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"Procédé et dispositif pour rétrécir et renforcer localement la paroi des extrémités ouvertes de corps creux"
L'invention est relative à un procédé et un dispositif pour rétrécir les extrémités ouvertes de corps creux, tout en produisant) par endroits, une augmentation d'épaisseur de la paroi. Le dispositif est spécialement destiné à la confection du goulot et du fond de bonbonnes en acier ou en métal'léger, avec accumulation relativement importante de la matière au goulot ou à la partie avant du corps de la bonbonne.
Il est connu de conformer le goulot des bonbonnes en acier à l'aide de cylindres profilés de laminoirs, sans faire usage d'un mandrin. Il est également connu de rétrécir les extrémités de corps
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creux, dans le procédé de laminage par cylindres inclinés, en donnant une certaine inclinaison aux axes des cylindres, de façon que les axes des cylindres et de la pièce de travail ne se trouvent pas dans le même plan. Dans tous ces cas, la paroi du corps creux est ramenée vers l'intérieur, pendant qu'elle est façonnée de la manière voulue, tandis-que l'épaisseur de la paroi du corps creux augmente à la partie qui subit le rétrécissement.
Dans le but de produireune augmentation relativement importante de l'épaisseur de la paroi, lors d'une telle opération de rétrécissement de la paroi du récipient, telle qu'elle est, par exemple, nécessaire au goulot de bonbonnes à gaz en.acier, il a déjà étéproposé de donner une inclinaison relative différente aux cylindres inclinés. Ce procédé convient bien à la fabrication de récipients à paroiepaisse, mais pour les bonbonnes en acier actuelles, dont on diminue de plus en plus l'épaisseur de paroi, qui est souvent de l'ordre de 1 à 2 mm., le dit procédé ne permet pas de réaliser le renflement de la paroi du goulot jusqu'à une épaisseur de 10 à 20 mm.
Si, par ailleurs, ces bonbonnes sont simplement laminées ou cylindrées et martelées, il résulte de la formation inévitable de plis et fêlures que seulement une partie relativement faible des bonbonnes d'acier ainsi travaillées peuvent être utilisées.
Suivant l'invention, on est parvenu à éliminer cet inconvénient en effectuant le rétrécissement et le renflement de la paroi du récipient en partie par le procédé de laminage et en partie par le procédé de friction, ou uniquement à l'aide d'outils à friction.
Il est alors fait usage d'un dispositif comportant une tête porteoutils servant de guide à l'extrémité du récipient soumise au rétrécissement, dans laquelle tête sont placés des outils de laminage et à friction, ou seulement des outils à friction. La première partie de la déformation peut être effectuée à l'aide d'outils à friction et la deuxième partie à l'aide d'outils de laminage, ou, inversement, la première partie à l'aide d'outils de laminage et la deuxième à
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l'aide d'outils à friction, et ce en une seule opération. Avantageusement, on utilise, comme outils à friction, des segments fixés à position réglable dans la tête porte-outils, lesquels segments sont éventuellement pourvus, sur leur face de travail, d'un recouvrement en matière dure.
On peut également construire le dispositif de telle manière que les outils de façonnage fixés entre la plaque de serrage et la plaque frontale, soient constitués par des cylindres ou rouleaux en deux pièces, qui sont montés sur des boulons à vis ou analogues, de telle façon que par le déplacement de ces boulons, on produit la fixation d'une partie des rouleaux, lesquels servent alors d'outils à friction, tandis que les rouleaux rotatifs servent d'outils de laminage. Lorsque, dans ce dispositif, tous les rouleaux sont fixés par serrage, par suite du déplacement des boulons à vis et de la plaque frontale vers la plaque de serrage, le dispositif agit uniquement comme outil de friction.
Il est connu que, pour permettre leur rétrécissement sans formation de plis et de fêlures, des plaques minces d'acier doivent être à plusieurs reprises réchauffées ou bien traitées par des outils préchauffés ou par des appareils à oxygène, de manière à éviter un refroidissement trop rapide de la paroi mince. Dans le procédé suivant l'invention, ce traitement compliqué est éliminé, parce que, pendant l'opération de friction, la pièce de travail déjà chauffée préalablement est portée jusqu'à la température de soudure, par suite du frottement.
L'opération est effectuée de telle façon que la pièce de travail, par exemple la bonbonne en acier, est chauffée jusqu'à 900 à 1000 C. à son extrémité soumise au rétrécissement, et est engagée à pression dans la tête porte-outils tournant à vitesse plus élevée. Sous l'action des outils de laminage et à friction, la paroi de la pièce de travail est renflée localement à la partie rétrécie.
Il est indifférent que la pièce de travail soit mise en rotation et que la tête porte-outils reste immobile, ou, inversement, que
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la dite tête soit mise en rotation et que la pièce de travail reste immobile.
Ce procédé permet de supprimer le rétrécissement manuel dans la confection des bonbonnes minces en acier ou en métal léger, d'où il résulte une économie de main-d'oeuvre allant jusque 90%. L'installation suivant l'invention permet de réaliser le renflement voulu de la paroi à n'importe quel endroit du goulot de la bonbonne.
L'outil à friction produit le plus grand effet d'accumulation de la matière. Si l'on désire, par exemple, obtenir une forte augmentation de l'épaisseur de la paroi du goulot, les outils de façonnage placés à, l'avant agissent par laminage et ceux placés vers l'arrière agissent par friction. Par contre, si l'on veut obtenir une plus forte épaisseur de paroi à la partie avant du corps de la bonbonne en acier, on règle les outils de manière que ceux placés à l'avant agissent par friction et ceux placés à l'arrière par laminage..
L'expérience a montré que l'opération par friction donne lieu à un renforcement de la paroi, qui est supérieur de 40 à 50 % à celui obtenu par laminage ou cylindrage seul. Ce résultat s'explique par le fait que sous l'action de la friction, la matière n'est pas déplacée aussi vite vers l'avant que sous l'action du laminage ou cylindrage, de sorte qu'à l'endroit soumis à la friction, il se produit une plus forte accumulation de matière ou renflement.
Divers modes d'exécution du dispositif suivant l'invention sont illustrés, à titre d'exemples, dans les dessins annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est une vue schématique latérale d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la demande,
Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale d'une pièce de travail ou ébauche à laquelle le nouveau procédé peut être appliqué ;
Fig. 3 est une vue de face d'un outil tel qu'appliqué pour le façonnage d'une ébauche, suivant Fig. 2;
Fig. 4 est une vue en coupe longitudinale de l'outil suivant
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Fig. 3;
Fig. 5 est une vue en coupe longitudinale d'un outil suivant l'invention pour le façonnage d'une bonbonne en acier;
Fig. 6 est une vue en coupe longitudinale d'une bonbonne en acier, soumise au traitement ultérieur entre matrices;
Fig. 7 est une vue de face d'une variante d'exécution d'un outil suivant l'invention;
Fig. 8 est une vue en coupe longitudinale de l'outil suivant Fig. 7;
Fig. 9 est une vue de face d'une autre variante d'exécution d'un outil suivant l'invention; et Fig. 10 est une vue en coupe longitudinale de l'outil suivant Fig. 9.
La Fig. 1 montre une machine à l'aide de laquelle le procédé suivant l'invention peut être mis en oeuvre. Un moteur 31, un volant 32, une poupée de tour 33 et une tête porte-outils 34 sont disposés coaxialement sur un châssis 40 similaire à un banc de tour. Le porte-outils 34 est mis en rotation par le moteur 31. En regard de la tête porte-outils, et coaxialement par rapport à celle-ci, la pièce de travail ou ébauche 1 est agencée dans un dispositif de serrage 35 qui est monté.à coulissement sur le châssis 40 et peut être déplacé vers la gauche, pour appliquer la pièce de travail 1 contre la tête porte-outils 34, à l'aide d'une comnande par crémaillère 36, 37, qui peut 'être actionnée au moyen d'une manivelle 38.
L'ébauche peut présenter soit la forme montrée en Fig. 1, soit celle illustrée en Fig. 2, l'extrémité cylindrique devant, dans ce dernier cas, être soumise au rétrécissement.
Une forme d'exécution d'une tête porte-outils, telle qu'elle convient à l'application suivant l'invention, est illustrée en Figs. 3-5. Dans ce cas, l'outil est constitué par un organe de guidage 3 pour le col de la pièce de travail, qui est pourvu de fentes 4
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à travers lesquelles s'étendent les corps de friction. Dans le cas envisagé, ces corps présentent la forme de segments 5. A l'aide de vis de réglage 6, agencées dans un manchon 7 qui est vissé sur un support 2, on peut amener radialement les segments 5 à une distance déterminée a, de la paroi intérieure de l'organe de guidage 3. Il en résulte que la pièce de travail 1 vient seulement en contact effectif avec les faces frontales 27 des segments 5, sans entrer en contact avec la surface intérieure proprement dite de l'organe 3.
Comme il ressort de la Fig. 3, les segments 5 ne sont pas exactement agencés en direction radiale, mais forment un angle aigu. avec la @ direction radiale. Leurs faces de friction 27 peuvent être établies en métal dur.
Dans la forme d'exécution suivant Figs. 7 et 8, les corps de friction 8 en forme de segments sont agencés de telle façon dans une tête porte-outils 9, qu'ils s'étendent à travers des fentes 10 d'un organe de guidage 11. Dans la tête porte-outils de trouvent, en outre, des cylindres ou rouleaux obliques 12 pouvant tourner autour d'axes 13 qui sont disposés de telle façon que les cylindres s'étendent sur une faible distance à travers des fentes 14 prati- quées dans la partie avant de la pièce de guidage 11.
Une autre forme d'exécution d'une tête porte-outils, avanta- geusement utilisée pour l'obtention d'une action combinée de fric- tion et de laminage, est montrée aux Figs. 9 et 10. Une plaque frontale 17 est, ensemble avec une pièce de guidage 25 pourvue d'un dégagement central, fixée à un support 15 en forme de bride, à l'aide de vis ou boulons 16 qui sont vissés dans la bride 15 et serrés au moyen d'écrous 16'. D'autres écrous de calage 16" servent à maintenir la plaque 17- et la pièce de guidage 25 en position fixe sur le tourillon. 16. Entre la bride du support 15 et la plaque 17, des rouleaux coniques 22, 23 sont montés sur des tourillons à vis 18, lesquels présentent, à leur partie médiane, des doubles cônes 19.
D'autres pièces coniques 20 et 21 sont montées à glisse-
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ment sur les tourillons 18 et sont empêchées de tourner par une liaison à coin ou clavette, comme montré en 39. Les rouleaux 22, 23 traversent quelque peu les fentes 26 pratiquées dans la pièce de guidage 25 et s'étendent donc jusque dans le dégagement central en forme d'auge de cette pièce.. La conformation de ce dégagement correspond au contour final de la pièce traitée.
L'outil montré aux Figs. 9 et 10 permet'.de fixer, à volonté, l'une ou les deux paires de rouleaux 22, 23, de façon à empêcher leur rotation et à les faire agir comme outils de friction. Pour bloquer, par exemple, les rouleaux 22, on serre les écrous 24 sur les boulons 18, de façon à coincer les rouleaux 22 entre les parties coniques 19 des tourillons et les cônes 21 ou la plaque 17. Il est évident que les vis 16 et leurs écrous de réglage 16' et 16" doivent également être réglés de manière à permettre le blocage et le maintien des organes en position convenable.
Si l'on désire, au contraire, fixer les rouleaux 23, on produit leur blocage en les serrant entre les parties coniques 19 des boulons 18 et les cônes 20, à l'aide des écrous 24' et en réglant d'une manière convenable les vis 16 et les écrous 16' et 16". En plus, il est possible de bloquer les deux paires de rouleaux 22 et 23 en serrant les deux paires d'écrous 24 et 24' et en réglant de manière appropriée les vis 16 et les écrous 16' et 16". De cette façon, on peut régler le dit outil pour permettre l'exécution de différentes opérations, dans lesquelles il est utilisé, soit uniquement des rouleaux rotatifs, soit des rouleaux avant rotatifs et arrière fixes, ou bien des rouleaux avant et arrière fixes. On parvient à réaliser aisément les exigences de travail les plus diverses pour des pièces de travail également différentes.
Comme montré en Fig. 6, les parties renflées à l'avant 30 du corps de la pièce traitée peuvent être obtenues par friction à l'aide des outils de friction suivant Fig. 5.
Le renflement du col ou goulot peut, en outre, s'effectuer
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en taillant et martelant la pièce de travail entre des paires de matrices 28.
Le procédé et le dispositif suivant l'invention ont été décrits en détail avec référence à certaines formes de réalisation déterminées. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à ces formes d'exécution, mais est susceptible d'être mise en pratique sous d'autres formes sans se départir de l'esprit de l'invention.
REVENDICATIONS.
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1 - Procédé pour rétrécir et renforcer localement la paroi des extrémités ouvertes de corps creux, caractérisé en ce que l'ex- trémité ouverte du récipient est façonnée dans une tête porte=outils animée d'un mouvement rotatif par rapport à la pièce de travail, soit simultanément à l'aide d'outils de laminage et d'outils de friction, soit uniquement à l'aide d'outils de friction.
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"Method and device for locally narrowing and reinforcing the wall of open ends of hollow bodies"
The invention relates to a method and a device for narrowing the open ends of hollow bodies, while producing) in places, an increase in wall thickness. The device is specially intended for making the neck and bottom of steel or light metal carboys, with relatively large accumulation of material at the neck or at the front part of the body of the carboy.
It is known practice to shape the neck of steel carboys using profiled rolling mill rolls, without using a mandrel. It is also known to shrink the extremities of the body
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hollow, in the rolling process with inclined rolls, giving a certain inclination to the axes of the rolls, so that the axes of the rolls and of the workpiece are not in the same plane. In all these cases, the wall of the hollow body is drawn inward, while it is shaped in the desired way, while the wall thickness of the hollow body increases at the part which undergoes the shrinkage.
With the aim of producing a relatively large increase in the thickness of the wall, during such an operation of narrowing the wall of the receptacle, such as it is, for example, necessary for the neck of steel gas cylinders, it has already been proposed to give a different relative inclination to the inclined cylinders. This process is well suited to the manufacture of thick-walled containers, but for current steel cylinders, the wall thickness of which is increasingly reduced, which is often of the order of 1 to 2 mm., The said process does not allow the wall of the neck to bulge up to a thickness of 10 to 20 mm.
If, on the other hand, these carboys are simply rolled or rolled and hammered, it follows from the inevitable formation of creases and cracks that only a relatively small part of the steel cylinders so worked can be used.
According to the invention, this drawback has been achieved by effecting the narrowing and the bulging of the wall of the container partly by the rolling process and partly by the friction method, or only with the aid of hand tools. friction.
Use is then made of a device comprising a tool-holder head serving as a guide at the end of the container subjected to the constriction, in which the head are placed rolling and friction tools, or only friction tools. The first part of the deformation can be carried out using friction tools and the second part using rolling tools, or, conversely, the first part using rolling tools and the second to
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using friction tools in a single operation. Advantageously, segments fixed in an adjustable position in the tool-holder head are used as friction tools, which segments are optionally provided, on their working face, with a hard material covering.
The device can also be constructed in such a way that the shaping tools fixed between the clamping plate and the face plate, are constituted by cylinders or rollers in two pieces, which are mounted on screw bolts or the like, in such a way that by the displacement of these bolts, one produces the fixing of a part of the rollers, which then serve as friction tools, while the rotating rollers serve as rolling tools. When in this device all the rollers are clamped, as a result of the displacement of the screw bolts and the face plate towards the clamping plate, the device acts only as a friction tool.
It is known that, in order to allow them to shrink without the formation of folds and cracks, thin steel plates must be repeatedly reheated or treated by preheated tools or by oxygen apparatus, so as to avoid excessive cooling. fast from the thin wall. In the process according to the invention, this complicated treatment is eliminated, because, during the friction operation, the work piece already heated beforehand is brought up to the welding temperature, as a result of the friction.
The operation is carried out in such a way that the workpiece, for example the steel cylinder, is heated up to 900 to 1000 C. at its end subjected to the shrinkage, and is pressure engaged in the rotating tool head. at higher speed. Under the action of the rolling and friction tools, the wall of the work piece is locally swollen at the narrowed part.
It is irrelevant whether the workpiece is rotated and the tool holder head remains stationary, or, conversely, whether
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said head is rotated and the workpiece remains stationary.
This process eliminates manual shrinkage in the manufacture of thin steel or light metal cylinders, resulting in labor savings of up to 90%. The installation according to the invention makes it possible to produce the desired bulge in the wall at any point in the neck of the cylinder.
The friction tool produces the greatest effect of material accumulation. If it is desired, for example, to obtain a large increase in the thickness of the wall of the neck, the shaping tools placed at the front act by rolling and those placed at the rear act by friction. On the other hand, if we want to obtain a greater wall thickness at the front part of the body of the steel cylinder, we adjust the tools so that those placed at the front act by friction and those placed at the rear. by rolling ..
Experience has shown that the operation by friction gives rise to a reinforcement of the wall, which is 40 to 50% greater than that obtained by rolling or rolling alone. This result is explained by the fact that under the action of friction, the material is not moved as quickly forwards as under the action of rolling or rolling, so that at the place subjected to friction, there is a greater accumulation of material or bulging.
Various embodiments of the device according to the invention are illustrated, by way of examples, in the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 is a schematic side view of a device for implementing the method according to the request,
Fig. 2 is a longitudinal sectional view of a workpiece or blank to which the new method can be applied;
Fig. 3 is a front view of a tool as applied for shaping a blank, according to FIG. 2;
Fig. 4 is a view in longitudinal section of the following tool
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Fig. 3;
Fig. 5 is a longitudinal sectional view of a tool according to the invention for shaping a steel cylinder;
Fig. 6 is a view in longitudinal section of a steel cylinder, subjected to the subsequent treatment between dies;
Fig. 7 is a front view of an alternative embodiment of a tool according to the invention;
Fig. 8 is a view in longitudinal section of the tool according to FIG. 7;
Fig. 9 is a front view of another variant embodiment of a tool according to the invention; and Fig. 10 is a view in longitudinal section of the tool according to FIG. 9.
Fig. 1 shows a machine with the aid of which the method according to the invention can be carried out. A motor 31, a flywheel 32, a lathe headstock 33 and a tool holder head 34 are arranged coaxially on a frame 40 similar to a lathe bench. The tool holder 34 is rotated by the motor 31. Opposite the tool holder head, and coaxially with respect to the latter, the workpiece or blank 1 is arranged in a clamping device 35 which is mounted sliding on the frame 40 and can be moved to the left, to apply the workpiece 1 against the tool head 34, with the aid of a rack control 36, 37, which can be actuated at by means of a crank 38.
The blank can either have the shape shown in FIG. 1, or that illustrated in FIG. 2, the cylindrical end in front, in the latter case, to be subjected to the constriction.
One embodiment of a tool-holder head, such as it is suitable for the application according to the invention, is illustrated in FIGS. 3-5. In this case, the tool consists of a guide member 3 for the neck of the workpiece, which is provided with slots 4
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through which the friction bodies extend. In the case considered, these bodies have the form of segments 5. Using adjusting screws 6, arranged in a sleeve 7 which is screwed onto a support 2, the segments 5 can be brought radially to a determined distance a, of the inner wall of the guide member 3. As a result, the workpiece 1 only comes into effective contact with the end faces 27 of the segments 5, without coming into contact with the actual inner surface of the member 3 .
As can be seen from FIG. 3, the segments 5 are not exactly arranged in the radial direction, but form an acute angle. with the @ radial direction. Their friction faces 27 can be made of hard metal.
In the embodiment according to Figs. 7 and 8, the segment-shaped friction bodies 8 are so arranged in a tool head 9 that they extend through slots 10 of a guide member 11. In the tool head. The tools further find oblique cylinders or rollers 12 rotatable about axes 13 which are arranged such that the cylinders extend a short distance through slots 14 made in the front part of the cylinder. guide piece 11.
Another embodiment of a tool holder head, advantageously used for obtaining a combined action of friction and rolling, is shown in Figs. 9 and 10. A faceplate 17 is, together with a guide piece 25 provided with a central recess, fixed to a support 15 in the form of a flange, by means of screws or bolts 16 which are screwed into the flange 15. and tightened with 16 'nuts. Other 16 "jam nuts serve to hold the plate 17- and the guide piece 25 in a fixed position on the journal. 16. Between the flange of the support 15 and the plate 17, taper rollers 22, 23 are mounted on it. screw journals 18, which have, in their middle part, double cones 19.
Other conical pieces 20 and 21 are mounted to slide
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on the journals 18 and are prevented from rotating by a wedge or wedge connection, as shown at 39. The rollers 22, 23 pass somewhat through the slots 26 in the guide piece 25 and therefore extend into the clearance central trough-shaped of this part. The conformation of this clearance corresponds to the final contour of the treated part.
The tool shown in Figs. 9 and 10 allow'.de set, at will, one or both pairs of rollers 22, 23, so as to prevent their rotation and to make them act as friction tools. To block, for example, the rollers 22, the nuts 24 are tightened on the bolts 18, so as to wedge the rollers 22 between the conical parts 19 of the journals and the cones 21 or the plate 17. It is obvious that the screws 16 and their adjusting nuts 16 'and 16 "must also be adjusted so as to enable the members to be locked and held in the correct position.
If, on the contrary, it is desired to fix the rollers 23, their blocking is produced by tightening them between the conical parts 19 of the bolts 18 and the cones 20, using the nuts 24 'and adjusting in a suitable manner. screws 16 and nuts 16 'and 16 ". In addition, it is possible to block the two pairs of rollers 22 and 23 by tightening the two pairs of nuts 24 and 24' and adjusting the screws 16 and the 16 'and 16 "nuts. In this way, said tool can be adjusted to allow the execution of different operations, in which it is used, either only rotating rollers, or fixed rotating front and rear rollers, or else fixed front and rear rollers. The most diverse working requirements can be easily achieved for equally different workpieces.
As shown in Fig. 6, the bulging parts at the front 30 of the body of the workpiece can be obtained by friction using the friction tools according to FIG. 5.
The bulge of the neck or neck can, in addition, be made
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by cutting and hammering the work piece between pairs of dies 28.
The method and the device according to the invention have been described in detail with reference to certain specific embodiments. It goes without saying that the invention is not limited to these embodiments, but is capable of being put into practice in other forms without departing from the spirit of the invention.
CLAIMS.
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1 - Method for narrowing and locally reinforcing the wall of the open ends of the hollow body, characterized in that the open end of the container is shaped in a head holder = tools animated by a rotary movement relative to the workpiece , either simultaneously using rolling tools and friction tools, or only using friction tools.