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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR FACILITER LE TRAVAIL DES METAUX PAR EXTRUSION ET
MOYENS SIMILAIRES.
Dans tous les procédés de travail des métaux par déformation plastiquetel que l'extrusion ou des moyens imilaires, on applique, sur la matière, une pression relativement considérable en sorte qu'elle se déforme en cheminant entre un poinçon et une matrice. La pression en jeu est d'au- tant plus considérable qu'elle doit non seulement produire la déformation de la matière dans l'espace relativement exigu entre lesdits poinçon et ma- trice, mais aussi vaincre les frottement?extrêmement importants qui se déve- loppent entre le métal en mouvement et les parois relativement fixes délimi- tant l'espace dans lequel se produit ce mouvement.
Dans une certaine mesure, ce sont ces résistances de frottement qui limitent sensiblement les résultats obtenables et, notamment, la longueur et l'épaisseur des pièces ainsi fabriquées. En outre, ce sont également en grande partie ces frottements qui déterminent l'usure, respectivement la dé- térioration de l'outillage. Le problème est d'autant plus important que l'on applique le procédé par extrusion à des matières dont le degré de défor- mation plastique est relativement réduit et se rapproche donc de celui des aciers dont sont généralement fabriqués les matrices et les poinçons.
Pour ces différentes raisons, on a déjà préconisé de faire pré- céder l'opération d'extrusion par une préparation des surfaces de contact entre les outils et le métal déformé en vue d9essayer de réduire le coeffi- cient de frottement entre elles.
Un premier moyen consiste à traiter superficiellement lesdites surfaces de contact de manière à les recouvrir d'une couche de phosphate.
On a également préconisé Inapplication préalable, sur les outils, de graphi- te. Néanmoins, ces procédés qui ont pu être jugés satisfaisants pour l'ex- trusion à froid ou à température relativement basse, se sont révélés absolu- ment inopérents pour 1?extrusion à chaud. Dans ce dernier cas, on a préco- nisé, pour des températures atteignant 700 C, l'emploi d'un mélange de gra- phite et d9huile minérale. Or, cette dernière présente un point d'inflamma- tion voisin de 280 C, d'une telle manière qu9au-dessus de cette température
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critique, ce mélange est peu efficace car 1-'huile brûle et dépose sur les outillages de? résidus de sa combustion ainsi que du graphite.
La pratique a enseigné que l'emploi de tel mélange ne pouvait pas être envisagé sérieuse- ment pour des déformations plastiques dans lesquelles la température des sur- faces en présence, respectivement des outils et du métal déformé, dépassait au maximum 350 C. Au-dessus de cette température, on a constaté que le graphi- te ne coulant pas reste accumulé aux endroits où il a été fixé lors de la combustion de l'huile et, par ce fait, seules certaines zones des surfaces préalablement enduites se trouvent lubrifiées, tandis que les autres sont pra- tiquement sèches.
Or, dans le travail de déformation plastique des métaux à chaud, les températures d'exécution sont infiniment variables et peuvent être sensi- blement plus élevées que les limites qui viennent d'être citées.
Pour pouvoir réaliser, par déformation plastique à chaud, présen- tant par ailleurs des avantages incontestables des pièces au moins semblables à celles obtenues par 1?extrusion à froid, il est nécessaire d'introduire un procédé auxiliaire capable de réduire suffisamment les efforts de frottement sur les surfaces de contact entre les outils et le métal en mouvement.
La présente invention concerne un tel procédé auxiliaire relati- vement simple et économique, capable d'être industrialisé et permettant, en tout cas, de produire, par déformation plastique à chaud, des pièces au moins égales à celles généralement produises par extrusion à froid. Ce procédé consiste substantiellement à interposer, entre toutes ou une partie des sur- faces de contact entre l'outillage et le métal en mouvement, une épaisseur d'une matière, respectivement d'un autre métal ou composé métallique, indé- pendante desdites surfaces de contact et capable de se mouvoir indépendamment de ces dernières. Ce métal ou ce composé métallique doit obligatoirement pré- senter,par rapport aux surfaces de contact des outils,
un coefficient de frottement moindre que présente le métal travaillé par rapport aux mêmes sur- faces de contact.
Préférablement, ce métal ou composé métallique interposé pré- sentera un point de fusion voisin de la température de chauffe des lopins à travailler. Il en résulte que ledit métal interposé doit être capable de se déformer plastiquement sous une pression inférieure à celle qui est nécessai- re pour la déformation plastique du métal du lopin travaillé. Les avantages du procédé fe comprennent aisément en considérant le processus qui se dévelop- pe lors de Inapplication de l'effort mécanique nécessaire au travail du lo- pin. En effet, par sa constitution même, le métal interposé sous l'effet de ladite sollicitation mécanique, prend rapidement la température du lopin chauffé sur lequel il est fortement pressé.
Par ce fait, le métal interpo- sé est rapidement amené près de son point de fusion, ce qui réduit, dans de fortes proportions, sa résistance de frottement.
En fait, ledit métal d'appoint, interposé entre la matière à travailler et les outils étant soumis aux mêmes pressions que ladite matière à travailler, se déforme plastiquement avant cette dernière en cheminant dans les espaces de moindre résistance favorisant, par le fait même, le glissement relatif de la matière travaillée par rapport aux outils.
Le métal ou le composé métallique interposé se présentera géné- ralement à 1?état solide sous forme de feuille, poudre, grenaille, pâte ou autre, le métal étant appliqué seul ou en mélange, en suspension, en combi- naison ou sous toute autre forme, pour autant qu'il soit interposé entre les outils et la matière à travailler, c'est-à-dire indépendamment de ces surfa- ces
Il est ainsi possible d'appliquer le procédé, objet de l'inven- tion, sous des formes industrielles très différentes lesquelles seront appro- priées aux outillagesaux pièces et aux matières traitées.
A simple titre d'exemple, sans aucun caractère limitatif, un mo-
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de particulier d'exécution est décrit plus en détai. -1-après en se référant aux dessins annexésdans lesquels
Les figures 1 et 2 schématisent, aussi sommairement que possible, le procédé objet de l'invention;
les figures 3 - 4 - 5 et 6 représentent schématiquement quatre positions caractéristiques d'un dispositif appliquant le procédé de 19inven-
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Suivant les figures 1 et 2, on constate que, conformément à l'in- vention, le procédé consiste à disposer, dans la matrice 1 logeant le lopin 2 et recevant le poinçon 3, des éléments intercalaires ¯4-5 en un métal ou un composé métallique ou en toute autre matière appropriée telle que sa résistan- ce au filage, respectivement à l'extrusion, soit moindre que celle de la ma- tière dont est constitué ledit lopin 2 et,par conséquent aussi, la matrice 1 et le poinçon 3.
Cet apport est tel qu'entre les surfaces de contact ou du lopin 2 d9une part et de la matrice 1 et le poinçon 3 d'autre part, est in- terposée, une partie de celles-ci, une couche de ladite matière d'appoint ca- pable de réduire les efforts de frottement entre la matière travaillée et la surface adjacente des outils. Suivant l'exeple des figures 3 à 6, un dispo- sitif capable d9appliquer automatiquement le procédé, objet principal de l'invention consiste à combiner la matrice 1 avec un apport automatique "pas- à-pas" d'une bande 6 d'une matière, généralement un métal, répondant aux conditions du procédé.
A cet effet, ladite matrice 1 présente un passage 7 prolongé de part et d'autre, respectivement, par une entrée évasée 8 et une sortie analogue 9 en vue de permettre le déplacement "pas-à-pas" de ladite bande d'appoint 6. Celle-ci présente une largeur au moins égale au diamè- tre de la chambre 10 de la matrice destinée à recevoir le lopin à travailler 2.
Dans l'exemple illustré, le poinçon 3 présente, en bout, un profil en creux 11 et le rond de la matrice est constitué par la tête 12 d'un poinçon extracteur 13. La bande d'appoint 6 est délivrée par un méca- nisme (non représenté) d'un type quelconque capable de déplacer ladite ban- de opportunément de mouvements successifs dont l'amplitude est au moins éga- le au diamètre de ladite chambre 10 de la matrice. Ces mouvements seront subséquents à chaque pénétration du poinçon 3 dans ladite matriceo Au dé- parte le dispositif se trouve dans la position représentée sommairement à la figure 3, la bande 6 obstruant la partie supérieure de la chambre 10, le poinçon.12-13, en position basse en vue de former le fond de ladite chambre 10 et le poinçon 3. en position haute.
Ledit poinçon 3, est alors abaissé pour pénétrer dans la chambre 10 de la matrice. Dans sa trajectoire, il ren- contre la partie correspondantede la bande 6 qu'il cisaille, découpant ain- si une pastille ± qui coiffe la tête 12 du poinçon extracteur 13. Le poin- çon 3 est ramené en position haute en sorte que le dispositif se trouve alors dans la position schématisée à la figure 4. Le lopin à travailler 2 est ensuite introduit dans la chambre 10 de la matrice et vient reposer sur la pastille 2 posée elle-même sur la tête 12 dudit poinçon extracteur 130 La bande 6 est avancée d'un nouveau "pas", le dispositif étant alors dans la position représentée sommairement à la figure 5.
Le poinçon 3 est alors déplacé pour solliciter fermement ledit lopin 2 de la manière usuelle afin de déformer le métal par extrusion. Avant de solliciter le lopin 2, le poinçon 3 a découpé à nouveau une pastille ¯4 qui s'interpose donc entre le poinçon et le lopin et, poursuivant sa course, ledit poinçon agit à la fois sur le lopin et sur les deux pastilles d'appoint 4-5. On obtient ainsi qu'entre le métal travaillé et les outils formés par la matrice 1 et le poin- çon extracteur 12-13, est interposée une épaisseur dudit métal d'appointpro- venant de la bande 6.
Ultérieurement, le poinçon 1 est ramené en position haute et la pièce 14 qui vient d'être façonnée par déformation plastique est extraite par le déplacement approprié du poinçon extracteur 12-13.
Cette disposition n'est évidemment donnée qu'à simple titre d'exemple et elle sera appropriée chaque fois à la nature et à l'état phvsi-
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que de la matière d'appoint interposée entre les outils et les lopins à tra- vaillero
L'invention s'étend à ces dispositifs et aux machines qui en sont équipées.
REVENDICATIONS.
1) Procédé pour faciliter le travail des métaux par déformation plastique à chaud et moyens similaires, caractérisé en ce qu'il consiste à interposer, entre toutes ou une partie des surfaces de contact entre l'outil- lage et le métal travaillé, une matière métallique dont la empérature de fu- sion est voisine de celle à laquelle s9effectue le travail d'extrusion ou similaire.
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METHOD AND DEVICE FOR FACILITATING THE WORKING OF METALS BY EXTRUSION AND
SIMILAR MEANS.
In all metalworking processes by plastic deformation such as extrusion or similar means, a relatively considerable pressure is applied to the material so that it deforms as it travels between a punch and a die. The pressure in play is all the more considerable in that it must not only produce the deformation of the material in the relatively small space between said punch and die, but also overcome the extremely important friction which develops. lop between the moving metal and the relatively fixed walls delimiting the space in which this movement occurs.
To a certain extent, it is these frictional resistances which significantly limit the results obtainable and, in particular, the length and thickness of the parts thus manufactured. In addition, it is also largely this friction which determines the wear, respectively the deterioration of the tooling. The problem is all the more important as one applies the process by extrusion to materials whose degree of plastic deformation is relatively small and therefore approaches that of the steels from which dies and punches are generally made.
For these various reasons, it has already been recommended to precede the extrusion operation by preparing the contact surfaces between the tools and the deformed metal in order to try to reduce the coefficient of friction between them.
A first means consists in superficially treating said contact surfaces so as to cover them with a layer of phosphate.
We also recommended the prior application, on the tools, of graphics. However, those processes which may have been found satisfactory for cold or relatively low temperature extrusion have been found to be completely inoperable for hot extrusion. In the latter case, the use of a mixture of graphite and mineral oil has been recommended for temperatures up to 700 ° C. However, the latter has an ignition point close to 280 C, in such a way that above this temperature
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Critically, this mixture is not very effective because 1-'oil burns and deposits on the tools of? combustion residues as well as graphite.
Practice has taught that the use of such a mixture could not be seriously considered for plastic deformations in which the temperature of the surfaces in the presence, respectively of the tools and of the deformed metal, exceeded at most 350 C. Au- above this temperature, it has been observed that the non-flowing graphite remains accumulated in the places where it was fixed during the combustion of the oil and, as a result, only certain areas of the previously coated surfaces are lubricated, while the others are almost dry.
However, in hot metal plastic deformation work, the execution temperatures are infinitely variable and can be significantly higher than the limits just mentioned.
In order to be able to produce, by hot plastic deformation, moreover having undeniable advantages, parts at least similar to those obtained by cold extrusion, it is necessary to introduce an auxiliary process capable of sufficiently reducing the friction forces. on contact surfaces between tools and moving metal.
The present invention relates to such a relatively simple and economical auxiliary process, capable of being industrialized and making it possible, in any case, to produce, by hot plastic deformation, parts at least equal to those generally produced by cold extrusion. This process consists substantially in interposing, between all or part of the contact surfaces between the tool and the moving metal, a thickness of a material, respectively of another metal or metal compound, independent of said surfaces. contact and able to move independently of them. This metal or this metallic compound must present, with respect to the contact surfaces of the tools,
a lower coefficient of friction exhibited by the metal worked with respect to the same contact surfaces.
Preferably, this interposed metal or metal compound will have a melting point close to the heating temperature of the plots to be worked. As a result, said interposed metal must be capable of plastically deforming under a pressure lower than that required for plastic deformation of the metal of the worked piece. The advantages of the process are easily understood by considering the process which develops upon the application of the mechanical force necessary for the work of the log. Indeed, by its very constitution, the metal interposed under the effect of said mechanical stress quickly takes the temperature of the heated piece on which it is strongly pressed.
As a result, the interposed metal is rapidly brought close to its melting point, which greatly reduces its frictional resistance.
In fact, said additional metal, interposed between the material to be worked and the tools being subjected to the same pressures as the said material to be worked, deforms plastically before the latter by moving through the spaces of least resistance, thereby promoting, by the same fact, the relative sliding of the worked material compared to the tools.
The metal or metal compound interposed will generally be present in the solid state in the form of a sheet, powder, shot, paste or the like, the metal being applied alone or as a mixture, in suspension, in combination or in any other form. shape, as long as it is interposed between the tools and the material to be worked, that is to say independently of these surfaces
It is thus possible to apply the process, object of the invention, in very different industrial forms which will be appropriate to the tooling, parts and materials treated.
By way of example, without any limiting nature, a
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particular execution is described in more detail. -1-after with reference to the accompanying drawings in which
Figures 1 and 2 schematically, as summarily as possible, the method of the invention;
Figures 3 - 4 - 5 and 6 schematically represent four characteristic positions of a device applying the method of 19inven-
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According to FIGS. 1 and 2, it can be seen that, in accordance with the invention, the method consists in placing, in the die 1 housing the billet 2 and receiving the punch 3, intermediate elements ¯4-5 made of a metal or a metallic compound or any other suitable material such that its resistance to spinning, respectively to extrusion, is less than that of the material of which said billet 2 is made and, consequently also, the matrix 1 and the punch 3.
This contribution is such that between the contact surfaces or the blank 2 on the one hand and the die 1 and the punch 3 on the other hand, is interposed a part of these, a layer of said material. additive capable of reducing the friction forces between the material being worked and the adjacent surface of the tools. Following the example of FIGS. 3 to 6, a device capable of automatically applying the method, the main object of the invention consists in combining the matrix 1 with an automatic "step-by-step" supply of a strip 6 of a material, generally a metal, meeting the conditions of the process.
For this purpose, said die 1 has a passage 7 extended on either side, respectively, by a flared inlet 8 and a similar outlet 9 in order to allow the "step-by-step" movement of said extra strip. 6. This has a width at least equal to the diameter of the chamber 10 of the die intended to receive the piece to be worked 2.
In the example illustrated, the punch 3 has, at the end, a hollow profile 11 and the circle of the die is formed by the head 12 of an extractor punch 13. The additional strip 6 is delivered by a mechanism. nism (not shown) of any type capable of displacing said band of successive movements, the amplitude of which is at least equal to the diameter of said chamber 10 of the matrix. These movements will be subsequent to each penetration of the punch 3 into said die. At the start, the device is in the position shown briefly in FIG. 3, the strip 6 obstructing the upper part of the chamber 10, the punch. 12-13, in the low position in order to form the bottom of said chamber 10 and the punch 3. in the high position.
Said punch 3 is then lowered to enter the chamber 10 of the die. In its trajectory, it meets the corresponding part of the strip 6 which it shears, thus cutting out a pellet ± which covers the head 12 of the extractor punch 13. The punch 3 is brought back to the upper position so that the The device is then in the position shown diagrammatically in FIG. 4. The billet to be worked 2 is then introduced into the chamber 10 of the die and comes to rest on the pellet 2 itself placed on the head 12 of said extractor punch 130 The strip 6 is advanced a new "step", the device then being in the position shown briefly in Figure 5.
The punch 3 is then moved to firmly urge said slug 2 in the usual manner in order to deform the metal by extrusion. Before requesting the billet 2, the punch 3 again cut a pellet ¯4 which is therefore interposed between the punch and the blank and, continuing its course, said punch acts both on the blank and on the two pellets d 'supplement 4-5. It is thus obtained that between the worked metal and the tools formed by the die 1 and the extractor punch 12-13, there is interposed a thickness of said make-up metal coming from the strip 6.
Subsequently, the punch 1 is returned to the upper position and the part 14 which has just been shaped by plastic deformation is extracted by the appropriate movement of the extractor punch 12-13.
This provision is obviously given only as an example and it will be appropriate each time to the nature and the phvsi-
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only additional material interposed between the tools and the plots to be worked
The invention extends to these devices and to the machines which are equipped with them.
CLAIMS.
1) Process for facilitating the working of metals by hot plastic deformation and similar means, characterized in that it consists in interposing, between all or part of the contact surfaces between the tool and the worked metal, a material metal whose melting temperature is close to that at which the extrusion work is carried out or the like.