressures required, and in particular to reduce the operating and tooling costs.
To achieve this result, the invention relates to. an apparatus in which one can very quickly Introduce a hot billet or plastic metal blank, an apparatus which can quickly press and spin the heated plastic metal through the die and the machine. To this end, the invention also makes it possible to provide an apparatus for performing an extrusion at high speed even if the moving parts of the machine are advantageously operated at normal speed, by providing an apparatus intended to perform a compound movement, to ensure either a direct extrusion in which the die is fixed relative to the cylinder, or an indirect extrusion in which the die is moved in a cylinder which carries the blank.
In both hot extrusion apparatus, the die, linings and tools are subject to wear and tear.
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greater as a result of warming, since they both undergo the harmful aotion of heat
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nominal value of plastic baling by radiation before the pressure is exerted, a, in .q; # 1I and the detrimental effect of conduction heating while the pressure is exerted by effecting the desired reduction in dimension of the blank when the metal is pushed through
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to an orifice of co1Ifo1'll & t1on. If the die is used to perform a new extrusion after being
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Excessively swollen, prejudicial and excessive wear occurs.
However, in the devices used until now, the replacement of a hot die by a cold die could not be carried out.
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that with great difficulty. The present invention makes it possible to realize a new apparatus for expelling at-
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ionatically the hot line and automatically prepare a housing for the cold line.
This advantageous device therefore reduces the operating costs, it increases the efficiency of the machine, and reduces the risks.
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brf7.nre ques for the operator by manipulating the hot die.
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The most important drawback of the extrusion apparatus and methods proposed heretofore is that the metal blank placed in the cylinder is folded and laminated, which necessitates exerting excessive pressure during extrusion and. transmits these tremendous pressures to the die which is thus subjected to excessive wear, and the extruded metal body lying
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also 1I1i-m @ 'me laminated.
These factors resulted in a waste of about twenty-five percent of the
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all of the metal placed in the machine to be subjected to the extrusion ¯, and required expensive reheating and re-casting of the waste before it could be used again.
The object of the present invention is a new and advantageous method and apparatus making it possible to remedy this main drawback which has had above all the effect of limiting extrusion operations in industry, and also allowing efforts hitherto unsuccessful. Those for carrying out these extrusion operations can now receive satisfactory practical application.
In working to solve the problems involved in the extrusion of several solid or tabular bodies, the inventor has made certain important improvements relating to the flow, by extrusion, of metal when press-spinning solid or tabular bodies formed of. ferrous or non-ferrous metals, improvements which have given rise to. a new invention. The aim of this new process is to equilibrate or roughly equalize the temperatures of the heated preform during the whole movement of the metal.
When reducing, by rolling or extrusion, the cross section of a uniformly heated preform. and when elongated as a solid or tubular body having a smaller cross section, the reducing pressures exerted on the exterior surfaces of the blank react directly to the metal around it. axis of this blank. This forces the metal to flow in a direction opposite to the flow of the metal.
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from the outer surfaces (see arrows in fig. 24).
In hot extrusion, the same conditions exist when pressing a solid blank through a central hole (see fig. 25). This condition is due to the fact that it is not possible to adjust the temperatures of the blank after it has been removed from the oven.
The metal blank rapidly radiates heat from exterior surfaces into the atmosphere until it reaches the cylinder. When it comes into contact with the cylinder walls and the tools, which smells cooler than the blank, there occurs a further loss of heat at the surface, for the reason that heat, before and during the flow by extrusion, is radiated rapidly into cylinder walls and into tool surfaces. These effects lower the surface temperature of the blank and, to a lesser degree, the internal temperature. This reduces the plastic state of the metal of the blank in its outer or surface parts more than in the center.
Therefore, when pressure is exerted on the ends of the blank, this pressure is transmitted to the exterior surfaces thereof, parallel to its axis. The pressures adding to each other in the blanks surfaces are caused by the static resistance of the metal as it is pushed through the constricted orifice of the forming die whenever the center of the forming die. the latter coincides with the axis of the blank.
When the less plastic metal from the blank surfaces is pushed into the die orifce and moves to the minus point.
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dre resistance, which is its center, the more plastic metal in the center of the blank, with its high plane temperatures and greater plasticity, is fan-diffused in the molecular structure of the outer surface of the blank , which flows in the direction of the opening of the sector.
As long as there is a sufficient volume of forward-flowing metal, into which the backward flow of the more plastic metal can be diffused molarly, the metal will flow freely. However, when a portion of approximately one-half to two-thirds of the blank has been press spun, the volume of the unspun portion is not sufficient to absorb the backward flow of the metal more. hot from the center of the blank, and the less plastic surfaces of the metal then begin to fold inward behind the altered direction flow of metal from the center of the blank.
This obstacle to the flow of the metal, combined with the rapid cooling of the latter, forms lamellae in the structure of the unspun part of the blank, lamellae which require enormous pressures to flow, and if under excessive pressure the laminated section of the preform is forced out of the die, one or more elongated lamellae will appear in the structure of the finished product.
When press-spinning solid parts or bodies through axial orifices, tests have shown conclusively that when a heated metal and plastic, in the structure of which different temperatures prevail, begins to fall back and for-
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sea lamellae, the likre flow, by extrusion, of the metal is then stopped, regardless of the amount of pressure exerted on it. As a result, an unpresspunned section always remains in the cylinder, the volume of this section being about 25% of the original length and weight of the blank. This section constitutes waste and must be remelted before it can be used again.
The inventor further found that when performing a central extrusion operation to obtain a solid body provided to prevent or retard backward spouting of the metal at the same time. center of the blank at which combines with the uneven temperatures in the structure of the metal, it was necessary to use extremely high extrusion pressures to determine the flow of the metal, even when only redactions were performed fairly small in the cross section of the blank. These higher extrusion pressures always react in a detrimental way on the surfaces of the tools.
In current industrial non-ferrous metal extrusion processes, when a single solid body is press-spun, the unpressed section loss averages about 25% during each operation. ration, and the same loss is suffered in the simultaneous extrusion of several bodies, which extrusion is limited to no more than four rods starting from a bent blank, solid and unworked, which is spun through openings of conformation located at the center of the die. There is also a considerable loss in
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causes the rods to be detached by cutting the section of unspun metal with the press.
Figs. 24, 25 and 26 schematically show the metal flow conditions in the extrusion and rolling processes heretofore proposed.
Figs. 1 - 6, 12, 13, 20, 22 and 23 show the different phases of metal flow during the new and advantageous operations and process described below.
The basic principle of this new, ferrous and nonferrous metal extrusion process is to achieve a practical means of press spinning. at high speed an unworked blank is partially worked and heated in the plastic state to obtain elongated parts or bodies. By pre-working the blank before extrusion, so as to substantially equalize and evenly distribute the temperatures of this blank, a uniform, one-way flow of the metal is obtained, so that less pressure is required for causing the metal to flow freely and more completely out of the cylinder through the die conforming openings.
According to the present invention, an improved process for the extrusion of metal parts or bodies is carried out, which consists in placing a heated and plastic metal blank in the chamber of a cylinder, to be pressed into said cylinder. metal blank a tool which has the desired proportions, with respect to the dimension of the blank or of said chamber, or both, so as to obtain a fairly complete equalization of the inter-
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ne and external of said blank, and compressing the latter in said chamber to ensure the extrusion of the metal out thereof.
According to another characteristic of the invention., And in the case where. it is desired to perform the extrusion of solid metal parts or bodies, the end of 1 tool is kept outside the shaping orifice of the die and at a predetermined distance from this orifice, while for the extrusion of parts or hollow metal body, a reduced shaping mandrel, disposed on the tool, is held in one shaping orifice of the die and in a predetermined relative position with respect to this orifice.
The invention further enables an improved apparatus for the extrusion of metal parts or bodies, comprising an extrusion press comprising a plunger, a die and a cylinder for supporting a heated metal blank, as well as a tool. an equalizer mandrel, arranged to be driven into the heated metal blank to equalize the internal and external temperatures of the blank during the extrusion of the latter by compression in the cylinder, between the die and the plunger.
when it comes to press-spinning solid parts, such as rods, bars, rails, profiles, bands or tubes, individually or simultaneously, by this new process, the order of operations is the following: 1 plastic and heated metal blank is rapidly projected into a cylinder and is held tightly in it by closing the
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openings of said cylinder. At the same time that the blank is thus completely enclosed, a tool for drilling temperatures and leveling, operating at high speed, is inserted therein (see fig. 4).
In carrying out by this method any extrusion operation with regard to the dimension being formed, the dimension of the tool to be drilled and leveled is preferably not less than one third of the dimension of the blank. metallic when it fills the cylinder, at the dimension of the extrusion chamber of the cylinder, or both.
When the drilling tool is inserted into the blank, the metal coming from the hole thus formed lengthens the said blank (differences shown in figs. 3 and 4) and, at the same time, by the displacement of the hotter metal coming from from the center of the blank, its higher temperatures are distributed in the walls of the thick-walled tube thus formed, by the backward flow of the. metal around the tool to be drilled, in other words, an almost complete equalization of the internal and external temperatures of the blank is obtained, which prevents the folding and laminating of this blank.
Further, some of the heat from the center of the blank is radiated into the surfaces of the piercing tool, which further equalizes the temperatures in the inner and outer walls of the tube thus formed. From this tube, or billet previously worked, solid pieces in the tabular form are advantageously press-spun, individually or. simultaneously, according to the desired shape.
Some of the main advantages of this new method of metal flow, by extrusion, are as follows:
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1 - The preliminary work, aerating extrusion, of unworked or partially worked metal blanks, and the balancing and equalization of their temperatures.
2 - Due to the fact that the tool to be drilled and to be equalized oc- capes a fixed position with respect to the die when the solid or tabular parts are spun with the press, a freer flow of the metal in the direction is obtained. extrusion *
3 - The backward flow of the metal is controlled and prevented, flow which causes sheeting or folding of the metal at the end of the blank when its outer surfaces have lost a significant part of their plasticity towards the end of the operation of extra if one ,, and less restricted
4 -The freer flow / of the metal allows the use of lower extrusion pressures, which results in less wear, due to the pressure, of the dies,
flutils and cylinder walls.
5 - By this new method of controlling the direction of the flow of metal by extrusion, it is possible to simultaneously spin parts of large length and of multiple shapes with the press, thus considerably increasing the efficiency of a machine. individually spinning parts on the press.
6. By forming a large enough bore in the blank and thereby reducing the cross section thereof, lower pressures which are more satisfactory and a more compact apparatus can be employed.
In order that the invention may be clearly understood and easily practiced, it will now be described.
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described in more detail, with reference to the accompanying drawing which shows, by way of example, several embodiments of the invention, and in which:
Fig. 1 is a somewhat schematic view of the complete apparatus.
Fig. 2 is a side view of the central part of the apparatus, with the oheated metal blank in its initial loading position and with the drilling tool and the die holding the ends of the blank.
Fig. 3 is a view similar to FIG. 2, showing the cylinder which has been moved to enclose the blank, and showing the apparatus arranged for direct extraction.
Fig. 4 is a view similar to FIG. 3, showing a die for extruding temperaturs solid rods and representing the tool to be drilled and leveled / at the completion of the drilling stroke.
Fig. 5 is a view similar to fig 4, showing the die and the cylinder which is now associated with it, moved as a single piece to the left, and the plunger moved to the right to ensure the extrusion of the metal of the blank through the die.
Fig. 6 is a view similar to FIG. 5, showing the die and associated cylinder, and the plunger at the end of the extrusion stroke.
Fig. 7 shows the release tool mounted on the end of the tool to be drilled, at the end of the release operation.
Fig. 8 is a sectional view, on a larger scale, of the release tool.
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Fig. 9 is a cross-sectional view taken by the apparatus taken along line 9-9 of fig 3.
Fig. 10 is a Partial detail view, showing the die at the moment ot, it is expelled.
Fig. 11 is a section, on a larger scale, taken along line 11-11 of fig 10, showing the ppax means guiding several press-spun rods out of the machine.
Fig 12 is a partial view, partly in section, on an enlarged scale, showing the new metal flow process as applied to the production of a single solid rod.
The rod 13 is a view similar to FIG. 12, showing this method of metal flow as applied to the production of a single tube.
Fig. 14 is a view similar to fig 3, but showing the indirect extrllsion of several solid rods.
Fig 15 is a view similar to fig 14, showing the die and the plunger as well as the associated cylinder at the end of the indirect extrusion operation.
Fig. 16 is a front view of a die for forming several round rods.
Fig. 17 is a sectional view taken along line 17-17 of fig 16.
The rod 18 is a front view of the die to form several rods of square section.
Fig. 19 is a sectional view taken along line 19-19 of FIG. 18.
Fig. 20 is a partial-view of the die and the associated means for forming several
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'bands.
Fig. 21 is a sectional view taken along line 21-21 of FIG. 20.
Fig. 22 is a partial, sectional view of the apparatus used for the direct extrusion of several tabes.
Fig. 23 is a view similar to FIG. 22, but showing an indirect extrusion apparatus for forming several tubes.
Fig. 24 is a view showing the usual rearward flow of the. center metal in a heated blank or billet for hot work by rolling and being worked in this way, while the dashed lines show the new way to prevent back flow.
Fig, 25 is a view showing the backward flow occurring as a heated blank or billet is press-spun through an orifice in the direction of the line of application of extrusion pressure, dashed lines showing the new @ to prevent back flow.
Fig. 26 is a view showing a similar backward flow occurring during a draft or. The heated billet is press-spun through an orifice in a direction perpendicular to this pressure lines, the dashed lines showing the new @ to prevent damaging vars flow back.
By referring to the drawing in detail, we see that
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several pressure cylinders of a duplex hydraulic press 30 are housed in housings 31 and 32 shown at opposite ends of the apparatus in FIG. 1. Said cylinders are formed in the usual manner or in any suitable manner and comprise pistons in time to actuate in a regulated relative order / the various moving parts of the apparatus.
The envelope 31, shown to the left of FIG.
1, comprises ax cylinders 33 for the advancing pistons 34 of a cross member 35 carrying a plunger 36, that is to say to move this cross member to the right as seen in FIG. 1, and two cylinders 37, smaller, with return pistons 38 for this cross member. Said casing 31 also contains a cylinder 39 for an advancement piston 40 of a cross member 41 carrying a
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autil à geroer et d a3.i éx 'm'éra.tures tool to drill and level7! 2. -c "- that is to say to move this tool also to the right in Fig. 1, and a pair of cylinders 43 for return pistons 44 for this cross member 41.
The envelope 32, shown to the right of FIG.
1, comprises two cylinders 45 for advancing pistons 46 of a cross member 47 carrying a die, that is to say to move this cross member to the left as seen in FIG. 1, and a pair of cylinders 48 for return pistons 49 for this cross member 47. Said casing 32 also contains two cylinders 50 for two double-acting pistons 51 to advance and return a cross member 52 carrying a cylinder 53 intended to receive a heated plastic billet or blank 54, and a pair of cylinders 55 for two
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other double-acting pistons 56 to advance and recall a cross member 57 carrying a die ejector 58.
All cylinders and pistons naturally have the ports and piping required to enable them to be actuated by the pressure of any suitable fluid.
The three largest cross members 35, 47 and 52 move back and forth with the tie rods 59 extending out; between the two end envelopes 31 and 32 and joining them.
The cross member 52, which carries the cylinder 53 receiving the billet or blank, is connected to its double-acting pistons 51 by connecting rods 60 passing and being able to slide through openings 61 formed in the cross member 47. The cross member 41, bearing the drilling tool 42, is connected to its return pistons 44 by rods 62, to which this cross member is fixed by nuts 63, and these rods pass and can slide through openings 64 and 65 made in the two adjacent cross members 35 and 52, respectively, and pass and can slide through openings 66 in the die holder cross member 47.
Stops 67 are provided on these rods to limit the movements of the eye to be drilled and to level 42 towards the die, such as 68, fig. 16, this die being disposed in a recess 69 made in a die holder 70, see FIG. 1.
The drilling and leveling tool 42 comprises, near its cross member 41, a part 43 'of large diameter, and beyond this part the transverse section of the tool is reduced to form a shoulder 71, the said part of large diameter adapting to sliding in a
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opening passing through cross member 35, the anterior part of the tool having a reduced cross-section fitting to slide in an opening 72 passing through plunger 36, and said shoulder being arranged to cooperate with the left end of the tool. plunger when the piercing and leveling tool has been advanced the desired distance through the plunger.
In Fig 1, no die is shown in place in the recess 69 of the die holder 70, but a few donkeys of the many usable dies are shown in the other 'tees (for example in Figs. 16-21) and are also described.
Very from the center of figs. 1 and 2 show a form of loading mechanism comprising a cradle 73 on which is placed a metal blank 64 which is plastic and strongly heated. This cradle is carried at the top of a vertically movable and fluid actuated plunger 74, and in FIG. 2 the cradle is shown as still being raised.
However, this cradle is about to be lowered as shown in fig 3, for the reason that fig 2 shows the completion of the initial operation of the apparatus, namely: sufficient but very little movement of the cross member 41 to the right to advance nose 75 of tool 42 so that it attacks the left end of the blank and cooperates with the die to clamp and hold this blank in place, so that it is ready for the next operation.
The completion of this next operation is shown in freeze 3. Here, the blank 54, still held between
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the piercing and leveling tool 42 and the die 68, are entirely inside the cylinder 53. In other words, the cross member 52 carrying this cylinder 53 has now been moved to the right by a distance which. is indicated by a comparison of figs. 2 and 3.
The cylinder 53 has now advanced to the limit of its movement to the right, and the anterior portion 76, of reduced diameter, of the die holder 70 has now fully entered the right end of the cylinder 53, a shoulder 77, presented by the die holder 70 being applied against the outer face of the right end of the lining of the cylinder 53, point where the latter is reinforced and made more solid by a strong external collar 78. Said shoulder also reinforces the die holder and makes it more massive to resist expansion forces, beyond the cylinder 53, during the extrusion of the metal through the die 68.
In fig 4, the following operation is represented as being completely carried out, namely: the sensitive drilling of the blank and the equalization of the temperature direction, preferably from boat to end by the tool to be drilled and to equalize 42. The die 68 and its cross member 47, the cylinder 53 and its cross member 52. and the plunger 36 and its cross member 35 are all in the position 91 'they occupied in FIG. 3, but the cross member 41 has advanced sufficiently to the right to bring the stops 67 presented by these rods 62 against the die holder cross member 47. Thus, the tool 42 is maintained in a predetermined relative position with respect to the die during extrusion.
It is this drilling of the hot and plastic blank,
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with a temperature equalizing tool of sufficiently large size, preferably at least one-third the size of the blank as it fills cylinder 53, or one-third the size of this blank when it fills cylinder 53. It is desired to press-spin the solid parts, which ensures redistribution of the metal and substantially equalizes the temperature of the inner and outer parts of the blank.
This final temperature equalization is effected by tool 42 which pushes the hotter inner metal of the blank towards the outer surface thereof and by dissipating part of the heat, from the marl way that the walls of the. cylinder 53 absorb heat from the outer surface thereof.
Referring now to fig. 5, it can be seen that about half of the metal blank 54 is shown as having been press spun, the hot metal of the blank now being forced to the right through the die 68 and thence through. the distribution passages 96 for distributing or supplying in this case several rods. As is clearly indicated by the arrows shown in fig. 5, the plunger 36 is at this time moved to the right, and the die 68 as well as the tool 42 are moved to the left.
With the die and 1 fout 11, the cylinder 53 is also moved to the left. Since the die does not move in the cylinder 53, a so-called "direct" extrusion is performed.
In fig. 6 the operation shown as being in progress in FIG. 5, is shown complete, the organs
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advancing, as just described, until the head of the plunger 36 is so close to the die 68 that little. Nearly all of the metal in the blank 54 has been spun through the die, except for the negligible amount of metal now constituting a thin disc-like ingot 80.
Then, the plunger-holder cross member 35 is recalled towards the. left, and the die holder cross member 47 is pulled back to the right. In reality, all the sleepers are at this time preferably brought back to the limits of their return strokes, with the exception of the sleeper 41 carrying the tool 42 for drilling and temperature equalization. This cross member is arranged so that said tool 42 is projected somewhat to the right of the cross member 52 carrying the cylinder 53 (as shown in phantom in fig. '7), thereby allowing rapid temporary assembly on tool 42, a release tool 81, shown in fig. 8.
The tool 81 is shown, still 7, as already being mounted on the tool 42 and after application of this tool 81 on the ingot 80 to push the formed metal beyond the filter 68, as will be described later; but, of course, by mounting the release tool 81 on the drilling tool 42, the cross member 41 carrying the latter has not yet been brought into the position shown in FIG.
7 following its recall to the left, as mentioned above.
As shown in figs. 7, 22 and 23 and in certain other figures only, the nose 75 of the drilling tool 42 comprises one or more keys 82, two of these keys
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preferably being arranged diametrically facing one another. These keys are intended to fit into corresponding keyways 82 formed in a central section 84 made in the die 68, or in a block 85 of the device or the release tool 81, this hole receiving the nose 75 of or% il 42 and, in the release device, constituting a reduced anterior extension of another recess 86.
This recess 86 receives a shoulder formed at the base of the nose of the piercing tool, and a further recess receives a portion of the piercing tool which is located behind this shoulder. The block 85 has a conical part 87 which is threaded as shown, this thread being interrupted by several slots 88. On this threaded part can be adjusted a clamping ring 89 which can be turned by hand using handles 90.
On the opposite end of the block 85 protrude several smaller pins 91 arranged in a circle, since the die 68, as shown here, is intended to ensure the extrusion of several round rods 92 arranged in a circle. circle; a slightly larger pin 93 is also presented by the center of the block. All of these pins have their axis parallel to the axis of the recesses formed in the block to receive the nose and the adjacent parts of the tool 42.
The die 68 is fixed in the die holder 70, just as the tool 42 is immobilized in rotation on its cross member 41, for example due to the fact that the keys 94, presented by the die holder 70, enter slots 94 'provided in the die (see figs. 16, 22 and 23), and given the location
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on tool 42 of keys 82, the annular series of extrusion holes 95 formed in the die should line up with the small pins 91 presented by block 85, and a central circular opening 84, formed in die 68 , must align with the large pin 93 presented by the block 85, when the device 81 of FIG. 8 is tight, to. using the handles 90, on the drilling tool. This central opening is extended by a suitable bore formed in the ejector 58.
After the device 81 of FIG. 8 was thus mounted on the drilling tool 42, the die holder cross member 47 can receive an forward movement towards the left to bring the members into contact, the tool 42 and the release device 81 'carried by this can be moved to the right, or these two movements can be carried out simultaneously until the die 68 and the release device are in the relative position shown in solid lines in FIG. 7. As a result, the small pins 91 are driven through the ingot 80, detaching therefrom all the press-spun rods 92 and moving them to the right in distribution passages 96 formed in the inner part 159, see fig. 11.
At the same time, the large spindle 93 is driven through the central hole of the ingot, which hole was left by the location of the nose 75 of the tool 42 during the last phase of the extrusion operation. previously described. In this connection, reference will again be made to FIG. 6.
The large 93 pin is driven through the 80 ingot in order to ensure better alignment of the small pins
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91 with orifices 95;
The release tool is then separated from the fiber. When the drilling tool 42 is moved sufficiently to the left to advance the device of the pin 8 (which is now on said tool 42) from the position shown in solid lines to the position shown in lines mixed in the pin 7, all the broahes of the release device are withdrawn from the die, and with them the ingot 80 is detached from the die.
If the pins do not remove the ingot 80, the ingot can be detached from the die by hitting it sharply. The handles 90 are rotated to loosen the block 85 from the eye 42, and the device 81 from the pin 8 is removed.
Since the nose 75 of the drilling tool 42 is stopped when it reaches the position shown in fig. 6, the shoulder 98 thereof will be moved away from the die 68 by a sufficient distance so that the backpressure and if there is rapidly flowing metal / passing over the shoulder, reacts thereon. This is to counter any tendency that any part of the drilling tool may have to elongate under the effect of the high temperature and pressure to which it is subjected.
Since the shoulder is only a short distance from the die orifice and the narrow pour point of the metal, it returns the metal which may flow back into the metal. flowing and discharged through the die, thus preventing the blank from folding back and being flaky, as would be the case if there was a backward flow of the metal
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in the center of the blank.
In addition, as a result of the stepped construction of the drilling tool, heat is dissipated much faster: by the larger diameter parts of the tool. As a result, any tendency of the tool to heat up excessively during extrusion is prevented.
In addition, with the aid of this arrangement, it is possible to use a tool 42 which is excessively robust and which, over most of its length, has a very large cross section. The nose 75 is preferably removable, for example by providing an interrupted screw thread (not shown) between said nose and the anterior part of the drilling tool. This nose is of a special configuration, preferably comprising a hemispherical tip or end.
A die 68 such as that mentioned above in describing FIGS. 7 and 8, is also shown in figs. 9 and 10, and more clearly in figs. 16 and 17. In these latter figures, note the keyways 83, intended to receive the keys 82 presented by the nose 75 of the drilling tool 42, these keys being shown as in FIG. 7 during the phase of the extrusion operation during which said nose passes through the central opening of the die.
The orifices 95 intended to form round rods 92 are more clearly represented in FIGS. 16 and 17, while figs. 18 and 19 show a type of die 68a which gives satisfactory results for the extrusion of several rods having a cross section.
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dirty square, and the presence of marl keyways 83 will be noted.
A removable hollow block 99, which is mounted on the plunger 36 is / has a diameter equal to the diameter of that plunger, protects the latter from the violence of the extrusion stroke and the resulting wear.
This block is bored exactly to the diameter of the bore 72 of the plunger 36, the bore 72 through which the drilling tool 42 extends.
As previously mentioned, it is desirable to frequently replace one die with another, and this is for the purpose of keeping the dies cold and giving rest periods to some of the dies while others are used for the production of. a series of press-extruded parts and the like, or to switch from the production of a series of round parts to the production of a series of parts having a square cross-section. According to the invention there is provided a mechanism for expelling a die and replacing it with another die upon completion of the extrusion operations.
Whenever on the completion of an extrusion operation the die which is now in position is to be removed, this die (68. for example) is expelled by 11 ejector 58 with which are combined. , as mentioned previously, the pistons 56 shown in fig. 1. Referring in this respect to figs. 1, 10 and 11, it can be seen that these pistons carry rods or gliders 56 'connected to a cross member 57 carrying an elector 58 on its left or anterior face.
The ejector consists
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into an outer sleeve 158, in which is firmly fixed an inner part 159 in the periphery of which are formed guide grooves 96 for guiding and supporting the press-extruded parts as they pass to the point of distribution on the outside of the machine, on the right of the casing 32. The outer sleeve and the inner part combined therewith are fixed to the cross member 57 by screws or any other suitable means. The rear or right end of the inner part 159 butts against the front face of the cross member 57.
The anterior ends of the sleeve 158 and of the part 159 inflate and contact the posterior face of the die 68 to prevent the latter from moving rearward during the extrusion stroke. The cross member 57 is immobilized center any rearward movement during the extrusion stroke because it abuts the center rear wall of the support 160 of the die holder 70, in which the cross member 57 moves back and forth.
A short guide sleeve 161, fixed to the rear face of the cross member 57 by screws or the like, and constructed in the same manner as the ejector 58, serves both as a support member for the cross member and as a guide member for press-spun articles. The passages 96, formed in the ejector 58, communicate with the corresponding passages made in the guide sleeve 161 by aligned holes made in the body of the cross member 57.
The guide tube 79, fixed in the main cross member 47, is of a construction similar to that of the
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ejector 58 and guide sleeve 161, and completes the guide means shown for feeding the press-spun pieces from the die to a point outside the machine. During the ejeotion of the die, after the release operation, the press-spun articles rest in the long guide tube 79 and, therefore, do not move with the ejeotor as it moves. to expel the industry.
In order to expel the die to be replaced, the pistons 56 are left with a stroke to the left to expel the die, which moves the cross member 57 relative to the die holder cross member 47. This powerful stroke expels the die, and this falls, as shown, or can be kicked out and hooked onto a hook and suitable lifting device, or the like. Then, said pistons are given a return stroke to the right, which returns the members to the position shown in FIG. 1. The replacement die is now placed in its recess 69 formed in the left end of the die holder.
Appropriate positioning members, for example keys 94, as shown in figs. 22 and 23, are provided to apply the die in this recess, so as to place the openings of the die in the desired relative position with respect to the passages 96 and so that they align, when desired, with the pins 91 when the release device 81 of FIG. 8 is used, as explained above, the replacement die easily sliding into position due to its relatively low temperature compared to the temperature of the die holder 70.
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The device having been returned to the position shown in fig. 1, the cradle. 73 is again lifted, ready to dispense another strongly heated metal preform, so that a further extrusion operation can be performed, as described above.
In fig. 12, which most likely represents the new flow method of. metal, a piercing tool 42a has been shown which differs in shape from that of the piercing tool 42 of the apparatus described above, and specially established to function effectively during extrusion through the die 68b for form a single solid stem. In this figure, the organs are arranged at about the time of the extrusion phase shown in fig. 5.
Die holder 70, cylinder 53, and billet 54 now move as one piece to the left, and plunger 36 now move to the right, but the temperature equalizing and drilling tool 42a is made fixed with respect to the die, for example by the members 62 and 67 described above. These members move to exert, at an extremely high speed, end-to-end pressure on the affixed ends of the metal blank 54, in order to compress it in the cylinder 53 according to the invention.
In addition, in part of the. Because of the high temperature of the metal preform 54, maintained at this temperature Binding the extrusion operation owing to the speed with which the latter is carried out according to the invention, the metal is completely worked during the 'zxtrusion, and molecular changes occur in the structure of the press-extruded article
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such that the inherent defects of the initial metal are eliminated, even when, more particularly when the metal which is extruded by the press is a ferrous metal, even steel.
Further, the conformation of the surfaces of each press-spun product is exactly the same as the conformation of the opening or openings in the die, whether the die is established for the production of a single article, such as in fig. 12, of round, square, or other cross-section, or of several articles, as in the apparatus described above and as in the apparatus described below, and the die is established for the production of tubes cylindrical or the like, or bands, rails, sections, etc.
Many of these advantages derive from the use of hydraulic force according to the invention, i.e. from the use of this force to exert the enormous pressures which have been found to be required, and at the same time the application of these pressures at very high speeds, so that their application is terminated while the billet is in a highly plastic state, and the combined use of pneumatic and hydraulic pressures to produce an almost explosive pressure on the metal of the billet, to force it to flow through the die openings (ratio between the diameter of the plunger and the ball).
The finished part is formed at a very high speed and in some cases a speed of 30 meters per second is reached; however, it is understood that the flow rate of the metal will vary according to the proportionate reduction in the cross section of the billet.
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with respect to the cross section of the finished product (s) which are formed using this billet.
Also, looking at some of the important features of the. process according to the present invention, the Applicant Company has found that in the previous extrusion processes carried out at a fairly low speed, even when the die is made of special expandable and heat-resistant steels, such as As the tungsten steels used in the manufacture of tools, the surfaces of these dies show considerable wear after a number of low speed extrusion operations have been performed at very high pressures.
The high speeds of the present invention, which have never been used in any hydraulic extrusion operation, completely solve the problem of die and tool wear, even when dies and the like. tools are made of relatively inexpensive metals and alloys. These high speeds shorten the contact time of the hot metal with the dies and tools to a period of no more than a few seconds in each operating tool with a minimum operating cycle of approximately
60 seconds.
During this short contact time, the transmission of heat from the billet metal to the tool steps will not damage their surfaces even at the lowest (degree) for the reason that the actual pressing time can be kept to less than three seconds. This pressure being exerted at very high speed during the flow of the metal, or a phenomenon in the flow almost without
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friction of the metal through the dies and around the forming tool.
The fact that the flow of metal takes place at this moment around a shaping tool of a sufficient diameter compared to the dimension of the blank, or of the cylinder which contains it, or of both, to achieve a appreciable equalization of the internal and external temperatures of the blank, and that it prevents the backward flow of the metal as well as the lamination of the latter, constitutes a characteristic of the invention. which is of considerable importance as will now be explained *
Referring to this subject in figs. 24, 25 and 26, taken in combination with fig.
12 under discussion, it should be explained that by reducing, by working or by extrusion, the cross section of a uniformly heated billet to lengthen it and transform it into one or more. several parts having a cross-section smaller than that of the billet, the reducing pressures exerted on the outer surfaces of the latter react directly on the metal around the axis of the billet.
The metal has a tendency to flow as indicated by the arrows in figs. 24, 25 and 26, and the metal flows in that direction, the inner metal moving in lines directed outward from the billet axis, and backward away. of the extra opening.
As a result of the radiation of heat before the billet is passed along in the cylinder which is to contain it, as shown for example in fig. 3, and in-
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following due to the. transmission of heat, by conduction, to the metal parts of the cylinder 53 in contact with the metal blank 54, the temperature at. The surface area of the metal preform decreases in the ordinary extrusion process well before its internal temperature and before all or a substantial portion of the preform has been spun through the die.
There is an increasing backward flow of the metal inside the blank as other parts of the metal. billet are forced through the die during the larger glue elongation of the press spun square.
In other words, in the prior extrusion processes in which low speeds and particularly in those are employed there is no appreciable equalization of the internal and external temperatures of the blank and no redistribution of the heated metal. of this there is a continual backflow of the more plastic metal coming from the center of the blank from the die, caused by the flow of less plastic metal from the blanks. surfaces of the billet and the more pasta metal thereof returning to the softer part of the blank which is less compressed than the metal driven into the die orifice.
As a result of the backward flow of the metal, the blank begins to foil, and this lamination manifests itself in the press-spun parts, which has the effect of weakening them or obliging them to discard them. These difficulties are avoided by the present invention, by redistributing the hotter interior metal of the blank, preventing
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the blank folds and flakes, partly by the high speed at which the pressures are applied and partly by the somewhat explosive manner in which they are exerted, the whole being particularly effective when the drilling and temperature equalizing tool cooperates with the die as described herein.
According to this last report, the nose 75 or 75a of this tool 42 or 42a, respectively, is shown as being either placed in the die 68, as in the apparatus described in the first link, or as coming very close to. a die 68b, as in FIG. 12.
If this last relative position of the drilling tool 42a with respect to the die 68a is maintained throughout the extrusion operation, as is intended in accordance with the present invention, the tool plays an impenetrable line. @Being in that it prevents the metal from jamming in the orifice of the die to allow it to flow freely into the orifice 95a of said die and also prevents the metal from flowing. backwards and the blank as well as the press-spun part to leaf through, as will be seen by examining the phantom lines in figs. 24, 25 and 26. Preferably, the area between the end of the nose 75a and the entrance to the orifice 95a is the same as the cross section of the press-spun rod.
It should be particularly noted that the drilling tool 42a (and 42) has an appreciable size, preferably at least one-third or more of the size of cylinder 53, or of blank 54 (or of both. )
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when the latter fills said cylinder 53, to ensure an appreciable redistribution of the hotter metal from the center of the blank, so that the large amount of metal in the tool can drive a considerable amount of heat from the inner wall of the blank, and so that the internal and external temperatures of the latter are substantially equal.
Another important characteristic of the invention, in particular in combination with the characteristics which have just been mentioned, consists in that the blank is initially: pierced, even when one goes to the. press full parts. As the tool 42 or 42a for drilling and equalizing the temperature starts to grow through the blank, the metal coming from the hole thus formed lengthens the latter (see figs. 3 and 4) and, at the same time. time, by the displacement of the hotter metal from the center of the billet, the high temperatures of the metal are redistributed into the thick wall of the billet which now has a tabular shape, by moth of the backward flow metal around the drilling tool.
In other words the very prejudicial actions, represented graphically by the central arrows of figs. 24, 25 and 26 do not occur, or. rather, although somewhat analogous flows of the metal take place, they are guided in such a direction as to be advantageous rather than detrimental in effecting the distribution of heat and, therefore, in ensuring the plasticity of the blank. radially in relation to it in all its parts.
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All these advantageous results are also obtained in a die for the production of several parts, whether they are solid or tabular parts, these dies being for example those shown in figs. 16-21.
If more than one rod is press-threaded in the apparatus shown in Figs * 1-6, without the temperature equalizing tool 42 provided by the present invention, kinking of the metal will occur in the softer central portion of the rod. the billet and this will be leafed. However, by using the temperature equalization tool which is provided according to the present invention, the temperature of the metal is substantially equal all around each orifice of the die and, therefore, the metal cannot bend and collapse. leaf through.
The same advantageous results are obtained when, as in FIG. 13, a single tube is threaded through the die shown in this figure. The nose 75b of the drilling tool has penetrated an appreciable distance into the opening of the die 68c, this nose incidentally constituting a shaping mandrel of the interior of the tube 93b. A shoulder 100, shown / tool 42b, tends to prevent the metal from bending and flaking, and the larger diameter of this tool, at the location of the shoulder 100, provides, as previously described, a redistribution of the hotter interior metal from the blank into the tube blank.
The larger diameter of the tool 42b, at the location of the shoulder 100, also advantageously reduces the cross section of the metal blank and thereby decreases the amount of pressure exerted during the extrusion.
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Referring now to figs. 14 and 15, it can be seen that in these figures the main members correspond to the members of FIGS. 1 to 6 and are designated by the reference numbers marls. The die 68 is intended for the production of several solid rods. In this type of apparatus, the indireot extrusion process is employed, that is to say that, following the drilling operation by the tool 42 and the entry of the nose 75 of this tool in a central opening of the die (drilling operation similar to that described above with reference to figs.
1, 2, 3 and 4), the die and the plunger are moved towards each other to compress the billet end to end in order to spin it through the external openings formed in the die, but during this operation, carried out by rapid strokes at high pressure and exerted in a sort of explosive manner, of the moving parts characterizing the invention, no relative movement takes place between the plunger 36 and the cylinder 55 and the billet 54 .
In other words, these two elements move as a single piece * As soon as the drilling operation is completed, the plunger 36 and the cylinder 53 are positively locked together by a caliper 101, U-shaped. pushed towards the axis of the plunger 36, so that the curved part of this U-shaped stirrup and its adjacent branches fit, as shown, in a circumferential recess 102 formed in the plunger 36. This stirrup is pushed, at the moment gpulu, in the said recess by a piston (not shown) arranged in a pressurized fluid cylinder 103, at the outer end of the plunger 104 of which the said caliper
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is fixed.
This cylinder is (carried by the cross member 52 of the cylinder 53 using a console 103 'presented by said cross member.
In fig. 15, the plunger 36 and the cylinder 53 are shown still locked together even at the end of the extrusion operation; at the desired times, the cylinder 103 moves the Strier 101 away from the plunger 36 and allows relative movement between the plunger 36 and the cylinder 53 to return these members, by the pistons 34 and 51, to the positions that they must occupy at the start of another extrusion operation.
Referring now to figs. 20 and 21, showing an application of the invention to the simultaneous manufacture of blanks 105 of flat strips, in these figures, although the plunger 36 is not shown, the blank 54 is press-spun, so as to obtain these blanks 105, through holes or orifices in an arc 95c formed in a die 68d. This die 68d is placed in the recess 69 of the die holder 70 supported by an ejector 58, as previously described.
The press-extruded parts are flattened, and otherwise shaped as desired, with respect to edge and corner deformations produced during the flattening operation, in any known or appropriate manner. . In the present case, the die 68d is shown as being made in two parts to facilitate the precise machining of the shaping holes, which here are not only in an arc, but much longer in the direction of the ares than. ra-
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spread in relation to these.
An interior die piece 107 has a number of radially protruding extensions 109 with square heads. The parts of these extensions which are located below said heads constitute end walls of the openings or shaped holes in the bands, and said heads fit into rectangular recesses 110 formed. to the outside
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milling cutter from a -3¯ ¯¯ bore oil: die exterior 108.
The pressure of the billet metal flowing during the extrusion operation is prevented by the ejector 58 from dislodging said heads from their recesses, i.e. from moving the two pieces. of the die one relative to the antrum axially to the die. The rearward movement of the ejector and its cross member 57 is limited by abutment against the end wall of the die holder 160 mounted on the cross member 57.
Figs. 22 and 23 represent an application of the invention for the simultaneous extrusion of hollow parts, that is to say of tubes, or for example of parts in
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U; in this app. the characteristics of the invention controlling the flow of. metal of the blank and which have been described above with reference to FIGS.
24, 25 and 26, are improved by equalizing the various parts of the metal which flow simultaneously and by supplying suitable quantities of these parts to zones which are individually in the vicinity of the entry of this metal into the different openings of the die, each of these openings being intended
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in forming one of said hollow pieces. For convenience, these press-extruded parts are shown here as cylindrical tubes 111. FIG. 22 shows the simultaneous production of tubes by direct extrusion, as the die 68 will move with the cylinder 53.
The active members, such as the die 68, the die holder 70, the ejeotor 58, the plunger 36, the temperature equalization tool 42, and various other organs are the same as those previously described in refers to the simultaneous production of solid parts.
The main difference is that the block 99 is replaced by a head 112 carrying shaping mandrels 113 in number equal to that of the orifices 95 of the die and arranged to enter centrally into these orifices. A key 114 may be provided to determine the location of the mandrels 113. On the other hand, FIG. 23 shows the same members for performing indirect extrusion; in this figure the die is moved in the cylinder 53, as described in detail with reference to figs. 14 and 15.
Since any one or more of the members, such as plunger 36, cylinder 53, and die 68, in the apparatus described herein may move relative to one another or to each other. others, at will, this shows that it is possible to apply the aerotetics of the invention which have the function of controlling the flow of metal from the billet during extrusion under the rather difficult conditions which exist during extrusion. the simultaneous production of hollow parts, by direct and indirect extrusion, and by extrusion in
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where all motor movements occur, from one side, or by compound extrasion in which motor movements occur from both sides concurrently.
Referring now to the process for controlling the flow of the. previously mentioned metal, as shown in figs. 22 and 23, the temperature equalizing and drilling tool 42 is provided with a head 112 to form a metal flow control shoulder which extends radially a substantial distance and surrounds a slightly enlarged part of what can be called the piercing nose 75 proper.
This nose is shown as having entered, according to the invention, into a central opening formed in the die 68. Said tool 42 for drilling and equalizing the temperature, in order to obtain the best results, as as demonstrated by the experiments carried out, must have a diameter at least equal to one third of that of the blank. In addition,. As a highly desirable feature, tool 42 has specially shaped grooves 115 of the kind shown.
These grooves 115 are spaced from each other around tool 42 in much the same way that the shaping openings of the die are spaced from each other around the latter, and all grooves 115 are inclined toward the axis of tool 42 and around shaping mandrels 113 as these grooves extend toward the die.
Tool 42 is used to redistribute the hotter interior metal more evenly throughout the blank to
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prevent the latter from collapsing and sheeting, and reducing the cross section of the preform, so that lower extrusion pressures can be employed, as described in detail previously. The tubes 111 are released using the tool 81, in the manner previously described.
From the foregoing, the embodiment of the invention and its main characteristics will now be clearly understood. In summary, however, it may be stated that the present invention relates to a method and apparatus for: (1) redistributing the hotter interior plastic metal of the preform; (2) substantially equalize the internal and external temperatures of the plastic blank; (3) prevent the flowing metal from bending and twisting; (4) significantly reduce waste; (5) drilling a plastic blank prior to the extrusion of solid parts; (6) extruding at a high speed using an apparatus operating at normal speed, by compound and opposite movements;
(7) automatically expel the branch; (8) ensure the simultaneous extrusion of solid and hollow parts.
If preferred, single cylinders and pistons can be used in place of double cylinders and pistons.