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PROCEDE DE FABRICATION DE CORPS CREUX PAR FILAGE A LA PRESSE.
La présente invention a pour but le filage à la presse de corps creux de toutes dimensions, à partir d'un bloc de métal de toute nature.
Il est déjà connu de fabriquer des corps creux à partir de pastilles de métal, notamment par les procédés de filage connus sous le nom de "filage au choc" et "procédé Hooker".
Ces procédés sont basés sur le phénomène suivant lequel un métal comprimé dans un conteneur cylindrique, au moyen d'un poinçon, -reflue parallèlement à l'axe du poinçon. Mais leur application n'est possible qu'à des métaux ou alliages faciles à déformer, tels que l'aluminium et ses alliages, l'étain, le cuivre et les laitons.
D'après le procédé Hooker, on prend des pastilles de métal et on les file à grande vitesse au moyen de presses mécaniques, au lieu des presses hydrauliques habituellement utilisées dans-les opérations de filage.
Ce mode de filage diffère du filage normal des métaux par les deux caractères essentiels suivants : - le métal est introduit dans la presse à la température ambiante et il ne se produit pas d'augmentation importante de la température au cours des opérations. Les produits que l'on obtient sont écrouis et leurs propriétés sont liées à cette qualité ; - on effectue les opérations à une vitesse élevée et sur des masses de métal relativement faibles.
Ce procédé convient bien en général pour les petits articles tubulaires en-ou-,*ivre,, laiton ou aluminium. Il est particulièrement justifié lorsqu'il s'agit de fabriquer un grand nombre de pièces de manie dimension, par exemple des douilles de cartouches en laiton 70 x 30.
Mais, on ne fabrique guère, par ce procédé, de tubes dont le diamètre soit supérieur à 12 mm.
Dans ce cas, on a fait appel jusqu'à présent, à un procédé
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opérant le filage au choc. On utilise une filière ou conteneur à base pleine dans lequel on place un lingot plat de métal. Le poinçon compresseur est droit et le métal comprimé reflue le long du poinçon, parallèlement à son axe.
Ce procédé est avantageusement utilisé pour la fabrication d'objets de grande longueur, par rapport au diamètre. Il est utilisé pour la fabrication d'articles en aluminium qui nécessitent généralement des opérations complémentaires de formage.
Le diamètre extérieur des objets fabriqués peut atteindre 100 mm.
Ce procédé a reçu une importante application dans la fabrication des tubes souples, tels que les tubes pour 'pactes dentifrices, couleurs, lait condensé, en étain, en plomb ou en alliages étain-plomb.
D'une façon générale, les procédés connus ne permettent de travailler avec rapidité, sans s'écarter particulièrement de la température ordinaire, que les métaux relativement faciles à déformer, pour façonner des corps creux de dimensions restreintes.
Dès que l'on cherche à augmenter les dimensions des produits filés, ou à travailler des métaux plus durs, tels que l'acier, on se heurte à une augmentation notable de l'effort à fournir et on ne trouve plus d'aciers suffisamment résistants pour constituer les outillages.
On a tenté de tourner ces difficultés en chauffant préalablement le métal à transformer, mais on a constaté alors que l'outillage subissait des usures prohibitives.
Conformément à la présente invention, on a trouvé, grâce aux travaux de MM. Jacques SEJOURNET et Jean BUFFET, des moyens de remédier aux inconvénients ci-dèssus rappelés et permettant une fabrication industrielle de corps creux en métaux de toute nature et aussi bien de petites que de grandes dimensions.
La présente invention a pour objet un procédé de façonnage à la presse, à chaud, de corps creux à partir d'un disque ou d'une pastille de métal à transformer, consistant à chauffer, pour le rendre plus malléable, ledit métal à transformer, à l'enrober, au moins partiellement, d'un ma tériau-de nature vitreuse susceptible de passer à l'état visqueux à la température à laquelle le métal a été porté pour le travailler, à l'introduire dans un conteneur fermé à une extrémité, et à le comprimer au moyen d'un poinçon de manière à faire refluer le métal parallèlement à l'axe dudit poingon.
On a constaté que, conformément à l'invention, le métal comprimé reflue dans un sens exactement opposé à celui de la compression, le métal remontant ainsi le long du poinçon, même dans les cas où la forme intérieure du conteneur n'est pas cylindrique. Le conteneur peut donc se présenter intérieurement sous toutes formes désirables à l'exception de celles qui sont incompatibles avec la remontée du métal.-:
En choisissant convenablement la forme du conteneur, il est possible d'obtenir après perçage une ébauche de diamètre intérieur constant, la forme de la surface extérieure étant connue à l'avance.
On-peut, par exemple, utili ser un conteneur creusé en forme d'entonnoir, ou conteneur tronconique, ce qui conduit à l'obtention de corps creux de section intérieure constante, tandis que la section extérieure décroît de l'extrémité ouverte à l'extrémité fermée.
La caractéristique principale du présent procédé est de réaliser une déformation régulière du métaln même des aciers les plus résistants à la déformation, grâce aux opérations essentielles de chauffage etde compression en présence d'un matériau vitreux. L'action combinée de ces deux moyens permet d'obtenir des résultats remarquables autant par la variété des métaux utilisables, que par la gamme étendue des dimensions des corps creux façonnés et de leurs formes, ainsi que par la facilité avec laquelle le processus se déroule. Tout se passe comme si le matériau vitreux jouait le ro-
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le d'isolant et de lubrifiant à la température de travail.
La mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention s'effec- tue avantageusement en plaçant du matériau vitreux dans le fond du-conteneur.
On introduit ensuite la pastille de métal chauffé et on interpose encore du matériau vitreux entre ladite pastille et le poinçon, avant l'opération.
L'expérience a montré que les matériaux vitreux peuvent être mis en oeuvre, soit à l'état de masses solides, de forme préalablement conformée à celle de la pièce ou des outillages,et d'épaisseur mince, soit sous forme de poudres ou de fibres.
D'une façon générale, il est préféréable de choisir des maté- riaux n'attaquant pas chimiquement le-métal à transformer et possédant un bon pouvoir mouillant.
De nombreuses compositions peuvent être recommandées. Elles donnent de bons résultats lorsque leur viscosité n, exprimée en poises, est telle que I < log n < 2.5 à la température d'utilisation. De plus, il est avan- tageux que la variation de viscosité au voisinage de la température d'utilisation soit faible.
Ainsi, par exemple, le verre à vitre ordinaire at les divers laitiers métalliques donnent de bons résultats pour la transformation de l'acier à 1.220 C, conformément au présent procédé.
On donne ci-dessous à titre d'exemple une composition de verre recommandée pour des températures de transformation comprises entre 1150 et 1330 C.
Si 0 61.5
B2 03 1.1
Al2 o3 + Fe2 o3 4.2
Cao 14
Mgo 4
Na2o 14
Divers 1. 2
En travaillant conformément au procédé objet de l'invention, on évite d'opérer rapidement et brutalement comme c'est le cas, par exemple, pour le procédé au choc.
Les corps creux obtenus présentent des surfaces interne et externe régulières et sans défaut; l'allongement est le morne sur tout le pourtour de l'objet; les outillages s'échauffent peu, leur usure est négligeable et la force requise pour assurer la déformation est considérablement diminuée.
A titre d'exemple, on décrira ci-après un mode de réalisation du procédé conforme à l'invention, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est une vue en coupe schématique d'une filière ou cas- teneur fermé à sa base et d'un poinçon correspondant, montrant les endroits recouverts de matériau vitreux.
Fig. 2 est une vue en coupe d'une pastille de métal enrobée de matériau vitreux.
Fig. 3 est une vue en coupe montrant la filière, le poinçon et la pièce façonnée, en fin d'opération.
Fig. 4 est une vue en coupe d'une filière de forme intérieure tronconique.
La filière 1 présente un alésage interne 2 cylindrique. Sur le fond de cet alésage, on a placé une couche 3 de matériau vitreux, par exemple un verre de la composition indiquée plus haut. L'alésage 2 présente, à sa partie supérieure un évasement 4 permettant un décollement plus aisé du
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métal.
Le poinçon 5 est muni d'un nez de poinçon 6, sous la surface antérieure duquel on place également une couche 7 de matériau vitreux.
La pièce de métal chauffée à transformer, ou pastille 8, est également enrobée de matériau vitreux- 9.
On introduit alors la pièce 8 ainsi préparée dans la filière 1 et on applique le poinçon sur la pastille en comprimant progressivement. On obtient ainsi le corps creux 10 parfaitement cylindrique.
La figure 4 montre une pastille 8 de métal à transformer de forme tronconique épousant sensiblement la forme intérieure de la filière 1. On a représenté en trait interrompu, l'ébauche 11 du corps creux que l'on obtient en utilisant une filière de cette forme, le poinçon utilisé étant le même que celui représenté à la figure 1.
Pour mettre en oeuvre le procédé objet de la présente invention, on opère, par exemple, de la façon indiquée ci-après pour le fa- çonnage d'une billette d'acier au carbone de 112 mm de diamètre et 100 mm de longueur.
Un conteneur cylindrique de 114 mm de diamètre a été préchauffé vers 500 C. On y a introduit la billette, préalablement préchauffée dans un bain de sel à 1300 C et ensuite enroulée dans un tissu de verre, et on l'a façonnée avec un poinçon de 104 mm de diamètre à son extrémité.
Avant d'opérer le façonnage, on a interposé une plaque de verre entre la face antérieure du poinçon et la billette.
Cette opération a demandé une pression de 38 kg/mm2 correspondant à un effort de 300 tonnes. Le métal de la billette a reflué le long du poinçon d'une longueur d'environ 300 mm.
On a ainsi obtenu un corps creux cylindrique d'environ 104 mm de section interne et 300 mm de long.
REVENDICATIONS.
1. - Un procédé de fabrication de corps métalliques creux par compression d'un bloc de métal dans un conteneur fermé à sa base, caractérisé en ce qu'on chauffe d'abord la pièce de métal à transformer, sous forme d'une pastille ou d'un disque afin de la rendre plus malléable, on l'enrobe ensuit, au moins partiellement, d'un matériau de nature vitreuse, susceptible de passer à l'état visqueux à la température à laquelle le métal a été porté pour le travailler, on l'introduit dans un conteneur fermé à une extrémité, et on applique une pression régulière sur la pièce de métal ainsi préparée, de manière à faire refluer le métal parallèlement à l'axe de compression.
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PROCESS FOR MANUFACTURING HOLLOW BODIES BY PRESS SPINNING.
The object of the present invention is the press extrusion of hollow bodies of all sizes, from a block of metal of any kind.
It is already known to manufacture hollow bodies from metal pellets, in particular by the spinning processes known under the name of “impact spinning” and “Hooker process”.
These methods are based on the phenomenon whereby a metal compressed in a cylindrical container, by means of a punch, reflects parallel to the axis of the punch. But their application is only possible to metals or alloys which are easy to deform, such as aluminum and its alloys, tin, copper and brass.
According to the Hooker process, metal pellets are taken and spun at high speed using mechanical presses, instead of the hydraulic presses usually used in spinning operations.
This spinning method differs from normal metal spinning by the following two essential characteristics: - the metal is introduced into the press at ambient temperature and no significant increase in temperature occurs during operations. The products which are obtained are hardened and their properties are linked to this quality; - The operations are carried out at a high speed and on relatively small masses of metal.
This process is generally well suited for small tubular articles made of-or-, * drunk, brass or aluminum. It is particularly justified when it comes to manufacturing a large number of mania dimension parts, for example 70 x 30 brass cartridge cases.
However, hardly any tubes with a diameter greater than 12 mm are manufactured by this process.
In this case, we have hitherto used a process
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impact spinning. A die or solid base container is used in which a flat metal ingot is placed. The compressor punch is straight and the compressed metal flows back along the punch, parallel to its axis.
This method is advantageously used for the manufacture of objects of great length, relative to the diameter. It is used for the manufacture of aluminum articles which generally require additional forming operations.
The outer diameter of artifacts can reach 100 mm.
This process has received significant application in the manufacture of flexible tubes, such as tubes for dentifrices, colors, condensed milk, tin, lead or tin-lead alloys.
In general, the known methods only allow working with rapidity, without particularly deviating from ordinary temperature, metals that are relatively easy to deform, in order to shape hollow bodies of small dimensions.
As soon as one seeks to increase the dimensions of extruded products, or to work harder metals, such as steel, one comes up against a notable increase in the force to be provided and one no longer finds sufficient steels. resistant to constitute the tools.
An attempt was made to overcome these difficulties by previously heating the metal to be transformed, but it was then found that the tooling was subject to prohibitive wear.
In accordance with the present invention, it has been found, thanks to the work of MM. Jacques SEJOURNET and Jean BUFFET, means of remedying the drawbacks mentioned above and allowing industrial manufacture of metal hollow bodies of all kinds and both small and large.
The present invention relates to a process for hot-pressing a hollow body from a disc or a pellet of metal to be transformed, consisting in heating, to make it more malleable, said metal to be transformed. , to coat it, at least partially, with a vitreous material capable of passing into the viscous state at the temperature to which the metal has been brought to work, to introduce it into a closed container at one end, and to compress it by means of a punch so as to cause the metal to flow back parallel to the axis of said punch.
It has been found that, in accordance with the invention, the compressed metal flows back in a direction exactly opposite to that of the compression, the metal thus rising up along the punch, even in cases where the internal shape of the container is not cylindrical. . The container can therefore be presented internally in any desirable form except those which are incompatible with the rise of the metal.
By suitably choosing the shape of the container, it is possible to obtain, after drilling, a blank of constant internal diameter, the shape of the external surface being known in advance.
We can, for example, use a hollow container in the form of a funnel, or frustoconical container, which leads to obtaining hollow bodies of constant internal section, while the external section decreases from the open end to the end. 'closed end.
The main characteristic of the present process is to achieve a regular deformation of the metal even of the most resistant to deformation steels, thanks to the essential heating and compression operations in the presence of a vitreous material. The combined action of these two means makes it possible to obtain remarkable results as much for the variety of metals that can be used, as for the wide range of dimensions of the shaped hollow bodies and their shapes, as well as for the ease with which the process takes place. . Everything happens as if the vitreous material played the ro-
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the insulation and lubricant at working temperature.
The method according to the invention is advantageously carried out by placing glassy material in the bottom of the container.
The heated metal pellet is then introduced and further vitreous material is interposed between said pellet and the punch, before the operation.
Experience has shown that vitreous materials can be used, either in the form of solid masses, of a shape previously conformed to that of the part or tools, and of thin thickness, either in the form of powders or fibers.
In general, it is preferred to choose materials which do not chemically attack the metal to be transformed and which have good wetting power.
Many compositions can be recommended. They give good results when their viscosity n, expressed in poises, is such that I <log n <2.5 at the temperature of use. In addition, it is advantageous that the variation in viscosity in the vicinity of the operating temperature is small.
Thus, for example, ordinary window glass and the various metal slags give good results for the processing of steel at 1.220 C according to the present process.
By way of example, a glass composition recommended for processing temperatures of between 1150 and 1330 C. is given below.
If 0 61.5
B2 03 1.1
Al2 o3 + Fe2 o3 4.2
Cao 14
Mgo 4
Na2o 14
Miscellaneous 1. 2
By working in accordance with the method which is the subject of the invention, one avoids operating rapidly and suddenly as is the case, for example, for the impact method.
The hollow bodies obtained have internal and external surfaces that are regular and flawless; the aspect ratio is the bleak all around the object; the tools heat up little, their wear is negligible and the force required to ensure the deformation is considerably reduced.
By way of example, an embodiment of the method according to the invention will be described below, with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 is a schematic sectional view of a die or caster closed at its base and of a corresponding punch, showing the places covered with vitreous material.
Fig. 2 is a sectional view of a metal pellet coated with vitreous material.
Fig. 3 is a sectional view showing the die, the punch and the shaped part, at the end of the operation.
Fig. 4 is a sectional view of a die of frustoconical interior shape.
The die 1 has a cylindrical internal bore 2. On the bottom of this bore, a layer 3 of vitreous material has been placed, for example a glass of the composition indicated above. The bore 2 has, at its upper part a flare 4 allowing easier separation of the
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metal.
The punch 5 is provided with a punch nose 6, under the front surface of which a layer 7 of vitreous material is also placed.
The heated piece of metal to be transformed, or pellet 8, is also coated with vitreous material 9.
The part 8 thus prepared is then introduced into the die 1 and the punch is applied to the pellet while gradually compressing. The perfectly cylindrical hollow body 10 is thus obtained.
Figure 4 shows a pellet 8 of metal to be transformed in a frustoconical shape substantially matching the internal shape of the die 1. There is shown in broken lines, the blank 11 of the hollow body which is obtained by using a die of this shape. , the punch used being the same as that shown in Figure 1.
To carry out the process which is the subject of the present invention, the procedure is, for example, as indicated below for the shaping of a carbon steel billet 112 mm in diameter and 100 mm in length.
A cylindrical container 114 mm in diameter was preheated to around 500 C. The billet, previously preheated in a salt bath at 1300 C and then rolled up in a glass cloth, was introduced into it, and it was shaped with a punch. 104 mm in diameter at its end.
Before operating the shaping, a glass plate was interposed between the front face of the punch and the billet.
This operation required a pressure of 38 kg / mm2 corresponding to a force of 300 tonnes. The billet metal flowed back along the punch with a length of about 300mm.
There was thus obtained a cylindrical hollow body of approximately 104 mm in internal section and 300 mm in length.
CLAIMS.
1. - A method of manufacturing hollow metal bodies by compressing a block of metal in a container closed at its base, characterized in that the piece of metal to be transformed is first heated, in the form of a pellet or a disc in order to make it more malleable, it is then coated, at least partially, with a material of a vitreous nature, capable of passing into the viscous state at the temperature to which the metal has been brought to the work, it is introduced into a container closed at one end, and regular pressure is applied to the piece of metal thus prepared, so as to cause the metal to flow back parallel to the compression axis.