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PROCEDE D'EXTRUSION DE PIECES DE FORME CONIQUE.
On sait que des pièces de forme conique intérieure et extérieure sont réalisables par extrusion à partir d'un trongon cylindrique prélevé dans une barre ou une billetteo Ce tronçon cylindrique est disposé dans un conteneur ou matrice borgne de forme conique correspondant à la forme extérieure de la pièce à réaliser et il est déformé au moyen d'un outil dit poinçon présentant la forme conique intérieure. Ce procédé présente toutefois les inconvénients suivants: il ne permet de réaliser que des formes coniques à parois relativement épaisses ou des formes dont le cône n'est pas trop accentuée On remarque que si on cherche à réaliser des f ormes à paroi relativement plus mince, l'effort à exercer sur le poinçon s'accroît très rapidement et que l'outillage devient incapable de le supporter.
Si l'on cherche à réaliser une forme conique à angle relativement plus ouvert des criques ont tendance à se former à l'extrémité de la partie ouverte de la pièce. En résumé, l'expérience montre que de telles formes ne peuvent être réalisées par ce procédé dès que l'épaisseur de la paroi descend à une certaine valeur pour une certaine ouverture du cône. Il devient nécessaire pour les réaliser d'utiliser des procédés de forge plus complexes nécessitant au moins deux opérations successives et souvent plus.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients.
Elle concerne un procédé de fabrication de pièces coniques creuses comportant la déformation par extrusion d'un élément de départe tel que tronçon de barre ou billette de forme cylindrique ou autre dans une matrice, au moyen d'un poingon, procédé caractérisé par ce que la fabrication comporte une phase d'extrusion de la matière à la f ois dans le sens de déplacement du poinçon, et en sens inverse de ce déplacement, ce qui permet de limiter l'effort sur le poinçon et de réaliser des pièces de faible épaisseur et de forte conicitéo
Suivant une caractéristique de l'invention,
le procédé de fabri-
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cation comporte deux phases successives réalisées sur la même machines une première phase dans laquelle l'élément de départ est déformé suivant une ébauche à parois épaisses par extrusion en sens inverse du déplacement du poinçon, et une deuxième phase dans laquelle les parois de cette ébauche sont amincies par extrusion du métal à la fois dans le sens de déplacement du poinçon et en sens inverse de ce déplacemento
Suivant une autre caractéristique de 1?invention la phase d'extrusion dans les deux sens est suivie dune phase d'éjection de la pièce terminée.
L'invention s'étend également à une machine pour la mise en oeuvre des procédés précédents ou procédés analogues, caractérisée par une matrice conique ouverte aux deux bouts, et par deux poinçons @pposés coaxiaux avec'cette matrice et susceptibles de pénétrer dans cette matrice et de s'en retirer dans des mouvements indépendants l'un de l'autre, ce qui permet de f ormer l'ébauche par pénétration d'un premier poinçon dans la partie de grande ouverture de la matrice conique,le deuxième poinçon obturant l'autre ouverture de cette matrice, puis de réaliser l'extrusion dans les deux sens, par continuation du mouvement du premier poinçon et retrait du deuxième poingono
Suivant une caractéristique de l'invention,
le premier poinçon présente une extrémité conique qui correspond à la forme intérieure de la pièce à réaliser.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la matrice conique présente, du'coté opposé à sa'grande ouverture, une partie cylindrique dans laquelle coulisse le deuxième poingon qui présente une forme cylindrique correspondante.,
L'invention s'étend également aux caractéristiques ci-après décrites et à leurs diverses combinaisons possibles.
Une machine pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention et les produits obtenus, sont représentés à titre d'exemple sur le dessin cijoint, dans lequel:
Les figures 1,2 et 3 sont des vues en coupe axiale de trois formes de pièces coniques réalisableso
La figure 4 est une vue en coupe axiale de la machine avant le déplacement des poinçons.
La figure 5 est une vue en coupe axiale de cette machine après la première phase de travailo
La figure 6 est une vue en coupe axiale de cette machine après la deuxième phase de travailo
La figure 7 est une vue en coupe axiale de la machine en position d'éjection.
La figure 1 représente une pièce présentant une forme conique., intérieurement et extérieurement. La figure 2 une pièce de forme conique intérieurement et extérieurement se prolongeant par une partie de forme cylindrique extérieurement du côté fermé et par une partie de forme cylindrique intérieurement et extérieurement du côté ouverto La figure 3 représente une pièce analogue dans laquelle la forme intérieure n'est plus exactement conique, mais présente une légère courbure de la génératrice de révolution.
La figure 4 représente la machine en position, au début de l'opération. 1 est un conteneur ou matrice fixée au bâti fixe 2 d'une presse hydraulique par une bague filetée 30 La matrice 1 est alésée sur toute sa hauteur. De bas en haut, cet alésage est d'abord cylindrique 4 à un diamètre correspondant au plus grand diamètre extérieur de la pièce à réaliser.
Audessus l'alésage est conique 5 et présente la forme de la partie conique extérieure de la pièce à réaliser; à la partie supérieure l'alésage est cy-
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lindrique 6 et correspond au plus petit diamètre extérieur de cette p ièceo
7 est un poingon solidaire de l'organe mobile inférieur de la presse. Il est fixé à cet organe tel que coulisseau 8 par un écrou fileté 9 vissé dans ce coulisseau 8 et s'appliquant sur l'embase 10 en forme d'épaulement du poinçon 7. Cepoincon 7 est formé d'un fût cylindrique Il se terminant à son extrémité supérieure par une partie de forme conique 12. La partie cylindrique 11 est au diamètre le plus grand de la f orme intérieure de la pièce à réaliser et la forme conique est identique à la forme conique intérieure de cette pièce.
13 est un poingon solidaire du mouvement de presse supérieur.Il est fixé au coulisseau 14 de ce mouvement par un écrou fileté 15 vissé dans ce coulisseau 14 et appliqué sur l'embase 16 en forme d'épaulement de ce poincon supérieur 13. Le poinçon 13 est cylindrique et présente un diamètre tel qu'il puisse coulisser avec un jeu minime dans l'alésage cylindrique supérieur 6 de la matrice 1.
La forme de départ est un tronçon de rondin 17 cylindrique ou de toute autre forme, prélevé soit dans une billette, soit dans une barre laminée ou filée à la presse suivant le métal mis en oeuvre. Son diamètre est intermédiaire entre le grand et le petit alésage du conteneur. Ce rondin est préalablement chauffé, si l'extrusion doit avoir lieu à chaud et convenablement lubrifié. Dans le cas de travail à chaud, la matrice 1 est également chauffée de préférence par un système de chauffe électrique enveloppant et schématisé en 180
Le processus de fabrication est le suivant :
Les organes de la machine sont au départ dans la position de la figure 4. Le poinçon 7 est à sa position basse laissant un dégagement convenable en-dessous de la matrice 1.
Le poingon supérieur 13 est également à sa position basse de telle façon que son extrémité soit engagée partiellement dans l'alésage conique 5 de cette matriceo Cette position est réglée par une butée vers le bas non représentéeo
Le rondin 17 est placé dans le dégagement réservé entre matrice 1 et poinçon 7 bien centré sur l'axe de ces organeso Le mouvement de presse inférieur est actionné vers le haut. Le poinçon 7 repousse vers le haut le rondin 17, l'introduit dans l'alésage de la matrice et le force dans l'alésage conique de cette dernière. Le mouvement du poinçon vers le haut se poursuivant,le produit remplit l'alésage conique dont il prend la forme et vient buter sur l'extrémité inférieure du poinçon supérieur 13.
L'extrusion du métal se produit alors, la matière descendant en sens inverse du mouvement du poinçon 7 qui, en fin de cette première phase de l'opération, occupe la position de la figure 5. Le produit obtenu 19 a une forme correspondante à ce qui est réalisable par extrusion inverse dans une matrice borgne. La paroi limitée par les formes coniques intérieures et extérieures est relativement épaisse. Dans cette première phase le poinçon 13 reste immobile et maintenu vers le bas par l'effort réalisé par le pot de presse supérieur . Cet effort doit être réglé en conséquence.
Dans la deuxième phase de l'opération, le poinçon supérieur 13 est actionné jusqu'à sa position haute telle qu'il est représenté sur la figure 6. Dans cette position, le poinçon supérieur est juste engagé par son extrémité dans l'entrée de l'alésage supérieur de la matrice. Le poinçon 7 est de nouveau actionné vers le haut pour finalement occuper sa position haute représentée à la figure 60 Au cours de ce deuxième mouvement, le poinçon inférieur 7 produit une double extrusion de la matières une partie de la matière de la paroi se déplace vers le haut en extrusion directe dans le sens du mouvement du poinçon 7, tandis qu'une autre partie se déplace vers le bas en extrusion inverse dans le sens contraire du mouvement de ce poinçon 7.
Finalement la matière occupe l'espace libre entre le poinçon et la matrice, le produit 20 épousant intérieurement exactement la forme du poinçon 7.
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La figure 7 montre la phase d'extraction du produite Le poinçon inférieur 7 a été actionné vers le bas jusqu'à sa position initiale. Le poincon supérieur 13 a été ensuite actionné également vers le bas jusqu'à sa position initiale provoquant 1?extraction hors du conteneur du produit 200
Le procédé et la machine ci-dessus décrits permettent de réaliser les avantages techniques suivants
1 ) La première phase produit par extrusion inverse une ébauche qui est amincie dans la deuxième phase par une double extrusion directe et inverse. On peut ainsi réaliser sur la même machine et dans une seule opération en deux phases, une pièce mince dont la conicité est accentuée.
2 ) L'extrusion dans les deux sens permet de limiter l'effort sur le poinçon, car la matière s'écoule devant le poinçon en même temps que sur les côtés de ce dernier.
3 ) La machine permet de travailler à des températures moindres que celles habituellement employées.
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PROCESS FOR EXTRUSION OF CONICAL SHAPED PARTS.
It is known that parts of inner and outer conical shape can be produced by extrusion from a cylindrical section taken from a bar or a billet. This cylindrical section is placed in a container or blind die of conical shape corresponding to the outer shape of the bar. part to be produced and it is deformed by means of a so-called punch tool having the internal conical shape. However, this process has the following drawbacks: it only makes it possible to produce conical shapes with relatively thick walls or shapes in which the cone is not too accentuated. Note that if one seeks to produce shapes with a relatively thinner wall, the force to be exerted on the punch increases very rapidly and the tool becomes unable to withstand it.
If one seeks to achieve a conical shape with a relatively more open angle, cracks tend to form at the end of the open part of the part. In summary, experience shows that such shapes cannot be produced by this process as soon as the wall thickness drops to a certain value for a certain opening of the cone. To achieve them, it becomes necessary to use more complex forging processes requiring at least two successive operations and often more.
The object of the present invention is to remedy these drawbacks.
It relates to a method of manufacturing hollow conical parts comprising the deformation by extrusion of a starting element such as a section of bar or billet of cylindrical or other shape in a die, by means of a punch, a method characterized in that the manufacture comprises a phase of extruding the material both in the direction of movement of the punch, and in the opposite direction to this movement, which makes it possible to limit the force on the punch and to produce thin parts and of strong taper
According to one characteristic of the invention,
the manufacturing process
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cation comprises two successive phases carried out on the same machines a first phase in which the starting element is deformed into a blank with thick walls by extrusion in the opposite direction to the movement of the punch, and a second phase in which the walls of this blank are thinned by extrusion of the metal both in the direction of movement of the punch and in the opposite direction of this movement
According to another feature of the invention the phase of extrusion in both directions is followed by a phase of ejection of the finished part.
The invention also extends to a machine for carrying out the preceding processes or similar processes, characterized by a conical die open at both ends, and by two punches @ pposed coaxial with this die and capable of penetrating this die. and to withdraw therefrom in movements independent of one another, which makes it possible to form the blank by penetrating a first punch into the large opening part of the conical die, the second punch closing off the '' another opening of this die, then to perform the extrusion in both directions, by continuing the movement of the first punch and withdrawal of the second punch
According to one characteristic of the invention,
the first punch has a conical end which corresponds to the internal shape of the part to be produced.
According to another characteristic of the invention, the conical die has, du'coté opposite its large opening, a cylindrical part in which slides the second punch which has a corresponding cylindrical shape.,
The invention also extends to the characteristics described below and to their various possible combinations.
A machine for implementing the process of the invention and the products obtained are shown by way of example in the accompanying drawing, in which:
Figures 1, 2 and 3 are views in axial section of three forms of conical parts that can be produced.
Figure 4 is an axial sectional view of the machine before the movement of the punches.
Figure 5 is an axial sectional view of this machine after the first phase of work.
Figure 6 is an axial sectional view of this machine after the second phase of work.
FIG. 7 is an axial sectional view of the machine in the ejection position.
FIG. 1 shows a part having a conical shape, internally and externally. Figure 2 a part of conical shape on the inside and on the outside extending by a part of cylindrical shape on the outside of the closed side and by a part of cylindrical shape inside and outside on the open side. Figure 3 shows a similar part in which the inner shape does not is more exactly conical, but presents a slight curvature of the generator of revolution.
Figure 4 shows the machine in position, at the start of the operation. 1 is a container or die fixed to the fixed frame 2 of a hydraulic press by a threaded ring 30 The die 1 is bored over its entire height. From bottom to top, this bore is initially cylindrical 4 with a diameter corresponding to the largest external diameter of the part to be produced.
Above the bore is conical 5 and has the shape of the outer conical part of the part to be produced; at the top the bore is cy-
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lindrique 6 and corresponds to the smallest outside diameter of this part.
7 is a fist integral with the lower movable member of the press. It is fixed to this member such as a slide 8 by a threaded nut 9 screwed into this slide 8 and applied to the base 10 in the form of a shoulder of the punch 7. Cepoincon 7 is formed of a cylindrical barrel ending at its upper end by a part of conical shape 12. The cylindrical part 11 has the largest diameter of the inner shape of the part to be produced and the conical shape is identical to the inner conical shape of this part.
13 is a punch integral with the upper press movement. It is fixed to the slide 14 of this movement by a threaded nut 15 screwed into this slide 14 and applied to the base 16 in the form of a shoulder of this upper punch 13. The punch 13 is cylindrical and has a diameter such that it can slide with minimal play in the upper cylindrical bore 6 of the die 1.
The starting shape is a section of cylindrical log 17 or of any other shape, taken either from a billet or from a rolled bar or press-spun depending on the metal used. Its diameter is intermediate between the large and the small bore of the container. This log is heated beforehand, if the extrusion is to take place hot and suitably lubricated. In the case of hot work, the die 1 is also preferably heated by an enveloping electric heating system and shown diagrammatically in 180
The manufacturing process is as follows:
The parts of the machine are initially in the position of figure 4. The punch 7 is in its lower position leaving a suitable clearance below the die 1.
The upper punch 13 is also in its lower position so that its end is partially engaged in the conical bore 5 of this die. This position is adjusted by a downward stop, not shown.
The log 17 is placed in the clearance reserved between die 1 and punch 7, well centered on the axis of these components. The lower press movement is actuated upwards. The punch 7 pushes up the log 17, introduces it into the bore of the die and forces it into the tapered bore of the latter. As the upward movement of the punch continues, the product fills the conical bore of which it takes the form and abuts the lower end of the upper punch 13.
The extrusion of the metal then occurs, the material descending in the opposite direction to the movement of the punch 7 which, at the end of this first phase of the operation, occupies the position of FIG. 5. The product obtained 19 has a shape corresponding to which is achievable by reverse extrusion in a blind die. The wall limited by the interior and exterior conical shapes is relatively thick. In this first phase, the punch 13 remains stationary and held down by the force made by the upper press pot. This effort must be adjusted accordingly.
In the second phase of the operation, the upper punch 13 is actuated to its upper position as shown in FIG. 6. In this position, the upper punch is just engaged by its end in the inlet of the upper bore of the die. The punch 7 is again actuated upwards to finally occupy its upper position shown in Figure 60 During this second movement, the lower punch 7 produces a double extrusion of the material part of the material of the wall moves towards the top in direct extrusion in the direction of movement of the punch 7, while another part moves downward in reverse extrusion in the opposite direction of the movement of this punch 7.
Finally, the material occupies the free space between the punch and the die, the product 20 internally following exactly the shape of the punch 7.
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FIG. 7 shows the phase of extraction of the product. The lower punch 7 has been actuated downwards to its initial position. The upper punch 13 was then actuated also downwards to its initial position causing extraction from the product container 200.
The method and the machine described above make it possible to achieve the following technical advantages
1) The first phase produces by reverse extrusion a blank which is thinned in the second phase by double direct and reverse extrusion. It is thus possible to produce on the same machine and in a single operation in two phases, a thin part whose taper is accentuated.
2) Extrusion in both directions limits the force on the punch, because the material flows in front of the punch at the same time as on the sides of the latter.
3) The machine can work at lower temperatures than those usually used.