Procédé de finissage d'une ouverture préformée dans une pièce métallique
et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé
Le présent brevet a pour objets un procédé et une installation de finissage d'une ouverture préformée dans une pièce métallique pour obtenir un état de surface désiré pour la paroi latérale de l'ouverture, par exemple d'une filière ou outil d'extrusion utilisé dans l'extrusion des pièces d'aluminium.
Actuellement, les outils d'extrusion sont normalement préformés en utilisant l'électro-érosion, puis ensuite traités à chaud pour que soit obtenue la dureté nécessaire de la paroi de l'outil d'extrusion. l'ouverture étant terminée à la main en utilisant des tissus à maille serrée et de l'émeri de façon à réaliser un état de surface satisfaisant. Cela supprime l'état strié laissé par l'électroérosion, mais nécessite un entraînement considérable et beaucoup de soins, du fait que la forme de l'ouverture doit être maintenue et que les performances de la filière ne doivent pas être affectées par une inclinaison défavorable qui pourrait être donnée aux différentes parties de la paroi latérale.
Les performances de l'outil fini dépendent de la vitesse uniforme du. flux de métal à travers l'ouverture pendant l'extrusion, cette vitesse du flux, en tous points, étant largement déterminée par l'inclinaison de la paroi latérale. Ainsi, le finissage à la main est un procédé qui nécessite beaucoup d'habileté et qui, s'il est effectué de façon non satisfaisante, peut aisément avoir pour effet qu'un outil doive être jeté au rebut, d'où il est essentiel de travailler lentement et par conséquent, de façon coûteuse.
Le but de la présente invention est de fournir un procédé et des moyens qui remplacent le finissage habituel à la main de l'ouverture d'un outil d'extrusion et qui produisent un finissage plus uniforme et plus précis, ne nécessitant toutefois pas l'utilisation d'une main-d'ceuvre hautement qualifiée.
A cet effet, le procédé suivant l'invention est caractérisé par le fait qu'on fait passer à force un composé abrasif solide, à base cireuse, dans l'ouverture.
Ainsi, afin que soit réalisé le finissage d'une ouverture dans un outil d'extrusion, ce dernier est maintenu dans un support et le composé abrasif est forcé dans l'outil. Lorsqu'il passe à travers l'ouverture de l'outil, le composé abrasif érode sa paroi latérale, le processus d'abrasion se poursuivant jusqu'à ce que l'état de finissage désiré soit obtenu.
Le composé abrasif sera une pâte ou une cire solide contenant des particules abrasives en suspension. Par exemple, ce composé peut comporter des particules d'un abrasif tel que du carbure de silicone dans une base cireuse. D'excellents résultats ont été obtenus en utilisant du carbure de silicone d'un grain de 150, c'està-dire traversant un tamis compostant 25 trous au cm2, dans une base consistant en un mélange de cire de pétrole plastifiée d'une dureté de pénétration de 35 de l'institut du Pétrole Pénétration des Cires échelle i.P. 41.
Il est à noter que le fini est uniforme tout autour de l'ouverture, de sorte que la précision de l'ouverture préformée n'est pas affectée. Le support d'outil est de préférence placé à une extrémité d'un cylindre contenant un piston qui presse le composé abrasif à travers l'outil d'une manière qui simule le procédé d'extrusion, des qualités différentes du composé abrasif pouvant être utilisées pour produire des grains successifs dans la finesse de l'état fini.
Un abrasif à base de cire étant utilisé, il est indiqué de nettoyer l'ouverture après le finissage pour que soient ôtées les traces subsistantes de la cire, cela par une immersion dans de l'eau chaude suivie du passage d'un tissu de nettoyage à travers l'ouverture.
L'installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention est caractérisée par le fait qu'elle comporte un cylindre à une extrémité duquel est disposé un support pour la pièce métallique, et un piston effectuant un mouvement de va-et-vient dans ce cylindre pour forcer un composé abrasif solide, à base cireuse, à travers l'ouverture lorsque la pièce métallique est montée sur le support, une des extrémités du cylindre présentant un espace libre dans lequel pénètre le composé abrasif extrudé une fois qu'il a été forcé dans l'ouverture.
Des moyens pour amener le composé abrasif dans le cylindre peuvent être prévus. Un piston à vitesse variable est préféré, la vitesse pouvant varier dans une plage de une à dix courses à la minute, par exemple.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La figure unique est une vue latérale, avec coupe partielle, d'une installation de finissage de l'ouverture d'un outil métallique d'extrusion.
Dans l'installation représentée, un cylindre 1 présente un alésage longitudinal et horizontal 2 dans lequel un poussoir 3 est agencé de façon à effectuer un mouvement de va-et-vient commandé par un piston hydraulique 4.
Ainsi le mouvement de va-et-vient du piston 4 oblige le composé abrasif à passer du cylindre 1 à travers l'ouverture 5 de l'outil 6, qui est maintenu par un support 7 pendant l'opération de finissage. Ce cylindre 1 est fixé à une plaque de base 8.
La moitie postérieure du cylindre a été supprimée au-dessus du plan diamétral horizontal pour ménager ainsi une ouverture de charge dans laquelle le composé abrasif à base de cire est chargé lorsque le piston 3 occupe sa position rétractée, telle qu'illustrée. Le piston 3 est représenté en traits mixtes à 1'extrémité antérieure de sa course, dans la position dans laquelle le composé préalablement chargé a été forcé à travers l'ouverture de l'outil, le piston étant prêt à amorcer sa course de retour. Le support d'outil 7 est maintenu dans un second support 9 présentant une ouverture terminale 10 à travers laquelle le composé quitte l'ouverture d'outil, ce support 9 étant serré contre un flasque terminal 12 du cylindre par des écrous 13 vissés sur des tirants 14 qui traversent le flasque 12.
Le support 9 est monté de façon coulissante sur deux barres de guidage parallèles 15 de telle manière qu'une fois les écrous 13 ôtés, il puisse être démonté par l'extrémité antérieure du cylindre 1 pour permettre la mise en place ou l'enlèvement de l'outil 6 et du support d'outil 7. Une tige de guidage 16 s'étend vers l'arrière à partir de la partie supérieure du support 9 et est guidée de façon coulissante par le flasque cylindrique 12. Le mouvement du support 9, lorsque les écrous 13 sont ôtés, est produit par un piston hydraulique 17.
Un cadre 18 est soudé sur la plaque de base 8 et sur le flasque de cylindre 12, un second cadre 19, distant du premier, supportant le boîtier 20 du piston 4. Ce dernier est, par exemple, capable d'exercer une pression maximum de l'ordre de 50 tonnes qui est absorbée par la plaque de base 8 et par deux tirants 22 s'étendant entre les bords supérieurs des cadres d'extrémité 18 et 19.
Lorsque le piston 4 est retiré, un bloc cylindrique préformé du composé cireux peut être introduit dans le cylindre par son ouverture de charge; une réserve de tels blocs peut être préparée en utilisant les moyens décrits ci-dessus, sans toutefois qu'un outil soit en position et après que l'extrémité antérieure du cylindre a été convenablement ôtée ou munie d'une extension tubulaire dans laquelle un long morceau de cire est comprimé au moyen du piston. Ce morceau peut être coupé en petits tronçons capables de passer dans l'ou- verture de charge. Afin de réaliser le fini désiré, plus d'une charge de cire, par exemple deux ou trois, peuvent avoir à traverser l'outil à terminer.
Process for finishing a preformed opening in a metal part
and installation for the implementation of this method
The present patent relates to a process and an installation for finishing a preformed opening in a metal part to obtain a desired surface finish for the side wall of the opening, for example of a die or extrusion tool used. in the extrusion of aluminum parts.
Currently, extrusion tools are normally preformed using spark erosion and then heat treated to achieve the required hardness of the extrusion tool wall. the opening being finished by hand using close-knit fabrics and emery so as to achieve a satisfactory surface finish. This removes the ridged state left by spark erosion, but requires considerable training and care, as the shape of the opening must be maintained and die performance must not be affected by unfavorable tilt. that could be given to different parts of the side wall.
The performance of the finished tool depends on the uniform speed of the. flow of metal through the opening during extrusion, this flow velocity at all points being largely determined by the inclination of the side wall. Thus, hand finishing is a process which requires a great deal of skill and which, if performed unsatisfactorily, can easily result in a tool having to be discarded, hence it is essential. to work slowly and therefore costly.
The object of the present invention is to provide a method and means which replace the usual hand finishing of the opening of an extrusion tool and which produce a more uniform and precise finishing, however not requiring the use of highly skilled labor.
To this end, the process according to the invention is characterized by the fact that a solid abrasive compound, with a waxy base, is forced to pass through the opening.
Thus, in order to achieve the finishing of an opening in an extrusion tool, the latter is held in a holder and the abrasive compound is forced into the tool. As it passes through the opening of the tool, the abrasive compound erodes its side wall, the abrasion process continuing until the desired finish state is achieved.
The abrasive compound will be a paste or solid wax containing abrasive particles in suspension. For example, this compound may include particles of an abrasive such as silicone carbide in a waxy base. Excellent results have been obtained by using silicone carbide of a grain of 150, that is to say passing through a sieve composting 25 holes per cm2, in a base consisting of a mixture of plasticized petroleum wax of hardness. penetration of 35 from the Institut du Pétrole Penetration of Waxes iP scale 41.
Note that the finish is uniform all around the opening, so the accuracy of the preformed opening is not affected. The tool holder is preferably placed at one end of a cylinder containing a piston which presses the abrasive compound through the tool in a manner which simulates the extrusion process, different qualities of the abrasive compound can be used. to produce successive grains in the fineness of the finished state.
As a wax-based abrasive is used, it is advisable to clean the opening after finishing so that the remaining traces of the wax are removed, by immersion in hot water followed by the passage of a cleaning cloth through the opening.
The installation for carrying out the method according to the invention is characterized in that it comprises a cylinder at one end of which a support for the metal part is arranged, and a piston performing a reciprocating movement. into this cylinder to force a solid, waxy-based abrasive compound through the opening when the metal part is mounted on the carrier, one end of the cylinder having a free space into which the extruded abrasive compound enters once it is was forced into the opening.
Means for bringing the abrasive compound into the cylinder may be provided. A variable speed piston is preferred, the speed varying within a range of one to ten strokes per minute, for example.
The drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention.
The single figure is a side view, partially in section, of an installation for finishing the opening of a metal extrusion tool.
In the installation shown, a cylinder 1 has a longitudinal and horizontal bore 2 in which a pusher 3 is arranged so as to effect a reciprocating movement controlled by a hydraulic piston 4.
Thus the reciprocating movement of the piston 4 forces the abrasive compound to pass from the cylinder 1 through the opening 5 of the tool 6, which is held by a support 7 during the finishing operation. This cylinder 1 is fixed to a base plate 8.
The posterior half of the cylinder has been removed above the horizontal diametral plane to thereby provide a charging opening into which the wax-based abrasive compound is charged when the piston 3 is in its retracted position, as shown. Piston 3 is shown in phantom at the front end of its stroke, in the position in which the previously loaded compound has been forced through the opening of the tool, with the piston ready to initiate its return stroke. The tool holder 7 is held in a second holder 9 having an end opening 10 through which the compound leaves the tool opening, this holder 9 being clamped against an end flange 12 of the cylinder by nuts 13 screwed on tie rods 14 which pass through the flange 12.
The support 9 is slidably mounted on two parallel guide bars 15 in such a way that once the nuts 13 have been removed, it can be dismantled by the front end of the cylinder 1 to allow the insertion or removal of the tool 6 and the tool holder 7. A guide rod 16 extends rearwardly from the upper part of the holder 9 and is slidably guided by the cylindrical flange 12. The movement of the holder 9 , when the nuts 13 are removed, is produced by a hydraulic piston 17.
A frame 18 is welded to the base plate 8 and to the cylinder flange 12, a second frame 19, distant from the first, supporting the housing 20 of the piston 4. The latter is, for example, capable of exerting maximum pressure. of the order of 50 tonnes which is absorbed by the base plate 8 and by two tie rods 22 extending between the upper edges of the end frames 18 and 19.
When the piston 4 is withdrawn, a preformed cylindrical block of the waxy compound can be introduced into the cylinder through its loading opening; a supply of such blocks can be prepared using the means described above, without however a tool being in position and after the anterior end of the cylinder has been suitably removed or provided with a tubular extension in which a long piece of wax is compressed by means of the plunger. This piece can be cut into small sections capable of passing through the load opening. In order to achieve the desired finish, more than one wax charge, for example two or three, may have to pass through the tool to be finished.