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procédé de fabrication d'outils pour l'étirage ou le pressage de fils métalliques, de tuyaux et de barres.
Suivant la matière première qu'on doit traiter et la grosseur des fils métalliques qu'on désire produire, on emploie, pour l'étirage des fils métalliques, des filières en aoier, en métaux durs ou en diamant, les filières en dia- mant étant employées presqutexclusivement pour la fabrication des fils les plus ténus. L'emploi des outils en acier a baissé en oomparaison de celui des outils en métaux durs.
Les outils en métaux durs comportent une filière en métal dur dans laquelle est foré un trou et qui est entou- rée d'une monture métallique. La fixation de la filière dans
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sa monture a lieu par des procédés divers. Lorsqu'on emploie, comme c'est presque l'usage général, du laiton ou du bronze, on pratique dans la monture un évidement intérieur et on y loge la filière cylindrique en métal dur. La monture ainsi préparée est chauffée au rouge sombre dans un four et puis soumise à une pression, sous une presse,jusqu'à ce que la ma- tière dont elle est constituée s'applique autour de la filière en métal dur et l'enferme. Dans ces conditions, on ne peut éviter que difficilement que la filière s'écarte de sa posi- tion axiale pendant l'opération de pressage.
En outre, il se la produit souvent, par/suite, au tréfilage, des déchets dus à l'éclatement des filières en métal dur; parce que les montu- res en laiton et en bronze possèdent une résistance trop fai- ble pour donner le support suffisant à la filière en métal dur pendant letréfilage.
Pour écarter ces inconvénients, on a employé des montures en fer percées d'un trou un peu plus grand que celui qui est nécessaire pour la réception de la filière en métal dur, cette mesure étant prise pour pouvoir appliquer une bra- sure au laiton ou au cuivre. Les outils ainsi préparés satis- font aux exigences pour autant qu'on tréfile des fils dont le diamètre atteint 4 mm. environ. Mais des observations ont per- mis de constater que de telles filières en métal dur, au trou desquelles on donne par une retouche un diamètre plus grand, éclatent prématurément et deviennent inutilisables. On a pu constater en outre que cet éclatement de la filière en métal dur se produit généralement lorsque l'épaisseur de paroi de la filière est descendue au-dessous d'une certaine valeur par rapport au trou de cette filière.
On a fait les mêmes consta- tations pour les filières, en métal dur, de plus grahd diamè- tre, qu'on emploie pour tréfiler ou étirer des barres ou des tuyaux, ou pour emboutir des manchons. La mise hors de service se produit en outre régulièrement lorsqu'on tréfile des ma- tières dont la résistance propre est élevée ou lorsqu'on pro-
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cède à de fortes réductions de section aux passes successives.
On doit admettre que le joint de cuivre des outils brasés ne présente pas une résistance suffisante et qu'ii cède lorsqu' on atteint la section dangereuse de l'épaisseur de paroi de la filière) ce qui provoque la rupture de la pièce encastrée en métal dur. Il résulte un effet défavorable de ce que la fi- lière en métal dur stéchauffe au cours du travail et que de ce fait il se produit une dilatation, la monture en acier, en raison de son coefficient de dilatation plus élevé, se dila- tant plus fort que la filière en métal dur.
Mais comme le joint de soudure entre cette filière en métal dur et la mon- ture constitueune liaison rigide, la plus forte dilatation de la monture pendant le chauffage de ces outils déclenche des forces qui agissent par traotion sur la surface extérieure de la filière en métal dur et non seulement ne confèrent pas une protection contre l'éolatement de la filière, mais favorisent même cet éclatement,
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'outils qui conviennent pour le tréfilage ou l'étirage ou pour le pressage de fils métalliques, de tuyaux, de 'barres, ou d'autres produits analogues, outils qui sont constitués par un corps en acier et une pièce encastrée en matière dure, en particulier en métal dur, et ce procédé con- siste en ce qu'on fixe, par forgeage et frettage, cette pièce ehcastrée,
dans un support constitué en acier. Les avantages obtenus grâce à l'invention consistent en ce que la pièce encastrée dans une monture en acier est reliée de telle façon à oelle-ci qu'on peut utiliser complètement cette pièce en- castrée, même lorsqu'on arrive au-dessous de la section dan- gereuse de la paroi de cette pièce. Cet avantage a une impor- tance considérable, parce que la pièce encastrée, qui est fra- gile et qui est constituée par exemple par du métal dur, peut être utilisée complètement par usure et qu'elle ne s'émiette pas prématurément du fait que l'étreinte de la monture se re-
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lâche. De préférence, on presse la pièce à encastrer dans un évidement d'une monture en acier chauffée préalablement à la température de forgeage.
L'évidement creusé dans la monture en acier peut recevoir ici une forme conique afin que la pièce encastrée soit mieux maintenue par les parois de la monture en acier. On peut en outre donner à la surface de la paroi de l'évidement conique une forme bombée. En encastrant la filière par pression, d'une part, et en frettant le corps en acier, d'autre part, il se produit aux surfaces de la monture en acier un forgeage et une compression de matériau et, par suite, une liaison ferme de la pièce enoastrée avec sa monture.
Pour des filières soumises à des efforts particulièrement considé- rables, spécialement dans des sens différents, on peut faire suivre le premier forgeage par un deuxième forgeage consistant en ce qu'on enferme par forgeage les bords de la pièce encas- trée, par exemple au moyen de collerettes formées sur la mon- ture en acier, de sorte que les bords de la pièce encastrée soient saisis et embrassés de tous côtés, on peut aussi r em- placer la deuxième opération de forgeage en fixant sur le corps en acier, par forgeage, par soudure ou par une autre opération analogue, des corps qui recouvrent les bords de la pièce encastrée.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple plu- sieurs dispositifs pour la mise en oeuvre du présent procédé.
Sur ce dessin, les figures 1 et la montrent une monture préparée pour recevoir une filière, la figure 2 représente la filière toute préparée d'un outil de tréfilage, les figures 3 et 3a montrent, avant le forgeage, une monture chauffée à la température de forgeage et contenant une filière en métal dur, les figures 4 et 4a représentent, après le forgeage, une monture contenant une filière en métal dur,
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lesfigures 5 et 5a montrent, après le deuxième for- geage, une monture contenant une filière en métal dur et la figure 6 montre, avant le deuxième forgeage, une monture contenant une filière en métal dur.
Les figures 1 et la représentent des montures en acier 1 qui présentent un évidement 2 en vue de la réception de la pièce encastrée en métal dur représentée par la figure 2.
Suivant les conditions à imposer à l'outil, après son achève- ment, il est recommandable d'employer,comme matière première, pour des montures de ce genre, soit un alliage d'acier à ou- tils, soit un acier ordinaire d'une résistance à la traction d'au moins 80 à 90 Kg. par mm2 environ. Le creux 2 obtenu par tournage ou par forgeage reçoit une forme légèrement conique sur ses surfaces bombées 3. L'inclinaison de l'angle désigné par peut être de 6 à 8 et ne doit pas dépasser 20 .
La fi- lière 4 en métal dur représentée par la figure 2 possède in- térieurement un trou 5 et présente à sa périphérie la même surface conique 6 que celle de l'évidement de la monture en acier, toutefois avec la différence que la surface inférieure 7 qui'la limite est un peu plus grande que la surface 8 pré- vue pour l'application de la surface 7 dans la monture en acier. On obtient les résultats les plus favorables lorsque le diamètre de la filière en métal dur introduite dans la monture en acier et celui de l'évidement pratiqué dans la monture en cier ont un rapport tel que, comme le montrent les figures 3 et 3a, il reste encore au-dessous de la filière introduite un vide 9 dont la hauteur est d'environ 1/3 de celle de la fi- lière en métal dur.
On chauffe ensuite, à la température de forgeage, dans un four balayé par un gaz de protection ou de concrétion, la monture en acier, avec la filière en métal dur qu'on y a introduite. Comme gaz protecteur, on peut employer de l'hydrogèhe, un mélange d'hydrogène et d'azote ou du gaz d'éclairage. Après que la monture a été complètement chauffée de part en part, on presse, au moyen d'un poinçon de pression
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10, la filière dans la monture en acier, comme le montrent les figures 4 et 4a, de manière que la surface 7 de la filière vienne s'appliquer sur la surface d'appui 8 prévue dans la monture et en devienne solidaire.
La pression à appliquer est de l'ordre de 1 à 2 tonnes par centimètre carré de la surface de la filière, en ne tenant pas compte du trou percé dans la filière en métal dur. par cette introduction sous pression de la filière, il se produit sur les surfaces 11 un forgeage ou une compression du matériau et, par suite, une grande augmen- tation de la résistance. Dans le cas de filières qui sont ex- posées à des efforts considérables ou qu'on doit utiliser dans deux sens, on procède ensuite à un nouveau forgeage, qu'on a représenté par les figures 5 et 5a. La collerette 13, de la monture en acier, qui dépasse la filière en métal dur est refermée par forgeage, au moyen d'un piston de pression 12 à diamètre plus grand, de manière qu'elle embrasse et enferme de tous côtés le bord de la filière en métal dur.
De préfé- rence, le deuxième forgeage doit s'accomplir en une chaude, immédiatement après le premier forgeage. On laisse ensuite se refroidir la monture dans unjet d'air chauffé à 20 , ce qui provoque un frettage supplémentaire de cette monture, par ce frettage subséquent, la monture en acier enferme la filière en métal dur avec une force telle que celle-ci peut, tout en s'échauffant, résister aux efforts les plus élevés sans qu'on do ive la refroidir. Les températures de travail qui sepré- sentent pendant l'étirage des tuyaux en acier ou l'emboutissage de manchons et qui atteignent souvent de 100 à 2000 C ne peu- vent produire aucune action nuisible, telle qu'un éclatement ou un fendillement de la filière.
Au lieu de la collerette 13 indiquée sur la figure 4a, on peut aussi, pour économiser les matériaux, choisir une monture représentée par la figure 6 et présentant des évidements spéciaux 15 dans lesquels, après que la filière en métal dur a été introduite sous pression dans la monture, on place un anneau 14 qu'on enferme également
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par forgeage, les parties de cet anneau remplissant complè- tement l'évidement'15 et s'unissant par forgeage à la monture.
Les outils d'étirage et de pressage produits par le procédé' décrit' ci-dessus et pourvus d'encastrements en métal dur ont les rendements les plus élevés et on peut encore les utiliser lorsque les épaisseurs de paroi descendent, par suite de retouches répétées du trou, au-dessous de la limite dange- reuse, On peut aussi employer ces outils pour le pressage à chaud de barres, de fils métalliques et de tuyaux en laiton, en cuivre, en aluminium et en tous métaux qui exigent pour le pressage à chaud des températures qui peuvent atteindre jus- qu'à 750 ou 8000 C environ.
Revendications.
1/ Procédé de fabrication d'outils convenant pour l'étirage ou le pressage de fils métalliques, de tuyaux, d e barres et d'autres produits analogues 'et constitués par un corps en acier et un encastrement ou une pièce encastrée en matière dure, en particulier en métal dur, caractérisé en ce que l'encastrement est fixé par forgeage et frettage dans un support en acier.
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method of manufacturing tools for drawing or pressing metal wires, pipes and bars.
Depending on the raw material to be treated and the size of the metal wires to be produced, for drawing metal wires, steel, hard metal or diamond dies are used. being used almost exclusively for the manufacture of the finest threads. The use of steel tools has declined in comparison with that of hard metal tools.
Hard metal tools have a hard metal die in which a hole is drilled and which is surrounded by a metal frame. Fixing the die in
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its setting takes place by various processes. When using, as is almost the general practice, brass or bronze, an internal recess is made in the frame and the cylindrical hard metal die is housed therein. The frame thus prepared is heated to dark red in an oven and then subjected to pressure, under a press, until the material of which it is made is applied around the hard metal die and encloses it. . Under these conditions, it is difficult to prevent the die from deviating from its axial position during the pressing operation.
In addition, it often occurs, as a result of wire drawing, waste due to the bursting of hard metal dies; because brass and bronze mounts have too little strength to give sufficient support to the hard metal die during threading.
To overcome these drawbacks, iron mounts drilled with a slightly larger hole than that required for receiving the hard metal die were used, this measure being taken to be able to apply brazing to the brass or copper. The tools thus prepared meet the requirements as long as wires with a diameter of 4 mm are drawn. about. But observations have shown that such hard metal dies, the hole of which is given a larger diameter by retouching, burst prematurely and become unusable. It has also been found that this bursting of the hard metal die generally occurs when the wall thickness of the die has fallen below a certain value with respect to the hole of this die.
The same observations were made for the dies, in hard metal, of larger diameter, which are used for drawing or drawing bars or pipes, or for stamping sleeves. In addition, decommissioning occurs regularly when drawing materials with a high inherent resistance or when cutting.
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yields to strong reductions in section on successive passes.
It must be admitted that the copper joint of brazed tools does not have sufficient strength and that it gives way when the dangerous section of the die wall thickness is reached) which causes the breakage of the embedded metal part. hard. An unfavorable effect results from the fact that the hard metal die heats up in the course of the work and therefore an expansion takes place, the steel frame, due to its higher expansion coefficient, expanding. stronger than hard metal die.
But since the solder joint between this hard metal die and the frame forms a rigid connection, the greater expansion of the frame during the heating of these tools triggers forces which act by trauma on the outer surface of the metal die. hard and not only do not provide protection against the branching of the die, but even promote this shattering,
The present invention relates to a method of manufacturing tools which are suitable for drawing or drawing or for pressing metal wires, pipes, bars, or other similar products, tools which consist of a steel body and an embedded part of hard material, in particular hard metal, and this process consists of fixing, by forging and shrinking, this embedded part,
in a support made of steel. The advantages obtained by virtue of the invention consist in that the part embedded in a steel frame is connected in such a way that this embedded part can be used completely, even when reaching below. the dangerous section of the wall of this room. This advantage is of considerable importance, because the embedded part, which is fragile and which consists for example of hard metal, can be used completely by wear and it does not crumble prematurely because the embrace of the frame is re
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loose. Preferably, the part to be embedded is pressed into a recess of a steel frame heated beforehand to the forging temperature.
The recess hollowed out in the steel frame can here receive a conical shape so that the embedded part is better held by the walls of the steel frame. The surface of the wall of the conical recess can also be given a rounded shape. By embedding the die by pressure, on the one hand, and by shrinking the steel body, on the other hand, forging and material compression occurs on the surfaces of the steel frame and, consequently, a firm bond. of the enoastral part with its mount.
For dies subjected to particularly considerable stresses, especially in different directions, the first forging can be followed by a second forging consisting of the edges of the embedded part being enclosed by forging, for example at the bottom. by means of flanges formed on the steel frame, so that the edges of the embedded part are grasped and embraced on all sides, one can also replace the second forging operation by fixing on the steel body, by forging, by welding or by some other similar operation, of the bodies which cover the edges of the embedded part.
The appended drawing shows, by way of example, several devices for carrying out the present process.
In this drawing, Figures 1 and 1a show a frame prepared to receive a die, Figure 2 shows the fully prepared die of a wire drawing tool, Figures 3 and 3a show, before forging, a frame heated to temperature forging and containing a hard metal die, Figures 4 and 4a show, after forging, a mount containing a hard metal die,
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Figures 5 and 5a show, after the second forging, a mount containing a hard metal die and Figure 6 shows, before the second forging, a mount containing a hard metal die.
Figures 1 and 1a show steel frames 1 which have a recess 2 for receiving the hard metal embedded part shown in Figure 2.
Depending on the conditions to be imposed on the tool, after its completion, it is advisable to use, as a raw material, for frames of this kind, either a tool steel alloy or an ordinary steel. '' a tensile strength of at least 80 to 90 Kg. per mm2 approximately. The hollow 2 obtained by turning or by forging receives a slightly conical shape on its domed surfaces 3. The inclination of the angle denoted by can be from 6 to 8 and must not exceed 20.
The hard metal die 4 shown in FIG. 2 has a hole 5 on the inside and has at its periphery the same conical surface 6 as that of the recess of the steel frame, however with the difference that the lower surface 7 which the limit is a little larger than the surface 8 provided for the application of the surface 7 in the steel frame. The most favorable results are obtained when the diameter of the hard metal die introduced into the steel frame and that of the recess made in the steel frame have a relationship such that, as shown in Figures 3 and 3a, it There still remains below the introduced die a void 9, the height of which is about 1/3 that of the hard metal die.
The steel frame is then heated to the forging temperature in a furnace swept by a shielding or concretion gas, with the hard metal die which has been introduced therein. As the protective gas, hydrogen, a mixture of hydrogen and nitrogen or lighting gas can be used. After the frame has been completely heated from side to side, press, by means of a pressure punch
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10, the die in the steel frame, as shown in Figures 4 and 4a, so that the surface 7 of the die comes to rest on the bearing surface 8 provided in the frame and becomes integral with it.
The pressure to be applied is of the order of 1 to 2 tonnes per square centimeter of the die surface, not taking into account the hole drilled in the hard metal die. By this pressurized introduction of the die, forging or compression of the material occurs on the surfaces 11 and, consequently, a great increase in strength. In the case of dies which are exposed to considerable stresses or which must be used in two directions, a new forging is then carried out, which is represented by FIGS. 5 and 5a. The collar 13, of the steel frame, which protrudes from the hard metal die, is closed by forging, by means of a pressure piston 12 of larger diameter, so that it embraces and encloses the edge of the tube on all sides. the hard metal die.
Preferably, the second forging should be accomplished in a hot one, immediately after the first forging. The frame is then allowed to cool in a jet of air heated to 20, which causes an additional shrinking of this frame, by this subsequent shrinking, the steel frame encloses the hard metal die with a force such that it can , while heating up, withstand the highest forces without having to cool it. The working temperatures which occur during the drawing of steel pipes or the pressing of sleeves and which often reach 100 to 2000 C cannot produce any harmful action, such as bursting or cracking of the pipe. Faculty.
Instead of the collar 13 shown in figure 4a, it is also possible, in order to save materials, to choose a mount shown in figure 6 and having special recesses 15 into which, after the hard metal die has been introduced under pressure in the frame, we place a ring 14 that also encloses
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by forging, the parts of this ring completely filling the recess' 15 and joining by forging to the mount.
The drawing and pressing tools produced by the process 'described' above and provided with hard metal inserts have the highest yields and can still be used as the wall thicknesses decrease, as a result of repeated rework. of the hole, below the dangerous limit, These tools can also be used for the hot pressing of bars, metal wires and pipes in brass, copper, aluminum and all metals which require for pressing when hot, temperatures can reach approximately 750 or 8000 C.
Claims.
1 / A method of manufacturing tools suitable for drawing or pressing metal wires, pipes, bars and other similar products' and consisting of a steel body and a fitting or a fitting piece of hard material, in particular in hard metal, characterized in that the embedding is fixed by forging and shrinking in a steel support.