CH330918A - Procédé de travail à froid d'une ébauche pleine en acier, dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé et corps creux obtenu par la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Procédé de travail à froid d'une ébauche pleine en acier, dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé et corps creux obtenu par la mise en oeuvre de ce procédé

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CH330918A
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Kaul Ben
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American Radiator & Standard
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02Making uncoated products
    • B21C23/03Making uncoated products by both direct and backward extrusion

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Description


  Procédé de travail à froid d'une ébauche     pleine    en     acier,          dispositif    pour la mise en     aeuvre    de ce procédé  et corps creux obtenu par la mise en     aeuvre    de ce     procédé       Il existe déjà différents procédés de con  formation à froid de l'acier pour former un  objet ayant des parois latérales tubulaires,  les plus courants de ces procédés étant l'éti  rage et le     refoulage    à froid.

   Dans le procé  dé de     refoulage    à froid de l'acier, tel qu'on  le pratiquait antérieurement, on pensait qu'il  était absolument nécessaire d'assurer une lu  brification convenable entre la pièce et les  poinçon et matrice. On pensait qu'on ne  pouvait effectuer convenablement le     refoulage     à froid que si l'on utilisait une couche de  qualité supérieure assurant une pellicule min  ce de lubrifiant qui subsistait de telle sorte  que lorsque l'on soumettait la pièce à la  force de compression élevée nécessaire pour  assurer l'écoulement du métal à travers la  matrice de     refoulage,    la pellicule de lubrifiant  restait entre la matrice et la     pièce.    Jusqu'ici,

    on pensait que la condition nécessaire pour  réaliser un     refoulage    à froid convenable con  sistait à disposer d'un lubrifiant qui résiste  de manière à assurer la présence d'une pelli  cule continue sous les pressions relativement  élevées utilisées dans les opérations de     refou-          lage    à froid.  



  Dans le     refoulage    à froid de l'acier, tel  qu'il était envisagé antérieurement, on a tou  jours eu l'habitude de former l'objet tubulai-         re    par une série d'opérations successives de       refoulage    et d'étirage et de soumettre la  pièce à un réchauffage approprié entre les  opérations successives de travail à froid. En  procédant ainsi, on ne peut obtenir une du  reté finale uniforme que par un traitement  thermique approprié de la pièce terminée. Si  l'acier utilisé est d'un type qui ne peut être  durci à un     degré    quelconque par un traite  ment thermique, la pièce finale n'est pas dur  cie dans une mesure beaucoup plus grande  que celle résultant de la dureté de l'ébauche  primitive.  



  On a découvert qu'on peut effectuer avec  succès le     refoulage    à froid sans se servir des  lubrifiants spéciaux qui étaient considérés jus  qu'ici comme essentiels. On peut utiliser avec  succès, pour refouler l'acier à froid des lu  brifiants tels que le graphite et matières ana  logues qu'on a utilisés pendant des années  pour refouler le métal à froid. On a consta  té que le choix d'un lubrifiant approprié est  de faible importance dans la fabrication de  pièces refoulées à froid, par comparaison avec  le réglage de l'écoulement du métal refoulé,  effectué de façon à maintenir au minimum la  friction entre la pièce et les matrices.

   En di  rigeant convenablement l'écoulement du métal  de manière à réduire la friction, il a été pos-           sible    de refouler l'acier à froid avec une pres  sion beaucoup plus faible que celle qui était  considérée jusqu'ici comme nécessaire et on  a pu refouler à froid des aciers ayant une  teneur en carbone plus élevée que celle qui  était considérée précédemment comme possi  ble. La réduction de la friction sur les ma  trices réduit leur usure et prolonge leur durée  dans une mesure bien supérieure à celle qui  était considérée jusqu'ici comme étant la du  rée normale.  



  On a également découvert qu'on peut re  fouler des objets tubulaires avec ou sans  fond fermé, de     manière    telle qu'on puisse  obtenir la dureté uniforme désirée de l'objet  terminé, uniquement en travaillant à froid le  métal, c'est-à-dire sans traitement thermique  final en     vue        d'obtenir    la dureté désirée.  



  A cet effet le présent breveta pour objet  un procédé de travail à froid d'une ébauche  pleine en acier, caractérisé en ce qu'on ne  confine latéralement qu'une partie d'extrémité  de l'ébauche et on applique une pression  axiale sur la partie centrale de l'extrémité  opposée de l'ébauche, de manière à obliger  les parties extérieures du métal de cette  extrémité opposée à se dilater librement vers  l'extérieur, dans une mesure comprise dans la  zone d'élongation permise par la limite d'al  longement du métal, après quoi on déplace  cette partie dilatée dans une direction oppo  sée à celle suivant laquelle la pression axiale  est appliquée, en continuant l'application de  cette pression axiale.  



  Ce procédé permet d'obtenir la dureté uni  forme de l'objet terminé, uniquement par le  travail à froid et, en outre, d'utiliser des qua  lités d'acier meilleur marché, tout en obte  nant une résistance plus grande et plus uni  forme de l'objet terminé.  



  Le présent brevet a également pour objet  un dispositif pour la mise en     ceuvre    du pro  cédé sus-indiqué, dispositif qui est caractérisé  en ce que la matrice comporte une cavité  centrale dont l'extrémité inférieure a une sec  tion transversale réduite et sert à recevoir  l'extrémité inférieure de l'ébauche, des moyens  pour former un fond plein à cette extrémité    inférieure, un     épaulement    périphérique incli  né vers le haut et vers l'extérieur réunissant  la partie inférieure réduite et la partie supé  rieure de cette cavité, la paroi de la cavité  située au-dessus de l'épaulement allant en  s'évasant vers le haut et vers l'extérieur.  



  Enfin le brevet a pour objet un corps  creux obtenu par la mise en     oeuvre    du pro  cédé sus-indiqué à l'aide dudit dispositif,  corps caractérisé en ce qu'il présente un fond  et une paroi latérale dont la partie supérieu  re est plus épaisse et la partie inférieure plus  mince, ces deux parties étant reliées par un  épaulement.  



  Le dessin annexé représente, à titre  d'exemple, quelques formes d'exécution du  dispositif revendiqué et illustre quelques mi  ses en     aeuvre    du procédé revendiqué.  



  La     fig.    1 est une vue en perspective  d'une ébauche métallique découpée dans une  barre d'acier telle qu'elle arrive du laminage  et qu'on utilise comme ébauche de départ  dans le procédé de travail à froid.  



  La     fig.    2 est une coupe schématique mon  trant la disposition de la matrice et du poin  çon' servant à réaliser la première opération.  



  La     fig.    3 est une coupe schématique de  la disposition de la matrice et du poinçon  servant à réaliser la deuxième opération, le  poinçon étant représenté en trait     plein    dans la  position qu'il occupe en un point situé     au-          dessus    de l'extrémité inférieure de sa course.  



  La     fig.    4 est une vue analogue à celle de la       fig.    3, représentant le poinçon à l'extrémité  inférieure de sa course.  



  La     fig.    5 est une vue de détail, à plus  grande échelle, d'une partie de la     fig.    4.  La     fig.    6 est une coupe schématique de  la disposition de la matrice et du poinçon  servant à l'opération suivante.  



  Les     fig.    7 et 8 sont des coupes mon  trant les dispositions de la matrice et du      poinçon qu'on utilise lorsqu'on désire former  un récipient à fond autre que plat.  



  La     fig.    9 est une coupe schématique de  l'ébauche de la     fig.    1, montrant les lignes  d'écoulement du     gra-..     



  La     fig.    10 est une vue analogue à la       fig.    9, représentant la déformation de l'écou  lement du grain, résultant de l'opération de  la     fig.    2.  



  La     fig.    11 est une vue analogue aux       fig.    9 et 10, montrant la déformation des  lignes d'écoulement du grain résultant de  l'opération des     fig.    3 et 4.  



  Les     fig.    12 et 13 sont des vues schémati  ques représentant la forme des ébauches et  corps creux obtenus au moyen du dispositif  représenté aux     fig.    7 et 8.  



  Le dessin illustre et représente la mise  en     #uvre    du procédé et le dispositif de con  formation à froid d'une ébauche en acier, en  vue de former un récipient tubulaire à fond  fermé.  



  Dans la mise en     #uvre    du procédé l'ébau  che de départ est une pièce d'acier cylindri  que 9, qui est découpée dans une barre     d'aciei     telle qu'elle arrive du laminage. L'ébauche  9 est représentée comme étant de section  transversale circulaire, mais on comprend  qu'elle peut avoir toute section transversale  désirée, telle que carrée, rectangulaire, hexa  gonale, etc.  



  Une barre d'acier venant du laminage n'a  pas toujours une dimension exacte. Elle peut  avoir un léger faux-rond et son diamètre  peut varier légèrement. Ces différences doi  vent être supprimées dans la première opéra  tion de manière à assurer l'exactitude des  opérations suivantes car, par exemple, le     faux-          rond,    s'il n'est pas supprimé, subsiste dans  tous les stades ultérieurs de l'opération et il  peut en résulter un objet fini imparfait ou une  détérioration des matrices.

   En conséquence, le  premier stade de la mise en     #uvre    du procé  dé consiste en une opération de frappe qui  donne à l'ébauche la dimension voulue et assu  re une section circulaire exacte de l'ébauche    frappée, de manière à éliminer des irrégula  rités dans les opérations ultérieures destinées  à conformer à froid l'ébauche pour en faire  l'objet final.  



  L'acier utilisé n'a pas besoin d'être de  qualité supérieure. Un acier ordinaire au car  bone, avec une teneur en carbone allant jus  qu'à 0,4     ()/o    donne satisfaction. Le carbone  ou autre constituant de l'acier choisi dépend  de la dimension et de la forme de l'objet  terminé, de l'utilisation à laquelle l'objet est  destiné et de la quantité de conformation à  froid nécessaire pour transformer l'ébauche  en un objet fini. La dureté qu'on peut obte  nir par le travail à froid dépend de la te  neur en carbone ou autre constituant de l'acier,  mais, d'autre part, la quantité de     travail    à  froid qui est admissible avant d'atteindre la  limite d'élasticité de l'acier varie en raison  inverse de la quantité des constituants de  l'acier.

   En conséquence, bien qu'il ne soit pas  nécessaire, dans la mise en     #uvre    du procédé,  d'avoir un acier de qualité particulièrement  élevée, il faut choisir un acier qui satisfasse  aux conditions de travail à froid et de résis  tance de l'objet conformé finalement obtenu.  



  En vue de donner à l'ébauche 9 les dimen  sions voulues, on la soumet d'abord à une  opération de frappe représentée à la     fig.    2.  On place l'ébauche dans une matrice 10 com  portant une cavité 11 présentant une par  tie conique 12, un épaulement oblique 13 et  une     partie    cylindrique de plus petit diamètre  14. Le poinçon 11 est de forme cylindrique  et il comporte un bec 16 de faible hauteur.  



  Le bec 16 comporte une face inférieure  plane 17, des coins arrondis et une paroi la  térale conique 18. Le diamètre du bec 16  est inférieur à celui du poinçon 15. L'extrémi  té supérieure de la cavité 11 est cylindrique et  le poinçon 15 s'y adapte exactement. Lors  qu'on enfonce le poinçon 15 sur l'ébauche 9,  le bec 16 forme une dépression     LO    dans la  partie centrale du dessus de l'ébauche. A son  extrémité inférieure, l'ébauche 9 est portée  par l'épaulement oblique 13, de sorte que  lorsque le poinçon 15 arrive à la limite de  sa course descendante, le flan conformé, dé-      signé de façon     générale    par 21, comporte une  partie réduite oblique 22 sur son coin infé  rieur, la face inférieure de l'ébauche étant  légèrement convexe, comme cela est repré  senté en 23.

   On remarquera que le poussoir  24, qui se trouve dans la partie réduite 14  de la cavité 11, est à une certaine distance  en dessous de la face convexe 23 du flan 21.       Etant    donné que les parois 12 de la cavité 11  vont en se rétrécissant intérieurement de haut  en bas, le     flan    21 est éjecté     facilement    de  la matrice 10 en soulevant le poussoir 24.  



  Lorsqu'on effectue l'opération de mise à  la dimension représentée sur la     fig.    2 les  parois latérales de l'ébauche 9 s'écartent sous  la pression du poinçon 11, de manière à remplir  la cavité conique 12 de la matrice, qui a une  dimension exacte, en supprimant ainsi tout  faux-rond qui peut se trouver dans la barre  dans laquelle l'ébauche 9 a été découpée et  en assurant l'exactitude     parfaite    de la section  circulaire du flan 21 dans toutes ses parties,  en supprimant ainsi toutes les irrégularités qui  peuvent se trouver dans le produit venant  du laminage. En assurant la section circulaire       parfaite    du flan 21, on assure l'exactitude des  opérations suivantes et on évite les irrégu  larités.

   En outre, l'opération de frappe pour  la mise à la dimension comprime le grain du       flan    21 en lui donnant une structure saine.  



       Etant    donné que le bec 16 du poinçon  est     parfaitement    centré par rapport à la ca  vité 11 de la matrice, la dépression 20 pra  tiquée sur le dessus de l'ébauche est parfai  tement centrée par rapport aux parois laté  rales du     flan    21, en constituant ainsi un dis  positif de centrage pour le poinçon utilisé  dans l'opération suivante, de sorte que l'ébau  che en forme de cuvette, à former ultérieure  ment, a toujours des parois d'épaisseur uni  forme.  



  L'une des difficultés rencontrées jusqu'ici  dans le     refoulage    à froid de l'acier était l'ob  tention d'une section circulaire     parfaite    et  d'une épaisseur de paroi uniforme dans l'ob  jet terminé. Si un poinçon utilisé dans une  opération de     refoulage    n'est pas ou ne peut  pas être exactement centré, le poinçon peut se    déplacer d'un côté ou de l'autre et se briser  ou, s'il n'y a pas rupture, il peut se produire  des épaisseurs de paroi non uniformes, les  quelles à leur tour peuvent donner à la paroi  de l'objet terminé une dureté non uniforme, en  un point quelconque.  



  La formation de la dépression 20 sur le  dessus du flan 21 amorce également la pré  paration de l'angle de     refoulage    18a     (fig.    10)  sur le dessus de l'ébauche, pour une opéra  tion ultérieure de     refoulage.    Cet angle est  constitué par la paroi latérale conique 18 du  bec 16 du poinçon. Du fait de la formation  de l'angle de     refoulage    18a, le coin extérieur  supérieur du     flan    21 s'incline légèrement en  21a. En conséquence, ce coin extérieur n'est  pas travaillé à ce stade, le métal reste  doux dans cette zone et il peut être travaillé  à froid à un stade ultérieur.

   En conséquence,  on évite des coins vifs qui peuvent provo  quer des difficultés ou nécessitent un traite  ment ultérieur dans les opérations suivantes.  



       Etant    donné que l'opération de frappe  de la     fig.    2 s'effectue en permettant au métal  de s'élargir légèrement sous l'action de la  compression, il ne se produit pas de friction  appréciable au droit des surfaces de la ma  trice et du poinçon et l'ébauche 9 ne subit  qu'un léger travail à froid, à savoir sur les  coins 22 de l'extrémité inférieure de l'ébau  che et dans la dépression centrale 20. Les  parties restantes du flan 21 restent douces,  comme dans l'ébauche 9.  



  L'effet de la frappe de l'ébauche 9 sur les  lignes d'écoulement du grain, indiquées en 25  sur la fi-. 9, est représenté schématiquement  sur la fi-. 10. Sur le coin     circonférentiel     inférieur 22 du flan 21, les lignes d'écoule  ment sont déformées     angulairement    vers l'in  térieur et les lignes d'écoulement du grain dans  le reste du flan sont déformées suivant un  contour ondulé. Le contour particulier sui  vant lequel les lignes d'écoulement du grain  sont déformées ne prend une importance re  lativement grande que lorsqu'on désire obte  nir un article dont le fond soit sain.

   Si cela  n'est pas exigé de l'objet à former, les lignes  du grain n'ont pas d'importance particulière,      sauf toutefois que des ruptures ont moins de  chance de se produire lorsque les lignes  d'écoulement du grain sont simplement défor  mées au lieu d'être cisaillées par l'opération  de conformation à froid.  



  Une fois que l'ébauche 9 a été confor  mée pour obtenir le flan 21 de dimensions  exactes, elle est prête à être conformée à froid  pour obtenir l'ébauche en forme de cuvette  désignée de façon générale par 30. Le flan  21 est déformé pour l'amener à la forme de  l'ébauche 30 en utilisant la disposition de  matrice et poinçon représentée aux     fig.    3  et 4. Celle-ci comporte une matrice 31  présentant une cavité 32 dont l'extrémité  supérieure est cylindrique comme cela est in  diqué en 33, de manière telle que le poin  çon cylindrique 34 puisse s'y adapter exac  tement. En dessous de la partie cylindrique  33, la cavité 32 va en se rétrécissant vers le  bas comme indiqué en 35.

   A l'extrémité  inférieure de la partie conique 35, la cavité  32 comporte un épaulement annulaire 36 qui  se prolonge par une partie cylindrique 37  de plus petit diamètre, lequel est sensiblement  égal au diamètre du bas du flan 21, de  sorte que le flan, lorsqu'on le place dans la  cavité 32, tombe dans la     partie    cylindrique  37 de petit diamètre de la cavité, son fond  convexe 23 reposant sur un poussoir d'ex  pulsion 38 coulissant dans une autre cavité  39 de diamètre encore plus faible. Un épau  lement     circonférentiel    40 relie la partie cy  lindrique 37 à la cavité plus étroite 39. Le  poinçon 34 porte à son extrémité inférieure  un bec cylindrique 41 qui, à son tour, pré  sente une face de base plane 42.

   Comme on  le voit sur la     fig.    5, la face 42 comporte un  coin     circonférentiel    courbe 43 qui est cons  titué par une première courbe de rayon R,  tangente à la face inférieure 42, mais non  tangente à la paroi latérale 44 du bec 41,  et une deuxième partie courbe non circulaire  <I>R-1</I> qui réunit la courbe du grand rayon R à  la paroi latérale 44 du bec 41.  



  Les     fig.    3 et 4 représentent la disposi  tion des pièces servant à assurer la descente  progressive du poinçon 41. Sur la     fig.    3, la    position initiale du     flan    21 est représentée par  la ligne en trait mixte 45 et la position du  poinçon 34 est représentée par la ligne en  trait mixte 46, au commencement de l'opé  ration. Sur la     fig.    4, la forme et l'emplace  ment du flan, au moment où le poinçon est  dans la position de la     fig.    3, sont représentés  par la ligne en trait mixte 45a.  



  Lorsque le poinçon 34 descend dans la  cavité 32, pendant une partie de sa course  comprise entre la position représentée par  la ligne en trait     mixte    et la position re  présentée par la ligne en trait plein sur la       fig.    3, la face inférieure plate 42 du bec 41  du poinçon. pénètre dans la dépression cen  trale 20 du dessus du flan 21 et est centrée  par cette dépression, en refoulant vers le bas  le métal du flan qui est situé au-dessous de  la dépression 20. Toutefois, le poussoir 38  ferme le bas de la matrice de sorte que le  métal de l'extrémité inférieure dû flan 21 ne  peut descendre mais est comprimé dans la  partie cylindrique 37 en prenant sa forme,  ainsi que celle de l'épaulement 40, du des  sus du poussoir 38 et de la face 42 du bec  41.

   Le métal de la partie inférieure du     flan     située au-dessous du bec 41 est ainsi soumis  à la pression et s'écoule vers l'extérieur sous  la face 42 du bec 41, en remontant sur le  pourtour du bec 41 de manière à remplir  la cavité conique 35 qui a un diamètre su  périeur à celui du flan 21, ce qui provo  que l'augmentation du diamètre de celui-ci.  



  Toutefois, le déplacement vers l'extérieur  du métal doit être limité. Si on laissait le mé  tal s'écouler librement et s'élargir ou aug  menter de diamètre absolument sans être con  finé ou sans être empêché, on atteindrait un  point pour lequel l'allongement dépasserait la  limite élastique des fibres situées les plus à  l'extérieur sur la surface et le métal se fissu  rerait ou se briserait sur le pourtour lorsque  la limite d'élasticité serait atteinte.

   En consé  quence, en     travaillant    le     flan    21 pour former  l'ébauche 30, il doit y avoir une limite     au-          delà    de laquelle l'augmentation de diamètre  n'est pas permise, bien que, jusqu'à ce que  l'on atteigne cette limite, il est bon de per-      mettre au métal de s'écouler librement sans  être confiné, de manière à réduire les pres  sions du poinçon et de la matrice.

   Par suite,  l'augmentation ou     l'agrandissement    du diamè  tre extérieur du     flan    et l'écoulement du mé  tal qui en résultent sont maintenus à un allon  gement     inférieur    à celui qui est possible avec  la résistance élastique de l'acier particulier  travaillé. En d'autres termes, l'augmentation  de diamètre est commandée de telle sorte que  l'allongement résultant soit sensiblement in  férieur à l'allongement maximum permis par  la résistance finale de l'acier.  



  Par exemple, si la résistance élastique de  l'acier est de 5976     kg./cm=,    l'allongement doit  être maintenu par exemple à 15 %, auquel  cas     il    ne se produit pas de durcissement sen  sible. En outre, si l'écoulement du métal pro  voquant l'augmentation de diamètre rentre  dans les limites de cette résistance élastique  sans augmenter la hauteur du métal et sans  changement sensible de surface, il se produit  peu de durcissement sous l'action du travail.  Si la résistance élastique du métal est de  3164     kg./cm=,    l'allongement peut être de l'or  dre de 30  /o.  



  En conséquence, la forme de la partie  conique 35 de la matrice 31 est telle que le  métal, en s'écoulant dans la partie 35 de la  cavité de la matrice, autour du bec 41 du  poinçon, touche la paroi conique de la partie  35 et il est ainsi limité, ce qui empêche une  nouvelle augmentation de diamètre avant que  se soit produit l'allongement maximum de  l'acier utilisé. Tant qu'il n'est pas ainsi limité,  le métal s'écoule librement vers l'extérieur et       lorsqu'il    est limité, il s'écoule dans une faible  mesure vers le haut, de telle sorte que la  hauteur du métal remplissant la cavité 35 de  la matrice lorsqu'il s'écoule vers le haut n'aug  mente que légèrement, de la position de la       ligne    en trait mixte à celle de la position en  trait plein de la fia. 3.

   Il n'y a pas de dur  cissement appréciable provoqué par le travail  dans la     partie    52 de la paroi plus épaisse  de l'ébauche 30 provenant de la déformation  ou du déplacement vers l'extérieur de la fa  çon indiquée, relativement libre ou non con-         finée,    suivant laquelle le métal a pu s'écouler  pour remplir la partie 35 de la cavité de  la matrice.

   Lorsque le poinçon arrive dans la  position représentée en trait plein sur la fia 3,  le métal du     flan    a rempli complètement et  exactement     l'extrémité    inférieure de la cavité  de la matrice, en dessous et autour du bec  41 du poinçon et contre l'épaulement 36, et  lorsque le poinçon continue à descendre,  l'épaulement 51 de l'ébauche 30 se sépare  et monte en s'écartant de l'épaulement 36 de  la matrice.  



  Le flan 21 et la cavité plus large 35 sont  conçues de telle sorte que, à ce moment       (fig.    3), la face de base plane 42 du bec 41  du poinçon est sensiblement en regard de  l'épaulement 36 et il se forme entre le coin  inférieur 43 du poinçon 41 et la partie cylin  drique 37 et le coin inférieur de l'épaulement  36 de la matrice un orifice de     refoulage    en  forme de tore à travers lequel le métal de la  partie inférieure du flan 21 située en des  sous du bec du poinçon s'écoule lorsque le  poinçon continue à descendre de la position  en trait plein de la fia. 3 (position en trait  mixte de la fia. 4) pour venir dans la posi  tion en trait plein de la fia. 4.  



  Lorsque le poinçon 34 a fini de descen  dre, comme représenté sur la fia 4, le métal  de la partie inférieure du flan soumis à la  pression s'échappe vers le haut ou vers l'ar  rière par l'orifice de     refoulage    compris entre  la paroi latérale du bec 41 et la paroi laté  rale de la partie cylindrique 37 de la matrice,  comme indiqué par la     flèche    48.

   En consé  quence, lorsque le poinçon 34 arrive dans  la position de fin de course représentée en  trait plein sur la fia. 4, une partie du métal  de l'extrémité inférieure du flan, désignée par  50 sur la fia. 3, a été refoulée vers le haut  et, en même temps, l'épaulement 51 formé  sur l'ébauche par l'épaulement 36 de la ma  trice (fi,-,. 3) à un moment intermédiaire pen  dant la descente du poinçon, monte en s'écar  tant de l'épaulement 36 de la matrice, comme  on le voit sur la     fig.    4.  



  En résumé, il y a deux phases dans le       refoulage    à froid représenté sur les     fig.    3 et      4, pour former l'ébauche en forme de cuvette  30 à partir du flan 21. Pendant la première  phase de l'opération, représentée sur la     fig.    3,  la partie conique 35 est remplie par du métal  qui s'écoule entre le coin 43 du poinçon et  le bord inférieur de l'épaulement 36, pour for  mer la partie 52 de l'ébauche 30. Une fois  que la cavité 35 a été remplie, la partie 52  qui s'est dilatée n'est plus refoulée ou tra  vaillée.

   La deuxième phase de l'opération  comporte le     refoulage    du métal vers l'arrière,  entre la paroi du poinçon et la partie cylin  drique 37 de la cavité de petit diamètre,  après que le bec du poinçon a passé en des  sous de l'épaulement 36, comme représenté  sur la     fig.    4. ce qui augmente sensiblement  la hauteur du     flan    et forme la partie 54 de  la paroi de l'ébauche en forme de cuvette.  



  Les deux phases de la formation de l'ébau  che en forme de cuvette ont été représentées  et décrites en se référant aux     fig.    3 et 4,  comme se produisant avec un seul jeu de ma  trice et poinçon, en une opération. Toutefois,  dans le cas de     flans    de dimensions, formes,  diamètres ou hauteurs différents, on peut opé  rer avec deux matrices ou plus, dans lesquel  les s'obtient progressivement la forme finale  de l'ébauche en forme de cuvette. De même,  dans le cas d'une ébauche en forme de cu  vette relativement profonde, il peut être né  cessaire de réchauffer l'ébauche entre les opé  rations successives, de manière à obtenir la  profondeur de l'ébauche en forme de cuvette  désirée.  



  Du fait que l'écoulement du métal par       refoulage    vers l'arrière, pendant la partie de  la descente du poinçon représentée sur la       fig.    4, se produit entre les parois de la partie  cylindrique 37 et la surface cylindrique exté  rieure du bec 41, pendant ce stade du dépla  cement du poinçon, il n'y a pas d'écoulement  de métal dans la partie large 52 de l'ébauche  résultante 30 et cette partie 52 monte libre  ment dans la cavité 35 en s'écartant de l'épau  lement 36.

   Pendant cette montée de la par  tie épaissie 52 de l'ébauche 30, il se produit  un interstice indiqué en 49 sur la     fig.    4, dont  la grandeur va en augmentant entre la sur-    face extérieure conique de la partie épaisse  52 (qui s'est formée au stade du déplace  ment du poinçon représenté en trait plein sur  la     fig.    3) et la partie conique 35 de la cavité  32 de la matrice.  



  Du fait de la formation de l'ébauche 30  en forme de cuvette, obtenue en refoulant  certaines parties des parois latérales du     flan     et en permettant à d'autres parties de la pa  roi de ce     flan    de s'allonger, l'épaulement 51  se forme entre les extrémités de l'ébauche 30,  ce qui donne l'épaulement de     refoulage    pour  l'opération ultérieure de     refoulage    vers l'avant  qu'elle doit subir.

   Ceci permet de compléter  la forme du fond et de la paroi latérale de  l'ébauche en     forme    de cuvette avant de con  tinuer à refouler la paroi latérale et ceci per  met de même d'effectuer la quantité désirée  de travail à froid sur le fond et la paroi la  térale de l'ébauche et de leur donner la du  reté finale désirée, en dessous de l'épaule  ment 51, avant de refouler la partie plus  épaisse 52 de la paroi latérale de l'ébauche  30.  



  Ce fait est d'importance considérable pour  la mise en     #uvre    du procédé, car il permet  d'obtenir progressivement ou par stades la  dureté finale désirée dans certaines zones de  l'ébauche, ces zones durcies n'étant plus en  suite travaillées à froid lorsqu'on a recours  à des opérations ultérieures pour travailler  à froid d'autres zones plus douces de l'ébau  che.

   De cette façon, en durcissant progressi  vement l'objet, on évite d'avoir à réchauffer  une partie d'une ébauche pour permettre d'en  travailler une autre partie et, de même, on évite  d'avoir à procéder à un traitement thermique  pour obtenir le durcissement, ainsi que d'être  obligé d'utiliser comme matière première de  l'acier pouvant se traiter à chaud, afin de  donner le degré désiré de dureté en diffé  rents endroits des parois de l'objet terminé.  



  Comme suite à la formation de l'ébauche  en forme de cuvette 30, on effectue la con  formation de l'épaulement supérieur 70 qui  était commencé dans le flan 21 en 18a.  



  En se reportant à la     fig.    5, la forme  particulière de la face de base 42 du bec      du poinçon et du coin 43 est d'importance  vitale pour obtenir les résultats désirés. Pen  dant toute la descente du bec 41 du poin  çon, pendant que le métal de la partie basse  du     flan    situé en dessous du bec du poinçon  est déplacé vers l'extérieur et vers le haut,  autour du bec du poinçon, par suite de la  pression dirigée vers le bas, le métal s'écoule  vers l'extérieur le long de la face de base  plane 42 du bec du poinçon.

   Lorsque l'écou  lement du métal change de direction, pour  aller vers le haut par rapport à la paroi de  fond du poinçon, et lorsque le métal s'écoule  autour du coin 43 du bec du poinçon, le  sens de l'écoulement du .métal tend à conti  nuer dans le sens du déplacement donné par  la courbe de grand rayon R tangente à la  face 42, mais non     tangente    à la paroi la  térale du bec 41. De cette façon, avant de  tourner complètement pour se diriger vers le  haut, le métal dégage la paroi latérale du  poinçon et n'exerce pas de pression contre  elle, ce qui réduit la pression s'exerçant sur le  poinçon et laisse un léger jeu 47 entre la paroi  latérale du poinçon et la surface intérieure de la  cavité     formée    dans l'ébauche résultante 30.

   En  pratique, le trou pratiqué dans l'ébauche 30  est toujours sensiblement plus grand que le  diamètre du poinçon 41. Du fait de la cons  truction décrite et du mode de fonctionne  ment du poinçon et de la matrice donnant  ce jeu 47, il ne s'exerce pas de friction appré  ciable entre la paroi latérale du poinçon 41  et la paroi de la cavité formée dans l'ébau  che résultante pendant le déplacement vers  le haut ou vers l'arrière du métal de l'ébau  che par rapport au poinçon, de sorte que  l'ébauche ne se coince pas sur ce poinçon  et qu'elle n'a pas à en être séparée à force.  



  La réduction de pression décrite exercée  sur le     poinçon,    coopérant avec la conicité de  la matrice en 35 permettant l'augmentation du  diamètre de l'ébauche, empêche la pression  de s'élever et, du fait de la formation du  jeu 49, il ne s'exerce pas de friction, sinon  légère, entre la surface extérieure de la par  tie large 52 de l'ébauche et la cavité de la  matrice, lorsque la partie large 52 s'élève dans    la cavité de la matrice.

   La seule surface sur  laquelle il se produit une friction sensible est  celle comprise entre l'extrémité inférieure de  l'ébauche et la paroi de la partie cylindrique  37 de la cavité de la matrice, et entre le mé  tal de l'extrémité inférieure de l'ébauche et  la face de base plane 42, du poinçon, lorsque  le métal de l'ébauche est refoulé vers le  haut à travers l'orifice en forme de tore dont  il a été fait mention. Le travail à froid ou  déformation du métal dans l'ébauche, résul  tant du     refoulage    vers l'arrière, exerce ainsi  un travail à froid considérable dans la paroi  de base 53 de l'ébauche, ainsi que dans la  partie latérale mince 54 de celle-ci.

   D'autre  part, les parties épaissies 52 de l'ébauche  sont obtenues au moyen d'un écoulement du  métal, dirigé vers l'extérieur et plus ou moins  libre et ces parties ont en conséquence été  soumises à un travail à froid relativement  faible. En pratique, on constate qu'en défor  mant un flan tel que 21 pour former une  ébauche telle que 30, le métal des parties  53 et 54 est travaillé à froid jusqu'à un point  se rapprochant de la limite d'élasticité du mé  tal, tandis que le métal, dans les parties épais  sies 52, est susceptible d'être encore travaillé  à froid, sensiblement avant que la limite  d'élasticité de l'acier soit atteinte.  



  Si l'objet à former a un fond plat et une  paroi latérale rectiligne, comme cela est in  diqué en 53 et 54, respectivement sur l'ébau  che 30 de la     fig.    11, on peut calculer facile  ment les dimensions de l'ébauche 9 de telle  sorte qu'en la travaillant à froid pour lui don  ner la forme de l'ébauche 30, le métal du  fond 53 et de la paroi latérale 54 soit tra  vaillé à froid dans la mesure nécessaire pour  obtenir, dans ces parties de l'ébauche, la ré  sistance et la dureté que l'on désire avoir  dans l'objet final.

   De même, l'épaisseur de  la paroi latérale épaisse 52 peut être déter  minée de telle sorte que, lorsqu'elle est en  suite refoulée à froid pour former la paroi  latérale de l'objet terminé, elle ait été tra  vaillée à froid de la quantité nécessaire pour  donner à ces parties la dureté et la résistan  ce correspondant à celle des parois 53 et 54.      Si la paroi latérale et le fond de l'objet  terminé doivent avoir la dimension et la for  me représentées en 53 et 54, ces     parties     de l'ébauche 30 n'ont pas besoin d'être tra  vaillées davantage à froid et, par suite, il  n'est pas nécessaire de     réchauffer    ces parties  de l'ébauche.

   L'ébauche 30 peut alors être  soumise à un     refoulage    vers l'avant de ma  nière à réduire l'épaisseur de la partie 52  à     celle    de la partie 54. Cette opération  s'effectue avec la disposition de matrice et  poinçon représentée schématiquement sur la       fig.    6, qui comporte une matrice 60 à ca  vité cylindrique 61. Cette cavité comporte un  épaulement de     refoulage    62 qui se termine  par une cavité cylindrique 63, laquelle est  dégagée en 64. Dans la matrice 60 travaille  un poinçon 65 présentant un bec 66 et un  épaulement de     refoulage    67.  



  Lorsque l'on dispose l'ébauche 30 dans  la matrice 60, elle se place d'elle-même dans  la position représentée par la ligne en trait  mixte 68, l'épaulement 51 reposant sur l'épau  lement 62 de la matrice. La cavité 61 de la  matrice a un diamètre égal au diamètre exté  rieur de la partie large 52 de l'ébauche 30  et la cavité 63 a un diamètre égal au dia  mètre extérieur de la paroi plus mince 54 de  l'ébauche. La position du poinçon 65 au com  mencement du     refoulage    est représentée par  la ligne en trait mixte 69, l'épaulement 67  du poinçon reposant sur l'épaulement 70 de  l'extrémité supérieure de l'ébauche 30. Le  diamètre du bec 66 est sensiblement égal au  diamètre intérieur de la partie 54 de l'ébau  che 30.

   On remarquera qu'au début du     re-          foulage,    l'extrémité inférieure du bec 66 est  disposée en un point situé en dessous de  l'épaulement 62 de la matrice 60. On remar  quera également qu'à ce moment l'extré  mité inférieure du poinçon est un peu     au-          dessus    du fond 53 de l'ébauche 30.  



  Lorsqu'on pousse vers le bas le poinçon  65, l'épaulement 67 du poinçon exerce une  force de compression sur l'extrémité supé  rieure de la partie 52 de l'ébauche 30 et le  métal de cette partie s'écoule vers le bas  et est refoulée autour de l'épaulement 62    et dans l'intervalle compris entre le bec 66  du poinçon 65 et la paroi de la cavité cylin  drique 63. L'écoulement du métal est indi  qué par les     flèches    75.

   Cette opération amin  cit la partie 52 pour l'amener à l'épaisseur  de paroi désirée dans l'objet terminé et,  ce     faisant,    le métal est travaillé à froid dans  la mesure désirée pour obtenir la résistance  et la dureté demandées dans l'objet     terminé.     Comme on l'a dit précédemment, la dimen  sion de la     partie    52 est calculée au départ  de telle sorte qu'après le     refoulage,    la paroi  latérale de l'objet terminé ait été durcie à  froid dans une mesure telle qu'elle ait sen  siblement la même résistance et la même du  reté que celles des parties 53 et 54 obtenues  par le     refoulage    vers l'arrière précédent.  



  Lorsque le poinçon 65 arrive à la limite  de la descente, le     corps    creux 80 est refou  lé, son fond 81 ayant approximativement la  même épaisseur que la partie 53 de l'ébau  che 30. A ce stade du procédé, le fond 81  et la paroi latérale 82 ont été     travaillés    à  froid de manière à avoir la dimension et  la forme désirées de l'objet terminé. Le     re-          foulage    vers l'avant laisse un prolongement  oblique 83 à l'extrémité supérieure du corps  creux 80.

   Le métal non refoulé de ce pro  longement 83 est relativement doux par com  paraison au métal des parois 81 et 82 et l'on  peut par suite continuer à travailler à froid  le prolongement 83 de 'Manière à     conformer     l'extrémité supérieure du corps creux à la  forme désirée pour la partie supérieure de  l'objet final. On peut continuer à travailler  à froid le prolongement 83 au moyen d'opé  rations ultérieures, de manière à faire une  bride s'étendant     radialement    vers l'extérieur  ou vers l'intérieur à l'extrémité supérieure du  corps creux 80, ou toute autre forme désirée.

    On comprend     évidemment    qu'on règle la  course du poinçon 65 de façon qu'il ne reste  dans le prolongement 83 que la quantité de  métal suffisante pour donner à la partie su  périeure la forme que l'on désire avoir dans  la pièce finale.  



  Si l'on désire former un récipient à fond  autre que plat, par exemple comme repré-           senté    en 81, il est nécessaire de soumettre  l'ébauche 30 à une ou plusieurs opérations  de conformation à froid, avant le     refoula-          ge    vers l'avant représenté sur la     fig.    6. En  supposant, à titre d'exemple, qu'on désire  former un récipient à fond arrondi, il est  préférable de soumettre l'ébauche 30 aux  opérations représentées sur les     fig.    7 et 8.

    Toutefois, si le métal des parties 53 et 54  de l'ébauche 30 a été travaillé jusqu'aux en  virons de sa     limite    d'élasticité, ou si l'im  portance de la nouvelle conformation à froid  nécessaire est telle qu'elle     impose    au métal  des efforts au-delà de sa     limite    d'élasticité,  il préférable de réchauffer l'ébauche 30 avant  de conformer à froid son fond. Le     réchauffa-          ge    auquel l'ébauche 30 est     soumis    est juste  suffisant pour adoucir le métal dans les par  ties 53 et 54 dans la mesure telle que le  traitement à froid ultérieur de ces parties amè  ne leur dureté et leur résistance aux valeurs  désirées dans l'objet terminé.  



  Pour obtenir un récipient à fond rond qui  soit sain, on place d'abord l'ébauche 30 dans  une matrice 85 dont la cavité cylindrique 86  se termine par un épaulement de plus petit  diamètre 87 et une cavité de base ronde 88.  Dans la matrice 85 pénètre un poinçon 89  présentant un bec 90 conique à son extré  mité inférieure, comme par exemple en 91,  et un épaulement oblique 92 à son extrémi  té supérieure. Un poussoir d'expulsion 93  coulisse également dans     1a    matrice 85.  



  La descente du poinçon 89 exerce une  compression sur l'extrémité supérieure de  l'ébauche 30, au moyen de     l'épaulement    92,  et le métal des parties 53 et 54 est com  primé dans la cavité 88, de manière à for  mer un fond rond 95 et une paroi latérale  96 ayant la même épaisseur que la paroi  52 de l'ébauche 30 (fia. 12). La compres  sion et l'écrasement du métal vers l'intérieur,  à     l'extrémité        inférieure    de l'ébauche, tasse  le grain dans le fond     arrondi    95 de sorte que,  dans ce fond, le grain tend à prendre une  structure entrelacée compacte.  



  L'ébauche 94 est amenée à sa forme fi  nale     dans    la disposition de matrice et poin-         çon    représentée sur la     fig.    8, comportant une  matrice 100 à cavité cylindrique 101, se  terminant par un épaulement oblique 102 et  une cavité de fond arrondie 103. Un poussoir  d'expulsion 104 comporte une extrémité supé  rieure concave 105 qui ferme l'extrémité in  férieure de la cavité<B>103,</B> de sorte que l'ex  trémité inférieure de la cavité de la matri  ce présente une surface     semi-sphérique    con  tinue. Dans la matrice 100 pénètre un poin  çon 106 avec bec<B>107</B> se terminant par une  extrémité arrondie 108.

   Lorsque l'ébauche  94 est placée dans la cavité<B>101</B> de la ma  trice et qu'on refoule le poinçon<B>106</B> vers  le bas dans l'ébauche, l'extrémité arrondie  108 du poinçon exerce une force de com  pression sur le fond 95 de l'ébauche 94. Le  métal du fond 95 est par suite à nouveau  comprimé et aminci pour prendre sa forme  finale, de sorte qu'une partie de     celui-ci    est  refoulée vers le haut     comme    indiqué par les  flèches 109, de manière à former un corps  creux 110 à fond arrondi<B>111</B> ayant le con  tour désiré pour l'objet terminé et une pa  roi épaisse 112 à son extrémité supérieure.  L'opération représentée sur la fi-. 8 achè  ve le travail du métal dans le fond 111 de  sorte que le grain prend la forme d'une  masse fibreuse entrelacée compacte.  



  Comme on l'a dit précédemment, le mé  tal du fond 111 a été travaillé à froid au  moyen des opérations représentées sur les       fig.    7 et 8, dans une mesure telle qu'on  obtienne la dureté et la résistance qu'on dé  sire avoir dans l'objet terminé. Dans la par  tie épaisse 112 du corps creux 110 le métal  n'a pas été travaillé à froid dans une grande  mesure et, par suite, il est encore suscepti  ble d'être travaillé à froid par     refoulage    vers  l'avant, comme représenté sur la     fig.    6, de  manière à donner une ébauche ayant un fond  et une paroi latérale conformés aux contours  que l'on désire avoir pour l'objet final.  



  On voit donc que dans le procédé de     re-          foulage    à froid décrit le métal peut, dans  une grande mesure, s'écouler sans être confi  né, suivant une gamme d'allongements ren  dus possible par la résistance élastique du      métal, de sorte qu'il se produit un minimum  de friction. En réduisant la friction, il est  évident que la valeur de la force nécessaire  pour conformer l'objet se trouve considéra  blement réduite. On a constaté qu'on peut  conformer à froid des objets avec une pres  sion de 625 tonnes alors qu'avec les pro  cédés antérieurs il aurait fallu 2000 tonnes.

    En même temps, on a obtenu des résultats  remarquables en     utilisant    des lubrifiants, tels  que le graphite ou produits analogues, qui  ont été courants pendant de nombreuses  années dans la conformation à froid de métaux.  11 est évident qu'en réduisant au minimum le  frottement sur les matrices, il n'est plus né  cessaire d'utiliser le graissage à haute pression  qui était indiqué antérieurement comme solu  tion des problèmes de conformation à froid  de l'acier.  



  On comprend en outre qu'en permettant  au métal de s'écouler sans être confiné,     c'est-          à-dire    en réduisant au minimum la friction,  on peut prolonger beaucoup la durée des  matrices utilisées. Dans une disposition sen  siblement identique à celle représentée sur  le dessin, on a fabriqué 4000 objets termi  nés sans trace d'usure sur les matrices. Ceci  contraste nettement avec la pratique actuelle  dans laquelle la rupture et l'usure des matri  ces ont constitué un facteur important du prix  de revient de la conformation à froid d'ob  jets en acier.  



  La mise en     oeuvre    du procédé et le dis  positif décrits permettent à l'acier de s'écou  ler dans les limites de la résistance élastique  et de l'allongement, de façon non confinée.  Dans la     fig.    4, par exemple, la     partie    épaisse  52 remonte lorsque le poinçon descend, sans  qu'il y ait contact sensible entre le métal  de la partie 52 et les côtés du poinçon  et de la matrice.  



  La suppression des réchauffages permet  de travailler l'ébauche à froid progressive  ment, de sorte qu'on peut obtenir la résis  tance et la dureté finales de l'objet terminé  uniquement par travail à froid et non au  moyen d'un traitement thermique final de  durcissement.    On comprend également qu'en réduisant  la friction au minimum et en permettant au  métal de s'écouler sans être confiné comme  il a été dit, toute la force nécessaire pour  la conformation à froid peut être     utilisée    pour  faire écouler le métal là où on le désire, au  lieu     d'avoir    à surmonter une friction entre  les parois des matrices et la pièce.

   Dans  ces conditions, les tensions produites dans les  matrices sont considérablement moindres que  celles qui se produisent dans les procédés  ordinaires de conformation à froid. On a  constaté que, dans ces conditions, un acier  à teneur élevée en carbone peut être confor  mé à froid sans faire subir aux matrices une  tension excessive. Les aciers contenant 0,40 %  de carbone sont en général meilleur marché  que ceux contenant 0,10     ()/o    de carbone et  la dureté et la résistance obtenues uniquement  par le travail à froid varient conformément à  la teneur en carbone de l'acier.

   On peut donc  utiliser de l'acier de     qualité    meilleur marché  et cependant obtenir un objet terminé ayant  une résistance supérieure à celle que l'on peut  obtenir par des procédés de conformation  à froid tels qu'on les pratiquait antérieure  ment.  



  La possibilité, du fait de la nature des  opérations décrites et des matrices utilisées  pour effectuer ces opérations, de travailler  progressivement à froid et de durcir la pièce  pour faire l'objet terminé est importante. En  d'autres termes, pour faire l'ébauche 30 de la  fi-. 11, la partie de     l'ébauc$e    qui ne bénéficie  pas dans les stades successifs du durcissement  des opérations subséquentes, est travaillée à  froid de façon à donner le degré désiré de du  reté dans cette partie. Ladite partie de l'ébauche,  à savoir le fond 53 et la paroi 54, n'est plus  soumise à un travail supérieur à la résistance  élastique du métal. Lorsque la partie 50 est  ensuite refoulée, le     refoulage    à froid de la  paroi 52 durcit cette partie en lui donnant  le degré désiré de dureté.

   Les propriétés phy  siques de l'objet terminé sont élevées et on  a le degré désiré de dureté dans toutes les  zones de cet objet, cette dureté ayant été  produite progressivement dans des zones choi-      lies et déterminées de l'objet, par travail à  froid. Par suite, on peut utiliser des métaux  que l'on ne peut durcir par traitement ther  mique et on     n'utilise    et n'a pas besoin d'uti  liser de traitement     thermique    pour donner  la dureté désirée, bien qu'un traitement de  suppression de la tension puisse, dans cer  tains cas, être intéressant, et, lorsqu'on y a  recours, peut effectivement augmenter les va  leurs de la dureté.  



  En d'autres termes, aux différents sta  des de la fabrication, le métal de l'objet, en  étant     travaillé    par     l'applicatiôn    de forces de  compression provoquant la déformation, est  maintenu à l'état doux, pouvant s'écouler, en  dessous de sa limite d'élasticité dans certaines  zones, tandis que dans d'autres, le métal  est durci par le travail et, dans ces zones  durcies, il n'est ensuite plus     travaillé    dans  des conditions telles que la résistance élasti  que soit dépassée.  



  On forme toujours en premier lieu par       refoulage    une ébauche ou une cuvette et  cette formation     s'effectue    au moyen de for  ces de compression ou par application de  forces de compression accompagnées d'un     re-          foulage        indirect    (écoulement en sens con  traire du sens de     déplacement    du poinçon) ré  sultant des forces de compression. Ordinai  rement, lorsqu'une zone déterminée de l'ébau  che est durcie par le travail, le métal dans  cette zone est durci jusqu'à sa limite d'apti  tude à être travaillé permise par la résistance  de l'acier de la matrice.  



  Dans la     conformation    de la cuvette, le  métal en dessous du poinçon est comprimé,  mais du fait qu'il est refoulé en revenant  en arrière et en pouvant s'étendre vers l'ex  térieur, la pression sur le métal refoulé est  supprimée et il se produit peu de friction.  Ceci permet     d'utiliser    de faibles pressions  et de petites presses et également de réali  ser un durcissement progressif dans des opé  rations successives et d'obtenir une dureté  réglée dans des zones déterminées.  



  Bien que les tensions produites dans les  matrices décrites soient bien inférieures à  ce qu'elles sont dans les matrices utilisées    dans les procédés courants de     refoulage    à  froid, on a trouvé qu'il était bon de char  ger au préalable la matrice, par exemple au  moyen d'une     bague    de matrice ordinaire.  



  Le procédé décrit présente encore l'avan  tage que l'acier choisi pour ce procédé de       refoulage    à froid peut avoir une teneur en  manganèse inférieure aux aciers utilisés dans  d'autres     opérations    de     refoulage    à froid et,  en même temps, on peut obtenir la résistan  ce de l'objet terminé sans traitement ther  mique, pour lui donner une valeur relative  ment élevée désirée.  



  On remarquera également que, dans l'opé  ration de frappe représentée sur la     fig.    2, les  surfaces cylindriques de l'ébauche ne sont  pas travaillées à froid dans une grande mesure  et que, à la suite de cette frappe, l'ébau  che augmente de diamètre. Toute légère im  perfection de la surface de la barre utilisée est  égalisée lorsque l'ébauche se dilate au lieu d'être  confinée comme dans d'autres procédés de       refoulage    à froid. Si cette imperfection est  très sérieuse, elle est mise en évidence par  inspection visuelle de l'ébauche partiellement  formée, avant les opérations ultérieures de       refoulage    à froid.

   Les procédés ordinaires de       refoulage    à froid,     dans    lesquels la surface cy  lindrique extérieure de l'ébauche est com  primée par déplacement du métal pour for  mer le trou de l'ébauche en forme de cuvette,  tendent à cacher plutôt qu'à accentuer ces  imperfections.  



  Dans certains procédés de     refoulage    à froid  connus, l'épaulement de     refoulage    se forme  dans le coin inférieur de l'ébauche en forme  de cuvette. Dans l'ébauche 30, on remarque  que l'épaulement 51 est plus haut que l'ex  trémité inférieure de l'ébauche et que la par  tie 54 de la paroi qui se trouve en dessous  de l'épaulement 51 est déjà     travaillée    pour  l'amener à la dureté et la dimension dési  rées.

   En conséquence, lorsqu'on introduit une  ébauche dans la matrice 60 de la     fig.    6  et qu'on fait descendre le poinçon 65, le bec  66 du poinçon se trouve en dessous de     l'épau-          ment    51 avant que l'épaulement 67 du poin  çon porte sur l'extrémité supérieure de l'ébau-           che.    En conséquence, lorsque la pression  s'exerce sur la partie supérieure large de  l'ébauche, l'extrémité inférieure du poinçon  sert de guide pour la paroi 54 et il n'y a  pas de distorsion de la paroi latérale 80 ni  du fond 81 du corps creux.

   Lorsque l'épau  lement d'extrusion est     formé    autour du coin  inférieur de l'ébauche, il n'y a pas de  guide interne pour le fond et les côtés de  l'ébauche -en forme de cuvette, au commen  cement du     refoulage    vers l'avant et la pres  sion de     refoulage    tend à déformer     ces    pa  rois à l'extrémité inférieure du corps creux.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS 1. Procédé de travail à froid d'une ébau che pleine en acier, caractérisé en ce qu'on ne confine latéralement qu'une partie d'ex trémité de l'ébauche et on applique une pres sion axiale sur la partie centrale de l'ex trémité opposée de l'ébauche, de manière à obliger les parties extérieures du métal de cette extrémité opposée à se dilater libre ment vers l'extérieur dans une mesure com prise dans la zone d'élongation permise par la limite d'allongement du métal, après quoi on déplace cette partie dilatée dans une di rection opposée à celle suivant laquelle la pression axiale est appliquée, en continuant l'application de cette pression axiale. II.
    Dispositif pour la mise en #uvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matrice comporte une cavité centrale dont l'extrémité inférieure a une sec tion transversale réduite et sert à recevoir l'ex trémité inférieure de l'ébauche, des moyens pour former un fond plein à cette extrémité inférieure, un épaulement périphérique incli né vers le haut et vers l'extérieur réunissant la partie inférieure réduite et la partie su périeure de cette cavité, la paroi de la ca vité située au-dessus de l'épaulement allant en s'évasant vers le haut et vers l'extérieur.
    11I. Corps creux obtenu par la mise en aeuvre du procédé selon la revendication 1 à l'aide du dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il présente un fond et une paroi latérale dont la partie supérieure est plus épaisse et la partie inférieure plus mince, ces deux parties étant reliées par un épaulement. SOUS-REVENDICATIONS 1.
    Procédé selon la revendication I, ca ractérisé en ce que, pour travailler un flan en acier doux de manière à former un objet tubulaire à fond fermé, on refoule vers le haut une partie de paroi plus épaisse de l'ébauche, de manière à l'allonger et à l'amin cir en confinant latéralement intérieurement et extérieurement cette paroi épaissie et une partie voisine d'une partie de paroi mince et en appliquant une pression axiale sur l'ex trémité supérieure de la partie de paroi plus épaisse. 2. Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 1, caractérisé en ce qu'on règle la longueur et l'épaisseur de la partie de paroi plus épaisse de manière telle que, lorsque celle-ci est refoulée, elle est durcie par ce travail dans la même mesure que le métal de la partie inférieure. 3.
    Procédé selon la revendication 1, ap pliqué au travail d'une ébauche en forme de tronçon de baxre, caractérisé en ce qu'on pla ce ladite ébauche dans la cavité d'une matri ce comportant une partie réduite à son extré mité inférieure, faite de façon à ne confiner radialement que l'extrémité inférieure de l'ébauche, en ce qu'on applique une pression axiale sur la partie supérieure centrale de l'ébauche de manière à dilater librement le métal de la partie supérieure de l'ébauche radialement vers l'extérieur, au contact des parois latérales de la cavité de la matrice à son extrémité supérieure,
    en ce qu'on con tinue l'application de cette pression axiale -pour refouler vers le haut le métal de l'extrémité confinée inférieure de l'ébauche, de manière à former une ébauche en forme de cuvette dont la paroi latérale est formée à son extré mité supérieure par un métal dilaté relativement doux et à son extrémité inférieure par une paroi plus mince et relativement dure. 4.
    Procédé selon la revendication I, ca ractérisé en ce que le travail à froid se fait au moyen d'un poinçon et d'une matrice, de manière à réduire la friction entre l'ébauche, le poinçon et la matrice en confinant la par tie inférieure de l'ébauche dans la matrice et en appliquant une pression axiale à plat à l'aide du poinçon sur la partie centrale supérieure de l'ébauche, de manière à dépla cer le métal vers le bas jusqu'à un certain point de la paroi de fond d'une cuvette for mée par cette pression axiale et, en même temps, en laissant le métal s'écouler vers l'ex térieur et vers le haut, à partir du dessous du poinçon,
    en dirigeant l'écoulement du mé tal à l'écart de la paroi latérale du poinçon pendant qu'il s'écoule vers le haut et en sup primant la pression sur la paroi latérale de la cuvette ainsi formée lorsqu'elle s'élève du fait de la continuation de l'écoulement à partir du sous du poinçon. 5. Procédé selon la revendication I, ca ractérisé en ce qu'on travaille à froid une ébauche métallique pour lui donner une for me tubulaire présentant un fond fermé, en comprimant axialement une ébauche en vue de lui donner la forme d'une cuvette à fond plat, en ce qu'on comprime ce fond latérale ment vers l'intérieur, obliquement par rapport à l'axe vertical du fond, puis on comprime axialement ce fond ainsi comprimé vers l'in térieur. 6.
    Dispositif selon la revendication II, ca ractérisé en ce qu'il comporte un poinçon présentant une extrémité avant plate, reliée à une paroi latérale par une partie arrondie en forme de coin, l'extrémité plate permettant au métal de s'écouler radialement vers l'ex térieur lorsqu'on l'enfonce dans l'ébauche et la partie arrondie permettant au 'métal de s'écouler vers l'extérieur en l'éloignant de la partie latérale du poinçon, en direction de l'extrémité du poinçon opposée à l'extrémité platé. 7. Dispositif selon la revendication Il et la sous-revendication 6, caractérisé en ce que la paroi latérale du poinçon est parallèle à son axe et la partie arrondie en forme de coin est une courbe tangente à l'extrémité plate, mais non tangente à la paroi latérale.
    8. Dispositif selon la revendication II et les sous-revendications 6 et 7, caractérisé en ce que ladite courbe est un arc de grand rayon tangent à l'extrémité plate et un arc de plus petit rayon la raccordant à la pa roi latérale. 9. Corps creux selon la revendication<B>111,</B> caractérisé en ce que le diamètre extérieur de la partie inférieure est approximativement égal au diamètre de l'ébauche et la partie supé rieure a une dureté qui n'est que légèrement supérieure à celle de l'ébauche.
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