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" Perfectionnements à des pr esses pour l'extrusion de métal ".
La présente invention est relative à des presses pour l'extrusion de métal par le mouvement d'un piston de pression dans un récipient, de manière à produire un corps extrudé de section annulaire, par exemple le manchon de plomb d'un câble électrique, en forçant le métal à sortir entre une matrice extérieure(appelée ci-dessous la matrice) et une ma- trice intérieure (appelée ci-dessous le pointeau), la direc- tion du flux sortant du récipient étant en ligne avec la di- rection de mouvement du piston de pression dans le récipient (appelée ci-dessous la direction axiale).
Les presses aux- quelles se rapporte l'invention sont du type, dans lesqu le le pointeau est monté sur l'extrémité frontale d'un organe cy- lindrique (appelé ci-dessous le porte-pointeau) qui est sup- @
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la matrice porté à l'arrière par le récipient, dans lequel/est portée par l'extrémité frontale du récipient , et dans lequel un piston annulaire travaille dans l'espace entre le porte- pointeau et la paroi du récipient'.Un exemple de ce pype de presse est décrit dans le mémoiredescriptif du brevet belge n 324.175.
Le piston de pression est actionnée de préférence, par un cylindre hydraulique , placé à l'arrière et pourvu d'un piston connecté au piston de pression par des exten- sions de ce dernier, qui traversent des ouvertures prati- quées dans l'extrémité du récipient.
Il est évident que l'extrusion de métal dans une presse de ce genre a lieu par cycles, dans chacun desquels du métal fondu est d'abord introduit dans le récipient tandis que le piston de pression est retiré . On permet alors à ce métal de se refroidir suffisamment et le pistonde pression est enfin déplacé lentement vers l'avant pour expulser le métal plastique entre le pointeau et la matrice . Lorsque cet avancement s'est effectué jusqu'à la distance désirée( qui laisse un corps métallique dans l'extrémité frontale du récipient), on retire le piston de pression vers l'arrière.
Puis le -cycle recommence.
Dans une presse travaillant suivant un cycle de ce gen- re , il se produit évidemment une variation très considéra- ble dans l'état, d'effort uu récipient et des pièces asso- ciées,étant donné l'application de la pression d'extrusion pendant une partie du cysle et l'élimination de cette pression pendant une autre partie du cycle . Comme on le sait ce changement d'effort produit un déplacement relatif entre le pointeau et la matrice , qui a pour résultat une variation localisée de l'épaisseur du tube extrudé dans la partie de celui-ci, qui est comprisee, entre la matrice
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et le'pointeau, quand l'extrusion s'arrête lors de l'éli- mination de la pression d'extrusion.
Cette variation locale est représentée par ce que l'on appelle des s "marques d'ar- rêt" et elle constitue une source de faiblesse du tube extrudé, plus ou moins importante suivant les conditions, mais toujours indésirable. Dans une presse telle que décri- te ci-dessus, la pression d'extrusion dans le récipient pro- duit des forces dans le métal des parois du récipient, qui imposent des efforts à ces parois en tens ion, et pro- duit en même temps des forces dans le porte-pointeau, qui lui imposent des efforts en compression. En conséquence, les deux actions contribuent au déplacement relatif du pointeau,, et de la matrice.
Grâce à la présente invention, ce déplacement relatif est évité ou réduit au minimum par l'interposition d'une bague d'arrêt entre le pointeau et la matrice, qui empêche ou réduit le déplacement relatif. Cette bague d'arrêt,qui est percée d'ouvertures pour le passage du métal, s'étend axialement entre le porte-pointeau et la paroi terminale du récipient et est maintenue de manière à produire l'effet d'un contact terminal violent à la fois avec le porte- pointeau et l'extrémité du récipient, de manière à mettre ce dernier sous compression initiale, quand elle est mise en place . Cette compression est, de préférence-, telle qu'elle a pour résultat des efforts dans le récipient et le porte-pointeau du même ordre que ceux qui sont produits dans ces parties par la pression intérieure d'extrusion.
Il en résulte que lorsque la pression est appliquée par le piston de pression pour extruder le métal du récipient, il ne se produit que des changements relativement faibles dans les efforts dans le récipient et leporte-pointeau (en com- de paraison avec presses similaires sans bague d'arrêt soumises à des efforts préalables) et, par conséquent, les positions
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relatives du pointeau et de la matrice ne sont pas considé- rablement changées.
La bague d'arrêt est, au moins à son extrémité exté- rieure, de préférence, considérablement plus grande à l'in- térieur que le pointeau de manière à fournir, dans son inté- rieur, une chambre d'accumulation pour le métal qui a treversé les passages séparés formés par les ouvertures dans la bague.
L'invention sera décrite à présent en se référant aux dessins ci-joints qui en illustrent des exemples. Dans ces desains : la figure 1 est une coupe longitudinale de la partie frontale d'une presse suivant l'invention; la figure 2 est une coupe longitudinale, à plus grande échelle, d'une partie de l'extrémité frontale d'une presse réalisée suivant une forme de construction différente de celle de la figure 1; la figure 3 est un développement de la surfaee X de la figure 2 montrant les formes des trous dans la bague; la figure 4 est une coupe similaire à la figure 2 montrant une autre forme de construction.
La presse représentée à la figure 1 est disposée avec son axe A-A (horizontal dans le dessin) incliné légèrement vers le bas vers l'extrémité de sortie. Le récipient B forme l'élément principal de l'extrémité frontale de la presse.
A partir de ce récipient, lemétal plastique est extrudé sous forme d'un tube (par exemple, un manchon de câble) entre la matrice C et le pointeau D. La matrice est portée par la paroi frontale extrême du récipient et le pointeau est monté à l'avant du porte-pointeau :iL Celui-ci est constitué par un organe tubulaire supporté par la paroi d'extrémité arrière F du récipient.
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Dans le récipient fonctionne le piston de pression G qui possède un front annulaire et un certain nombre de pièces segmentaires d'extension à l'arrière'qui traversent une bague de trous segmentaires H dans la paroi d'extrémité F.
Ces organes sont montés, à leurs extrémités arrières, dans le piston de pression hydraulique I qui fonctionne dans le cylindre hydraulique J.
Par application de pression hydraulique à l'arrière du piston de pression hydraulique 1, dans le cylindre J, l'extré- mité annulaire du piston de pression G est poussée vers l'avant, lorsque ce mouvement est requis. Une extension vers l'arrière (non représentée) du piston de pression hy- draulique I entre dans un second cylindre hydraulique, par lequel les pistons de pression I et G peuvent être retirés après l'exécution de la course de travail. Un câble é.lectri- que peut traverser le porte-pointeau E, en entrant par le tu- be qui en forme une extension vers l'arrière.
Le récipient B est maintenu au moyen de la bague frettée K dans le joug L. Celui-ci est connecté par l'inter- médiaire de colonnes M au cylindre J.
Au début d'une course de travail, l'espace ménagé dans l'extrémité frontale du récipient B au voisinage du pointeau et de la matrice est rempli de plomb chaud à l'état solidi- fié et le piston de pression G a été retiré vers une posi- tion, dans laquelle il met exactement à découvert l'extrémi- té intérieure N du trou de coulée 0. On verse ensuite du plomb fondu par ce trou pour remplir l'espace ménagé dans le récipient entre le piston de pression G et le reste de la charge précédente. On laisse refroidir le métal fondu et le piston de pression G est poussé lentement vers l'a- vant par l'eau agissant sur l'arrière du piston de près sien
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hydraulique 1 dans le cylindre J.
Par application de cette pression, un tube de plomb est refoulé entre le pointeau D et la mairace c,
Pendant l'extrusion, une forte pression est exercée par le piston de pression G sur le métal plastique contenu dans le récipient. Il en résulte une pression sur l'extrémité frontale du récipient, exercée par le plomb ten- dant à étendre le récipient dans une direction parallèle à l'axe A-A . En tnéme temps, la pression du plomb plasti- que, agissansur l'extrémité du porte-pointeau, tend à comprimer celui-ci parallèlement à cet axe . Ces deux ef- forts dans la paroi du récipient et dans le porte-pointeau nt exerce/une action additive pour séparer le pointeau et la matrice .
Si ces efforts dihparaissent, quand la course de travail est accomplie et que le piston de pression G est retiré, le pointeau et la matrice se rapprochent , @ ré- duisant l'espace compris entre eux et comprimant ainsi la paroi tubulaire de plomb qui à ce moment est entre eux. Pour empêcher ou pour réduire sensiblement ce changement d'épais- seur , une bague d'arrêt P est prévue, suivant la présente invention, entre le porte-pointeau E et l'extrémité fron- tale du récipient B. Cette bague d'arrêt présente des ouver- tures Q pour le passage du métal du corps principal du ré- cipient B dans l'espace directement adjacent au pointeau D et à la matrice C.
La bague P repose sur l'extrémité fronta- le du porte-pointeau E et est centrée sur celle-ci, comme le montre le dessin annexé . A l'extrémité frontale, la bague P est montée dans la paroi terminale du récipient B d'une manière telle qu'on pe&t la mettre sous compression initiale dans une direction axiale en la vissant dans le bloc R qui agit par pression sur l'extrémité de la bague . Par cette compression initiale exercée par le montage dans 'la paroi
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terminale du récipient, la bague P exerce sur le porte- pointeau et sur le récipient des forces qui tendent à pro- duire un déplacement relatif du porte-pointeau et de la paroi terminale du récipient du même genre que celles qui sont produites par la pression de travail du plomb dans le récipient.
En opérant de sorte que cette compres- sion initiale, produit de telles forces du même ordre de grandeur que celles qui sont produites par la pression de travail du plomb, il résulteque le passage de la course de travail à la course de retour du piston de pres- sion G produit un déplacement relatif fort réduit du poin- teau D et de la actrice C. Ce passage transfère l'origine des forces de déplacement de l'action du piston de pres- sion à la expression élastique de là bague d'arrêt P.
Deux autres formes de bague d'arrêt et deux méthodes de montage sont représentées aux figures 2 et 4.
Dans la forme représentée à la figure 2, la bague d'arrêt P dont l'extrémité arrière est montée dans l'extré- mité du porte-pointeau E, a une partie conique, dans laquel- le les ouvertures ± sont ménagées et une extrémité frontale qui s'ajuste exactement dans una ouverture pratiquée dans la paroi frontale du récipient B. Contre cette extrémité fron- tale presse le bloc R qu'on peut visser dans un alésage fileté dans la paroi terminale frontale du récipient B. En faisant entrer ce bloc par vissage, on peut exercer une pression longitudinale sur la bague P qui met cette bague sous compression et exerce une force de compression sur le porte-pointeau % et une force de traction dans la paroi latérale du récipient B.
Le point D est monté dans un évidement dans la partie postérieure de la bague P, de sorte qu'il est effectivement porté par le porte-pointeau E. La matrice C est portée @
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par la bague de retenue S (qui peut être ajustée dans le sens longitudinal au moyen de l'écrou tubulaire T) et est centrée au moyen des clavettes de réglage ordinaires U qui agissent sur la surface extérieure conique de la bague de recouvrement V dans laquelle s'adapte la bague S.
Avec cette disposition, la mise en place de la ma- trice C et du pointeau D est accompagnée par la compres- sion longitudinale de la bague d'arrêt P, qui est effectuée au moyen du bloc R jusqu'à ce qu'une position relative pré- déterminée du pointeau et de la matrice soit obtenue, l'obtention de cette position étant employée comme indica- tion de l'obtention de la compression prédéterminée du porte-pointeau et du récipient, Pour réaliser ceci, une mise en place préliminaire de la matrice C dans le bloc R est effectuée au moyen del'écrou tubulaire T et des cla- vettes de réglage U.
Les ouvertures Q ont, de préférence, une forme telle que les cloisons qui les séparent ne sont pas dirigées radialement, mais à un angle sensible par rapport à un plan radial contenant l'axe . Un exemple de cet agencement est représenté à la figure 3, qui montre le cas dans lequel les , ouvertures sont pratiquement triangulaires, des triangles alternants étant placés avec les bases situées & l'exté- rieur et à l'intérieur, c'est-à-dire respectivement près de la paroi terminale du récipient et près du porte-pointeau.
Les cloisons de séparation, telles que, entre des ouvertu- res voisines formant un angle sensible avec un plan radial, comme on le voit clairement, Il en résulte que les courants voisins de métal qui Tiennent par ces ouvertures à l'espace dans la bague P débordent et dont de grandes zones contiguës aux côtés, de sorte qu'une réunion effective des courants a facilement lieu.
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Dans la variante représentée à la figure 4, la bague d'arrêt P est continuée vers l'avant pour former un organe tubulaire et fileté W qui peut être vissé dans des fileta- ges appropriés de l'ouverture de la paroi terminale du ré- cipient et qui a également des filetages intérieurs qui portent le bloc R et les autres parties associées à celui- ci, comme décrit en se référant à la figure 2. La bague P a, dans ce cas, pratiquement le même diamètre extérieur sur toute sa longueur et s'adapte postérieurement sur la faee terminale du porte-pointeau E La bague s'étend, dans sa partie postérieure, à l'intérieur et à l'extérieur, de manière à fournir un support central convenable-Y pour le pointeau D.
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"Improvements to pr esses for metal extrusion".
The present invention relates to presses for the extrusion of metal by the movement of a pressure piston in a container, so as to produce an extruded body of annular section, for example the lead sleeve of an electric cable, by forcing the metal out between an outer die (hereinafter called the die) and an inner die (hereinafter called the needle), the direction of the flow leaving the container being in line with the direction of movement of the pressure piston in the container (hereinafter referred to as the axial direction).
The presses to which the invention relates are of the type in which the needle is mounted on the front end of a cylindrical member (hereinafter called the needle holder) which is supported.
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the die carried at the rear by the container, in which / is carried by the front end of the container, and in which an annular piston works in the space between the needle holder and the wall of the container. this type of press is described in the descriptive memoir of Belgian patent No. 324,175.
The pressure piston is preferably actuated by a hydraulic cylinder, placed at the rear and provided with a piston connected to the pressure piston by extensions of the latter, which pass through openings in the end. of the container.
It is evident that the extrusion of metal in such a press takes place in cycles, in each of which molten metal is first introduced into the vessel while the pressure piston is withdrawn. This metal is then allowed to cool sufficiently and the pressure pistonde is finally moved slowly forward to expel the plastic metal between the needle and the die. When this advancement has been effected to the desired distance (which leaves a metallic body in the front end of the container), the pressure piston is withdrawn backwards.
Then the cycle begins again.
In a press operating on such a cycle, there is obviously a very considerable variation in the condition, stress of the container and associated parts, due to the application of pressure. extrusion during one part of the cycle and the elimination of this pressure during another part of the cycle. As is known this change in force produces a relative displacement between the needle and the die, which results in a localized variation in the thickness of the extruded tube in the part of it, which lies between the die
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and the needle, when the extrusion stops when the extrusion pressure is removed.
This local variation is represented by what are called "stop marks" and it constitutes a source of weakness of the extruded tube, more or less important according to the conditions, but always undesirable. In a press as described above, the extrusion pressure in the container produces forces in the metal of the container walls, which impose stresses on these tensile walls, and at the same time produces time of the forces in the needle holder, which impose compressive forces on it. Consequently, the two actions contribute to the relative displacement of the needle,, and of the die.
By virtue of the present invention, this relative displacement is avoided or minimized by the interposition of a stop ring between the needle and the die, which prevents or reduces the relative displacement. This stop ring, which is pierced with openings for the passage of metal, extends axially between the needle holder and the end wall of the container and is held in such a way as to produce the effect of a violent end contact. both with the needle holder and the end of the container, so as to put the latter under initial compression, when it is in place. This compression is preferably such that it results in forces in the container and the needle holder of the same order as those produced in these parts by the internal extrusion pressure.
As a result, when pressure is applied by the pressure piston to extrude metal from the container, only relatively small changes occur in the forces in the container and the needle holder (compared to similar presses without. stop ring subjected to prior forces) and, consequently, the positions
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relative values of the needle and the die are not changed considerably.
The stop ring is, at least at its outer end, preferably, considerably larger on the inside than the needle so as to provide, in its interior, an accumulation chamber for the metal. which has traversed the separate passages formed by the openings in the ring.
The invention will now be described with reference to the accompanying drawings which illustrate examples thereof. In these drawings: FIG. 1 is a longitudinal section of the front part of a press according to the invention; FIG. 2 is a longitudinal section, on a larger scale, of part of the front end of a press produced in a form of construction different from that of FIG. 1; Figure 3 is a development of the surface X of Figure 2 showing the shapes of the holes in the ring; Figure 4 is a section similar to Figure 2 showing another form of construction.
The press shown in Figure 1 is arranged with its axis A-A (horizontal in the drawing) inclined slightly downward towards the outlet end. The container B forms the main element of the front end of the press.
From this container, the plastic metal is extruded in the form of a tube (for example, a cable sleeve) between die C and needle D. The die is carried by the extreme front wall of the container and the needle is mounted. at the front of the needle holder: iL This consists of a tubular member supported by the rear end wall F of the container.
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In the container operates the pressure piston G which has an annular front and a number of segmental extension pieces at the rear which pass through a ring of segmental holes H in the end wall F.
These components are mounted, at their rear ends, in the hydraulic pressure piston I which operates in the hydraulic cylinder J.
By applying hydraulic pressure to the rear of the hydraulic pressure piston 1, in cylinder J, the annular end of the pressure piston G is pushed forward, when this movement is required. A rearward extension (not shown) of the hydraulic pressure piston I enters a second hydraulic cylinder, by which the pressure pistons I and G can be withdrawn after the execution of the working stroke. An electric cable can pass through the needle holder E, entering through the tube which forms an extension towards the rear.
The receptacle B is held by means of the shrink-wrapped ring K in the yoke L. This is connected by means of columns M to the cylinder J.
At the start of a working stroke, the space in the front end of container B in the vicinity of the needle and the die is filled with hot lead in the solidified state and the pressure piston G has been withdrawn. to a position in which it exactly uncovers the inner end N of the tap hole 0. Molten lead is then poured through this hole to fill the space left in the vessel between the pressure piston G and the rest of the previous load. The molten metal is allowed to cool and the pressure piston G is pushed slowly forwards by the water acting on the back of the piston close to its own.
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hydraulic 1 in cylinder J.
By application of this pressure, a lead tube is forced between the needle D and the mairace c,
During extrusion, strong pressure is exerted by the pressure piston G on the plastic metal contained in the container. This results in pressure on the front end of the container exerted by the lead tending to extend the container in a direction parallel to the A-A axis. At the same time, the pressure of the plastic lead, acting on the end of the needle holder, tends to compress the latter parallel to this axis. These two forces in the wall of the container and in the needle holder exert an additive action to separate the needle and the die.
If these forces disappear, when the working stroke is completed and the pressure piston G is withdrawn, the needle and the die come closer together, reducing the space between them and thus compressing the tubular lead wall which at this moment is between them. In order to prevent or to appreciably reduce this change in thickness, a stop ring P is provided, according to the present invention, between the needle holder E and the front end of the container B. This stop ring has openings Q for the passage of metal from the main body of vessel B into the space directly adjacent to needle D and die C.
The ring P rests on the front end of the needle holder E and is centered thereon, as shown in the accompanying drawing. At the front end, the ring P is mounted in the end wall of the container B in such a way that it can be put under initial compression in an axial direction by screwing it into the block R which acts by pressure on the end of the ring. By this initial compression exerted by the mounting in 'the wall
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end of the container, the ring P exerts on the needle holder and on the container forces which tend to produce a relative displacement of the needle holder and the end wall of the container of the same kind as those produced by the pressure working lead in the container.
By operating so that this initial compression produces such forces of the same order of magnitude as those produced by the working pressure of the lead, it follows that the passage from the working stroke to the return stroke of the piston of pressure G produces a greatly reduced relative displacement of the needle D and the actress C. This passage transfers the origin of the displacement forces of the action of the pressure piston to the elastic expression of the ring of pressure. P.
Two other forms of stop ring and two mounting methods are shown in Figures 2 and 4.
In the form shown in figure 2, the stop ring P, the rear end of which is mounted in the end of the needle holder E, has a conical part, in which the ± openings are made and a front end which fits exactly in an opening made in the front wall of the container B. Against this front end press the block R which can be screwed into a threaded bore in the front end wall of the container B. This block by screwing, one can exert a longitudinal pressure on the ring P which puts this ring under compression and exerts a compressive force on the needle holder% and a tensile force in the side wall of the container B.
The point D is mounted in a recess in the rear part of the ring P, so that it is effectively carried by the needle holder E. The die C is carried @
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by the retaining ring S (which can be adjusted in the longitudinal direction by means of the tubular nut T) and is centered by means of the ordinary adjusting keys U which act on the tapered outer surface of the cover ring V in which fits the S ring.
With this arrangement, the positioning of the matrix C and the needle D is accompanied by the longitudinal compression of the stop ring P, which is carried out by means of the block R until a position relative predetermined position of the needle and the die is obtained, obtaining this position being used as an indication of obtaining the predetermined compression of the needle holder and the container. To achieve this, a preliminary positioning of the die C in the block R is effected by means of the tubular nut T and the adjustment keys U.
The openings Q preferably have a shape such that the partitions which separate them are not directed radially, but at a substantial angle with respect to a radial plane containing the axis. An example of this arrangement is shown in Fig. 3, which shows the case where the openings are substantially triangular, alternating triangles being placed with the bases located on the outside and inside, that is. that is to say respectively near the end wall of the container and near the needle holder.
Partition walls, such as, between neighboring apertures forming a substantial angle with a radial plane, as can be seen clearly, It follows that the neighboring streams of metal which hold through these apertures to the space in the ring P overlap and have large areas contiguous to the sides, so that an effective meeting of the currents easily takes place.
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In the variant shown in figure 4, the stop ring P is continued forward to form a tubular and threaded member W which can be screwed into suitable threads of the opening in the end wall of the valve. container and which also has internal threads which carry the block R and the other parts associated with it, as described with reference to figure 2. The ring P has, in this case, substantially the same external diameter over its entire length. length and adapts posteriorly on the end face of the needle holder E The ring extends, in its posterior part, in and out, so as to provide a suitable central support-Y for the needle D .