BE434358A - - Google Patents

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BE434358A
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/001Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass valves or valve housings
    • B23P15/002Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass valves or valve housings poppet valves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Description


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  Perfectionnement à la fabrication des soupapes. 



   Il est connu de faire les soupapes destinées aux moteurs poussas tels que ceux employés dans   l'avia-   tion, en aciers spéciaux tels que les aciers   a@sténiti-   ques, intérieurement creuses, la capacité intérieure ou   oavité   oentrale étant remplie d'un oorps très   oonduc-     teur   de la chaleur, tel que le   sodium$   qui constitue 

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 une voie d'écoulement des calories. 



   Jusqu'ici, les soupapes de ce genre étaient faites en partant d'une ébauche métallique dans laquelle étaient découpées par usinage les formes de la pièce définitive. Ces procédés usuels de fabrication ont pour inconvénient, d'une part, que les fibres du métal sont coupées dans les parties usinées, ce qui consti- tue au point de coupure des fibres,, une facilité accrue d'amorces de rupture et une vulnérabilité plus grande aux actions corrosives, d'autre part, qu'il est diffi- cile de réaliser, en raison du faible diamètre de la tige de soupape, une cavité centrale qui s'étende sur la presque totalité de la tête de soupape elle-même, ce qui réduit la quantité de corps conducteur chargé de dissiper les calories et l'étendue de la surface soumise à son action. 



   Conformément à la présente invention, la sou- pape est obtenue à partir d'un"flan" ou disque mince en métal, provenant préférablement d'une tôle, et qui est amené, par application d'opérations métallurgiques, (en elles-mêmes connues) d'emboutissage, repoussage, estam- page, forgeage et rétreinte à sa forme définitive. 



   La soupape nouvelle ainsi obtenue présente cette   caractéristique   que les fibres du métal suivent rigoureusement le profil d'une section axiale de la pièce. 



   L'invention a également pour objet l'obten- tion d'une soupape creuse en partant d'un tube à paroi mince ainsi que des dispositifs de réalisation de l'in- vention. 



   La description qui va suivre en regard du des- sin annexa donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre les particularités de l'invention. 



   Les fig. 1 à 6 sont des vues   schématiques;@on-   trant les phases successives du procédé de fabrication   @   

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 de la soupape en partant d'un flan. 



   Les fig, 3a à 6a sont des vues correspondant aux   fig.   3 à 6 et montrant des coupes exactes d'une ébauche dens le cas où la rétreinte est effectuée sans mandrin intérieur, 
Les fige 7 et 8 montrent des phases supplémentai- res   dtusinage   et de rétreinte. 



   La fig, 9 est une vue de face   d'un   dispositif de maintien et de oentrage adapté à   ttne   machine à ré-   treindre.   



   La fig, 10 est une coupe par X-X de la fig.9. 



   La fig, 11 montre, en coupe faite suivant la ligne XI-XI de la fig. 12, un autre dispositif de maintien et de centrage de'la soupape. 



   La fig. 12 est une vue de face d'une machine à rétreindre d'un type connu et montrant la disposition des matrices, de préférence au nombre de quatre,, utilisées pour la confection des soupapes. 



   Les fig, 13   à 16   montrent, en coupe, les pre- mières phases de la fabrication d'une soupape creuse en partant d'un tube cylindrique. 



   La fig, 17 représente, en coupe, une soupape creuse terminée comportant une garniture rapportée. 



   La fig, 18 montre une opération supplémentaire de rétreinte permettant d'obtenir la soupape représentée fig,   17.   



   Dans l'exemple représenté fig, 1 à 6, on part d'un flan circulaire   (fig.l)   lequel est d'abord transfor- mé en un "pot de   fleur"   ou godet (fig.3) au moyen d'une ou plusieurs opérations d'emboutissage ou   repoussage,   soit à chaude soit à froid; dans cet exemple on a prévu une passe intermédiaire (fig.2).

   Puis cette ébauche est sou- mise à une opération de "rétreinte" soit   à   chaud, soit à 

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 froid, ayant pour objet de réduire progressivement le diamètre du col   (fig.   4 à 6) jusqu'à la forme défini-   tive,   et de donner à sa paroi les épaisseurs voulues, 
Ces opérations peuvent être complétées par une opération de mise en forme, exécutée soit sur l'ébauche avant sa rétreinte, soit sur l'ébauche rétreinte elle- même. 



   La soupape ainsi fabriquée ne nécessitera que des opérations de rectification et de rodage; il est possible,pour toutes les autres parties de la soupape, d'arriver à une précision suffisante pour supprimer toute autre opération d'usinage proprement dite. 



   Les inventeurs ont constaté, d'autre part, que ce procédé de fabrication s'applique dans des con-   ditions   favorables, si l'on fait usage d'aciers austéni- tiques, car les opérations d'emboutissage et de rétrein- te ou autres, requièrent,de la part de la matière mise en oeuvre, une grande capacité d'allongement, propriété que les aciers austénitiques présentent au plus haut point. Les aciers austénitiques étant, par ailleurs, particulièrement recommandables, pour la fabrication des soupapes, ainsi qu'il est connu, en raison de leur bonne tenue aux hautes températures, leur emploi dans le présent procédé est particulièrement avantageux. 



   Les soupapes ainsi fabriquées présentent cette caractéristique nouvelle et reconnaissable que les fi- bres du métal ne sont pas coupées, et suivent   rigoureu-   sement le profil d'une section axiale; - que la cavité centrale offre au corps con-   ducte@r   de la chaleur qu'elle est destinée à contenir, pour constituer une voie d'écoulement des calories, le maximum de volume et d'étendue de surface d'action; - et que le corps de la soupape utilisant une quantité minimum de matière, présente, de ce fait, 

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 avec le maximum de légéreté, le minimum d'inertie, et entraîne le maximum d'économie de cette matière. 



   Par les moyens connus dans la technique des machines à   rétreindre,   les opérations pour amener l'ébauche à sa forme définitive s'effectuent normale- ment sur mandrin dans une machine à matrices ouvrantes à l'intérieur de laquelle l'ouvrier place, sans diffi-   culté,   l'ébauche en position convenable; par contre, l'engagement de l'ébauche dans une machine à rétreindre à matrices ordinaires,   c'est-à-dire   non ouvrantes - qui est une   machine à.   grand rendement- est plus délicat en particulier pour obtenir un bon centrage; en effet, la rétreinte doit s'effectuer sur toute la longueur de l'ébauche et il ne reste aucune partie cylindrique dis- ponible pour assurer le maintien de l'ébauche par le poussoir de la machine. 



   La présente invention a également pour but de faciliter l'utilisation des machines à rétreindre ordinaires et à pour objet des moyens permettant de main- tenir et de centrer 1 ébauche pendant son engagement en- tre les matrices, ces moyens comportant des éléments escamotables soit automatiquement, soit à la main. de façon à abandonner l'ébauche lorsqu'elle est complètement engagée entre les matrices. 



   Dans le genre de machine représentée à titre d'exemple sur la fig, 12, la machine à rétreindre qui est d'un type connu est à quatre matrices 20, elle com- porte un stator   26   avec couronne de   galets 27.   et un rotor formé par les quatre matrices, solidaires chacune d'une enclume 20a portant chacune un galet 28. 



   La rotation des matrices à grande vitesse provoque chaque fois que les galets 28 franchissent les 

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 galets successifs   27   du stator un déplacement alternatif radial desdites matrices, soumises à la force centrifuge (comme il est montré en traits pleins et en traits mixtes sur la   fig.12   pour deux positions angulaires différentes d'une matrice) ce qui détermine le martellement par les matrices de l'ébauche à   rétreindre,   
L'exécution du procédé a lieu de la manière suivante :

   
On part d'un godet 1   (fig.3a)   obtenu par trans- formation d'un flan la comme montré fige 1 à 3, et on le soumet dans la machine à rétreindre à différentes passes (exécutées à chaud ou à froid) de manière à obtenir suc- cessivement les trois profils représentés fig. 4a, 5a et 6a ,au cours de ces passes on constitue par rétreinte de la paroi 2 du godet 1, à la fois la tête de la soupape et la tige 3; le nombre des passes et la forme des pro- fils dépendant évidemment de la nature du métal, d'une part, et de la forme et des dimensions de la soupape ter- minée d'autre part. 



   Il ressort en particulier de la fig. 6a que, du fait que l'on n'a pas inséré un mandrin cylindrique dans la cavité 4 de l'ébauche au cours de la rétreinte, on obtient (par suite de la diminution du diamètre de,la tige) une paroi de tige 3 et de collet 6 sensiblement plus épaisse que la paroi 2 du godet 1 de la fig, 3a. 



  Cette surépaisseur de la tige est inutile au point de vue de la résistance de la soupape et elle est nuisible du fait de l'accroissement de poids qu'elle provoque. 



   L'opération suivante   (fig.7)   consiste donc à enlever au tour cette supéraisseur, comme indiqué en traits mixtes en 3a, à l'exception de l'extrémité 5 de la tige 3, et, éventuellement, du collet 6 dont le renfor- cement est parfois désirable au point de vue mécanique. 



   Pour fermer la cavité de la soupape,,   il   suffit 

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 ensuite de rétreindre l'extrémité 5 pour amener son diamètre extérieur à égalité   avee   le diamètre de la tige usinée, d'une manière en soi connue   (fig.S).   



   On sectionne enfin la partie extrême de la tige suivant la ligne a-b et la soupape est alors termi- née, On peut toutefois, si on le désire, munir la portée      annulaire tronconique de la tête de soupape d'orne garnitu- re   7   (fig.17)logée dans une gorge 8 de la dite tête; la garniture peut être en fonte au tungstène ou autre métal ou alliage appropriée par exemple en alliage vendu sous le nom commercial de   "stellitte".   



   La gorge 8, nécessaire à la fixation de cette garniture, peut être formée au cours des opérations pré- cédentes de rétreinte en donnant des profils   oorrespon-   dants aux matrices; on peut également la former par une rétreinte supplémentaire en matrices fermées 9, dans une machine à   rétreindre   à matrices ouvrantes (fig.18), ou former cette gorge par tout autre moyen connu. 



   Comme il a été dit plus haut, la difficulté qui se présente lorsqu'on veut opérer les passes des fig. 4a à 6a dans une machine à rétreindre ordinaire réside dans l'impossibilité de faire saisir ou agripper la partie de l'ébauche devant constituer la tête de soupape par le poussoir 22, qui doit assurer l'introduction et le cen- trage de l'ébauche tout entière entre les matrices, 
Le dispositif de maintien et de centrage   repré-   senté fig. 9 et 10 permet d'y parvenir. Il est constitué par un bâti circulaire   10   dans des glissières radiales 11 duquel peuvent coulisser des mâchoires 12.

   Wn ressort 13 logé à l'intérieur de chacune de ces   mâchoires   tend cons- tamment à la pousser vers le centre, Sur une portée cylin- drique 14 du bâti 10 peut tourner une couronne 15 dont la périphérie présente autant de rampes ou portions de 

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 cames ou d'excentriques 16 qu'il y a de mâchoires 12. 



  Chacune de ces rampes coopère avec une broche ou un ga- let 17, porté par la mâchoire correspondante, pour écar- ter celle-ci du centre lorsqu'on fait tourner la   couro@-   ne 15 dans le sens de la   flèche f   en agissant sur un le- vier 18 qui en est solidaire. 



   L'appareil ainsi constitué étant fixé au bâti de la machine à rétreindre par un support 19 et centré sur l'axe de cette machine, devant les matrices   20,,   on engage   l'ébauche   de soupape 21 entre les mâchoires 12 écartées et entre les matrices 20, puis on resserre les mâchoires 12 en agissant sur le levier 18 en sens inverse de la flèche f, de   sorte   que les mâchoires enserrent élas- tiquement la tige de la soupape ébauchée. 



   On fait alors avancer, par exemple pneumati- quement, le poussoir 22 de la   machine   la tige de la soupape 21 s'engage progressivement entre les matrices 20, en restant maintenue et   centrée   par les mâchoires 12 jusqu'à ce que celles-ci soient écartées, à l'encon- tre de l'action des ressorts 13, par la tête de la sou- pape 21 qui vient agir sur des rampes 23 des mâchoires 12. La tête peut ainsi passer et s'engager tout entière entre les matrices. jusqu'à ce que le poussoir 22 vienne presque au contact des matrices ; le centrage de la sou- pape par les mâchoires 12 n'est plus alors nécessaire, car il est assuré par les matrices elles-mêmes. 



   La fig. 11 montre en variante un dispositif de maintien et de centrage monté sur le poussoir 22. 



  Il est constitué simplement par un manchon cylindrique 24 qui peut coulisser sur l'extrémité du poussoir, un ressort 25 tendant constamment à pousser ce manchon dans une position où il dépasse d'une certaine quantité le 

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 poussoir 22 vers les matrices 20. 



   Il suffit alors d'engager la tête de l'ébauche 21 dans la cavité ainsi formée à l'extrémité du pous- soir, qui a sensiblement le même diamètre que cette tête, puis de faire avancer celui-ci en engageant la queue de l'ébauche entre les matrices 20, L'ébauche est main- tenue tant que le manchon ne s'est pas effacée en venant buter contre les   matrices,   à l'encontre de l'action   du   ressort 25, A ce moment,, le centrage est assuré automati- quement par les matrices elles-mêmes. 



   Suivant une variante la soupape creuse présen- tant les caractéristiques essentielles précitées peut être obtenu en partant non pas d'un "flan" on disque mince mais d'un tube cylindrique 30   (fig.13)   qui est soumis à une ou de préférence à plusieurs opérations de forgeage, estampage   ou   rétreinte, soit à chaude soit à froid pour lui donner les formes successives représentées fig, 13 à 16 de manière à obturer l'une de ses extrémités 31 et à cons- tituer ainsi une sorte de godet 32 analogue à celui   re-   présenta fig, 3a. 



   Pour obtenir ce résultat* et s'il est nécessaire, on pourra sectionner le fond 31 du godet suivant la li- gne e-d et cela entre deux quelconques des phases indi-   quêes   par les fig, 14 à 16, Le godet 32 ainsi obtenu est alors soumis aux différentes passes de rétreinte ainsi que décrit ci-dessus pour l'amener à la forme dé- finitive désirée pour la soupape, complétée ou non par la garniture 7, 
Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'in- vention ------.   on   pourra apporter des modifications aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et l'on conçoit que l'invention s'étend aux soupapes dont la tête a   un   fond plat, bombé ou de toute autre forme,

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS.
    1 - Procédé de fabrication des soupapes creuses en partant d'un "flan" ou disque plan en tôle, feuillard, métal aplati par forgeage etc... et consistant à soumettre ce disque à une ou plusieurs opération s successives de re- poussage, emboutissage, forgeage ou estampage, soit à chaud soit à froid, de manière à constituer une ébauche en for- me de godet cylindrique à fond plan ou sensiblement plan, puis à soumettre la paroi latérale de ce godet , une opé- ration de rétreinte également en plusieurs passes effectuées soit à chaud, soit à froid, de façon à former la queue de la soupape, le fond du godet et la région avoisinante de sa paroi latérale constituant alors la tête de la soupa- pe.
    2 - Procédé de fabrication de soupapes creuses comme spécifié en 1 sur machine à rétreindre à mâchoires ordinaires caractérisé en ce que le maintien et le cen- trage de l'ébauche dans la machine sont assurés -par un ou plusieurs organes appropriée à. effacement automatique- de manière à permettre à la tête de l'ébauche de s'enga- ger complètement ou presque entre les matrices.
    3 - Dispositif de réalisation du procédé de fabrication de soupapes creuses comme spécifié .en ; 1 et 2 caractérisé en ce que des mâchoires élastiques sont placées devant l'entrée des matrices et sont susceptibles d'être écartées soit volontairement au moyen d'un organe de manoeuvre, soit automatiquement par l'ébauche elle- même lorsqu'elle s'engage complètement entre les matrices, 4 - Mode d'exécution du dispositif de réalisa- tion comme spécifié en 1 , 2 et 3 caractérisé en ce que l'organe d'écartement volontaire des mâchoires élastiques de maintien et de centrage de l'ébauche est formé par une couronne à rampes, cames ou excentriques. <Desc/Clms Page number 11>
    5 - ?ne variante du (dispositif spécifia en 1 , 3 et 4 caractérise en ce que, par un manchon suscep- tible de coulisser le long et au-delà de 1'extrémité dit poussoir,, lequel manchon est soumis à l'action d'un res- sort qui tend constamment à le pousser vers les matrices@ dans une position où il fait saillie sur l'extrémité du poussoir en formant ainsi une cavité dans laquelle on vient engager et centrer la tête de 1 ébauche, ce manchon s'effaçant ensuite contre les matrices en fin de course du poussoir.
    6 - Procédé de fabrication de soupapes cran- ses comme spécifia en 1 et 2 caractérisé en ce que la soupape est soumise à une rétreinte complémentaire en matrices fermées en vue de réaliser une gorge annulaire destinée à recevoir une garniture rapportée en métal ou alliage approprié, 7 - Variante du procédé de fabrication des soupapes creuses tel que spécifié en- 1 et 2 caracté- risé en ce que l'ébauche en forme de godet est obtenue en partant non plus d'un "flan" mais d'un tube cylindrique qui est soumis à une ou plusieurs opérations de forgeage.
    estampage ou rétreinte, soit à chaud, soit à froid pour obturer l'une de ses extrémités, lequel godet est en- suite soumis à une opération de rétreinte en vue de constituer la tête et la tige de la soupape, ladite soupape ainsi obtenue étant dventuellement soumise à une rétreinte complémentaire ainsi que spécifié en 6 .
    8 - A titre de produit industriel nouveau une soupape creuse obtenue, en partant d'un flan ou d'un tube, par le procédé spécifié en les 2 et éven- tuellement en 6 ou encore tel que spécifié en 7 , ca- ractérisée en ce que les fibres du métal ne sont pas coupées tout au moins dans la partie constituant le col- let et suivent rigoureusement le profil d'une section axiale,
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