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BUREAU D'ETUDES ARMAND MALCHAIR Société Anonyme,résidant à LIEGE.
PROCEDE DE FCRGEAGE EN CONTINU.
L'invention concerne un procédé nouveau pour l'exécution de piè- ces et plus spécialement de pièces creuses du type de selles généralement exécutées par extrusion ou procédés similaires ou que l'on tente d'exé- cuter à l'aide de ces procédés.
Ces derniers,appliquant la plastification temporaire de la ma- tière par la coopération des effets thermiques et mécaniques provenant de sollicitations violentes.,présentent des inconvénients sérieux. L'un des principaux provient des efforts de frottement considérables qui se dévelop- pent entre le lopin sollicité et le poinçon sollicitant. Ces frottements sont tels qu'ils conditionnent pratiquement la conformation de l'outillage.
D'autre parts la nature même de ces procédés exige Inapplication d'efforts excessivement élevés et, par conséquent, remploi de machines puissantes et coûteuses. Les inconvénients sont sensiblement augmentés par la nature mêmes des métaux utilisés et par l'importance des pièces exécutées.
Ces procédés consistent en général à partir d'un lopin qu'on in- troduit dans une matrice et sur lequel on applique un effort relativement très violent,la matière momentanément plastifiée fluant, en quelque sorte pour remplir l'espace entre poingon et matrice
Le procédé de l'invention réduit à un strict minimum et généra- lement même exclut le phénomène d'extrusion D'autre part, ce procédé nouveau,appliquant le moyen du forgeage,, exécute la pièce rapidement, par des sollicitations successives d'une telle manière que les puissances en jeu et l'importance du matériel se trouvent sensiblement réduites.
Ce procédé de forgeage en continu consiste essentiellement à introduire à frottement doux un lopin dans une enceinte résistante; puis le lopin est dégagé progressivement de ladite enceinte par glissement lon- gitudinal et la partie sortante dudit lopin est sollicitée par-un martel- lement répété à l'aide d'un poinçon de forme appropriée agissant suivant l'axe longitudinal du lopin.
Malgré faction répétée de l'outil, on réalise véritablement un procédé en continu puisqu'on peut exécuter une pièce finie entre le dé-
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but et la fin du processus , sur la même machine .
Ce procédé est remarquable en ce que l'on peut même exécuter des pièces creuses sans aucun guidage extérieur de la partie sollicitée du lopin. Pour certaines pièces, la partie sollicitée dudit lopin est entourée d'une matrice dont la fonction est seulement de déterminer la forme extérieure de la pièce. Généralement, il ne se produira aucune extrusion de métal. Pour atteindre ce résultat, il suffira de prévoir que la section annulaire délimitée entre la matrice et la partie sortante du lopin soit sensiblement égale à la section droite dudit lopin. Néan- moins, pour certaines pièces, on admettra une légère extrusion, laquelle sera déterminée par la quantité dont la surface annulaire délimitée entre matrice et lopin excède la section droite de ce dernier.
Cet effet d'ex- trusion a un caractère accessoire , par exemple pour augmenter l'écrouis- sage et ainsi améliorer les caractéristiques mécaniques ou, par exemple, pour donner à la pièce un aspect extérieur plus lisse par suite du frot- tement sur la paroi intérieure de la matrice. On peut donc très exacte- ment déterminer la quantité d'extrusion admissible et l'on pourra ainsi toujours obtenir que les frottements soient relativement très réduits et sans aucun dommage ni pour l'outillage ni pour la machine.
Le déplacement axial du lopin en vue de le dégager progres- sivement de son container ou enceinte résistante peut se faire soit par un mouvement de translation continu soit, de préférence,par un mouve- ment de translation périodique.
De son coté, les sollicitations du poinçon peuvent être des sollicitations continues ou des effets de chocs répétés, qui sont appliqués pendant l'immobilisation temporaire du lopin.
Cette caractéristique est très particulière au procédé de 1' invention et produit des avantages sensibles. En effet, par les déplace- ments *stop by step" du lopin entre deux sollicitations du poinçon, on ob- tient que ces déplacements se produisent pendant la période où le lopin n'est soumis à aucune pression, ce qui élimine dans certains cas tous frot- tements et les réduit considérablement dans d'autres, réduisant par le fait même dans de fortes proportions l'importance des efforts à mettre en oeuvre pour provoquer la déformation ou l'écoulement de la matière, suivant qu'il s'agira de forgeage pur ou de forgeage combiné avec de l'extrusion.
L'invention concerne également les dispositifs capables d'ap- pliquer ce procédé. Généralement, un tel dispositif comprendra une presse et préférablement une presse hydraulique, une enceinte résistante dans la- quelle le lopin peut être introduit à frottement doux,- un élément mobile ou contre-poinçon traversant le fond de ladite enceinte, un moyen pour déplacer ledit élément mobile d'une manière contrôlée en vue de dégager progressivement le lopin de ladite enceinte, un poinçon de forma appropriée et un moyen pour produire un mouvement relatif entre poinçon et lopin en vue de solliciter la partie sortante dudit lopin par un effet de chocs ou de pression. Subsidiairement, le dispositif peut comporter une matrice susceptible de délimiter la surface extérieure de la pièce exécutée.
Le procédé de l'invention et un dispositif approprié sont, à titre indicatif, décrits ci-après en se référant aux dessins annexés, dans les- quels : les figures 1 et 2 représentent, en coupe radiale, respective- ment un lopin et un type de pièce creuse profonde réduite par'le procédé de forgeage continu suivant l'invention, les figures 3 à 11 schématisent aussi sommairement que possible les phases successives du procédé de l'invention pour l'exécution, sans 1' aide d'une matrice, de la pièce représentée à la figure 2; la figure 12 représente en coupe radiale un autre type de pièce creuse profonde exécutée par le procédé de l'invention;
les figures 13 à 21 schématisent aussi sommairement que possible
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les phases successives du procédé pour l'exécution, avec l'aide d'une ma- tric, de la pièce représentée à la figure 12; les figures 22, 23 et 24 représentent, dans trois positions caractéristiques, les parties principales d'une machine capable d'appli- quer le procédé de l'invention.
Pour l'exécution d'une piècre creuse de forme extérieure cy- lindrique, parabolique ou autre similaires on peut ne pas faire usage d'une matrice enveloppant la partie sortante du lopin. Dans cette appli- cation du procédé de 1'invention, comme représenté successivement aux figures 3 à 11, il suffit d'introduire le lopin A, à frottement doux, dans l'enceinte résistante en l'amenant en contact avec le piston ou contre-poinçon 2, traversant ladite enceinte et coopérant avec un méca- nisme approprié (non représenté) permettant de le déplacer progressivement ou périodiquement de manière à déplacer, dans les mêmes conditions, ledit lopin A.
Dans le prolongement de celui-ci et en regard de sa partie sor- tante., est disposé un poinçon 1 coopérant avec un mécanisme approprié (non représenté) en vue de pouvoir solliciter périodiquement ladite par- tie sortante du lopin par un effet de martellement ou de pression répété
Au départ, comme schématisé à la figure 3 le lopin solidement soutenu par le contre-poincon 2 et correctement guidé dans l'enceinte résistante
1 fait légèrement saillie sur la partie supérieure de celle-ci. Dans cette position,le poinçon J frappe ladite partie saillante du lopin et, comme schématisé à la figure 4, produit une première empreinte dans ladite partie saillante du lopin.
Ensuite,comme schématisé à la figure
5, le poinçon 1 est effacé et, pendant ce temps, le lopin A est déplacé d'une quantité prédéterminée par le déplacement correspondant du contre- poinçon 2. On répète alors le cycle des mouvements alternés du poinçon et du lopin, comme schématisé successivement aux figures 6 à Il. Ainsi, par des martellements ou des effets de pression successifs, le poinçon 3 forge la pièce creuse A'. Ces différents mouvements peuvent se faire à. cadence relativement très rapide en sorte que le procédé est pratiquement continu.
Comme, d'une part, la sollicitation du lopin par le poinçon s'ef- fectue sur une quantité de matière relativement réduite et que, d'autre part, le lopin est déplacé entre deux sollicitations du poinçon., on ob- tient que ce procédé peut être appliqué à l'aide de dispositifs, respec- tivement de machines, sensiblement moins puissantes que celles généra- lement utilisées pour le procédé d'extrusion.
Le même processus peut être appliqué pour la formation de piè- ces de forme spéciale à l'aide d'une matrice en délimitant la surface ex- térieure Un exemple simple est schématisé aux figures 13 à 21 lesquelles représentent les phases successives pour l'exécution de la pièce schématisée à la figure 12. Ces différentes phases sont exactement les mêmes que cel- les schématisées par les figures 3 à 11. On a seulement introduit une matrice 4, destinée à délimiter extérieurement la pièce à exécuter.
Dans les figures 22, 23 et 24, on a représenté les parties prin- cipales d'une machine relativement simple et robuste capable d'appli- quer rationnellement le procédé de l'invention. Cette machine comporte en combinaison., une presse pour la sollicitation quasi instantanée de la partie libre du lopin et un mécanisme hydraulique pour assurer la stabi- lité du lopin pendant ses sollicitations et son déplacement périodique.
Substantiellement, cette machine comporte un tablier 5. longi- tudinalement guidé par des glissières ± et soutenu en position correcte par des tiges 2 inférieurement terminées par des pistons disposés dans des cylindres dans lesquels peut être admis, respectivement évacué, un fluide réputé incompressibles par exemple de l'huile ou de l'eau. Le tablier ± porte centralement une enceinte résistante J, dont la partie supérieure 10 est creusée en forme de cuvette et dont la partie inférieure est axialement traversée par un alésage 11. Dans ce dernier, peut coulis- serà frottement doux, un contre-poinçon .2 présentant un élargissement inférieur 12 terminé par un piston 13. Celui-ci est logé dans un cylindre 14 dans lequel peut également être admis, respectivement évacué, un fluide
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adéquat.
Dans l'enceinte résistante 1 peut être logée une matrice propre- ment dite 4 dont la forme et les dimensions dépendent de la pièce à produire Au-dessus du tablier 5, dans l'axe de la matrice, est disposé le poinçon formant l'outil de forgeage supérieurement fixé à l'organe mobile de la presse mécanique (non représenté). Cette presse est du type à répéti- tion, c'est-à-dire capable de déplacer le poinçon 1 dans son mouvement de monte et de baisse et, inversement, à une cadence relativement rapide.
Ces éléments essentiels de la machine sont conditionnés en vue de pouvoir appliquer le procédé, objet de l'invention.
A cet effet comme représenté à la figure 22, un lopin A est préalablement introduit à frottement doux dans l'alésage axial 11 de 1' enceinte résistante 1, sa partie supérieure faisant saillie dans la matrice 4. Le lopin prend appui sur le contre-poinçon ± fermement immobilisé.
Le poinçon .1 est abaissé une première fois, puis¯ relevé- 11 a, ainsi sollicité une première fois la partie saillante du lopin. Pendant l'ef- facement du poinçon, le contre-poinçon 2, est relevé d'une certaine quan- tité en repoussant le lopin A ayant reçu sa première enpreinte. Ce pro- cessus est répété un certain nombre de fois jusqu'au moment où le contre- poinçon 2 atteint le fond de la matrice 4 (figure 23) Dans cette posi- tion la pièce A' est terminée.
Pour l'éjecter, il suffit, le contre- poinçon 2- étant momentanément maintenu immobile, d'abaisser le tablier 5 en laissant s'écouler le fluide qui, dans les cylindres 9, soutenait les pistons ± Cette évacuation peut se faire en même temps qu'une ad- mission de fluide sous pression sur la face supérieure desdits pistons 8.
Par ce moyen ,la pièce A' étant fermement soutenue, la matrice 4 et le système mobile dont elle dépend s'abaissent violemment et provoquent le dé- gagement total de la pièce A'; pendant ce temps t le poinçon 1 a été ramené dans sa position haute et, immédiatement après, le contre-poinçon ± est ramené dans sa position basse (figure 24) Enfin, pour remettre la machine en position de départ pour une nouvelle opération, après avoir introduit dans la matrice un nouveau lopin, le tablier ± est ramené vers le haut par l'admission du fluide sous pression dans les cylindres 9, sous les pistons 8.
On pourra évidemment appliquer ledit procédé par des machinas très diverses à un ou plusieurs outils de forgeage. Le rapprochement pé- riodique entre le lopin et l'outil de forgeage peut être produit par tout moyen. La cadence des sollicitations par l'outil de forgeage peut être très rapide.
Ce procédé a, pour principaux avantages de permettre la produc- tion de pièces très longues.,-respectivement très profondes, sans introduire des efforts de frottement dangereux entre la pièce et le poinçon, respecti- vement entre la pièce et la paroi- intérieure de la matrice, de faire usage de machines à puissance relativement réduite et de réduire sensiblement la fatigue et l'usure des outils et des machines.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de forgeage en continu, caractérisé en ce qu'il consiste à introduire un lopin à frottement doux dans une enceinte ré- sistante; à dégager progressivement ledit lopin.de ladite enceinte par translation longitudinale et à soumettre la partie sortante dudit lopin aux sollicitations répétées d'un poinçon agissant en direction longitu- dinale dudit lopin.