EP0272186B1 - Procédé de filage direct sur presse à forger verticale et outillage de mise en oeuvre - Google Patents

Procédé de filage direct sur presse à forger verticale et outillage de mise en oeuvre Download PDF

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EP0272186B1
EP0272186B1 EP87402874A EP87402874A EP0272186B1 EP 0272186 B1 EP0272186 B1 EP 0272186B1 EP 87402874 A EP87402874 A EP 87402874A EP 87402874 A EP87402874 A EP 87402874A EP 0272186 B1 EP0272186 B1 EP 0272186B1
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EP
European Patent Office
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press
container
die
pot
spinning
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EP87402874A
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Stéphane Claude Georges Garyga
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Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/21—Presses specially adapted for extruding metal
    • B21C23/212—Details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02—Making uncoated products
    • B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/08—Making wire, bars, tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/21—Presses specially adapted for extruding metal

Definitions

  • the present invention relates to a direct spinning process particularly suitable for carrying out operations for spinning superalloy parts on a vertical forging press and it also relates to a spinning tool specially designed for the implementation of this process.
  • DE-C-542 045 which describes a horizontal spinning press in which the spinning pot accompanies the movement of the piece and covers the die support then remains integral with the piston during the displacement movement in the opposite direction; two stations are provided, the second spinning pot coming to cap the plot during the return.
  • Certain parts of engines intended for aeronautical applications are also obtained by calling upon this kind of processes. This is the case, for example, of ferrules or rings of large diameter entering the fixed parts of the engine and having a profiled section which can be obtained by successive spinning, rolling and welding operations.
  • the tool specially designed for the implementation of the method according to the invention is characterized in that it comprises means for securing between the spinning pot and the upper press table so that the upper slide can be actuated independently or on the contrary, the spinning pot can follow the movements of said slide.
  • this tool also includes a sheath, disposed under the die and closed at its lower end so that the spun part is contained in said sheath during spinning and the ejector presses on said sheath which lifts the die when said ejector is activated.
  • FIG. 1 shows a movable vertical forging press table used for implementing the direct spinning process according to the invention.
  • Said tool includes a lower riser 2 fixed to the table 1 by any known means of the bolt type cooperating with slides, for example, then an intermediate wedge 3 interposed between said lower riser 2 and a pot riser 4 secured to each other by bolts 5.
  • a lower outer pot 6 secured to it by bolts 7, an intermediate pot 8 of die and inside this latter a plate 9 reinforcement of the die supporting a die 10.
  • the bore 8a of the intermediate pot 8 of the die and the cooperating external diameters, respectively 9a and 10a of the reinforcement 9 and of the die 10 are preferably conical to allow them to be lifted as will be described in more detail below.
  • the bore 9b of the reinforcement 9 is slightly greater than that of the corresponding edge 10b of the die in order to allow the passage of the extruded part as will be described below while the die 10 has an evolving internal shape 10c adapted to the flow metal during the spinning operation.
  • the external face 10a of the die 10 has at least two holes 11 capable of being used for handling.
  • Above the lower outer pot 6 is placed an upper outer pot 12 which carries on its outer surface 12a at least two hooking lugs 13 pierced with a hole 14 and having a vertical slot.
  • Above the intermediate pot 8 of the die is placed an intermediate pot 15 of spinning inside which is placed a shell 16. Inside the spinning pot is shown a piece 17 surmounted by a support washer 18.
  • the movable table 1, the extensions 2 and 4 and wedge 3 each have, respectively, a central bore 1a, 2a, 4a and 3a and inside is arranged a tubular sheath 19, closed at its lower end by a cover of support 20.
  • the bore 4a comprises for example a flange 4b capable of guiding the sheath 19 at its upper part and a shim 21 disposed between the bores 3a and the and the sheath 19 is also capable of serving as a guide and also serves to centering of the extension 2 relative to the table while a retaining wedge 22 integral with the sheath 19 cooperates with the bore 4a and cannot move beyond the rim 4b.
  • 23 represents the upper slide of the press on which are mounted the elements complementary to those which have been described with reference to FIG. 2 and constituting with them said direct spinning tooling.
  • Said tool comprises an upper distribution table 24 secured, for example by bolts 25, with a punch holder plate 26 on which is fixed, for example by means of screws 27 a washer 28 which ensures the fixing of a punch 29 on said plate 26.
  • the washer 28 arrives at the end of the race by pressing on the pot 15 in order to limit the stroke.
  • the upper table 24 has at least two holes for the passage of an axis 30 for fixing a tie rod 31 the other end of which cooperates with the slot in the tab 13 and a groove 32 for the passage of a passing pin 33 in the hole 14 of the tab 13, as can be seen in FIG. 3.
  • Figure 5 shows a passage 6a of a bar 34 above the lower outer pot 6 for the positioning of a support wedge 35 disposed on top of the intermediate pot 8 of die.
  • FIG. 6 shows an extra thickness washer 18a placed on the support washer 18.
  • Figures 1 to 10 show the successive stages of an embodiment of the direct spinning process on a vertical forging press, according to the invention.
  • FIGs 5,6 and 7 show an additional phase of the method which is possibly used when it is observed that the edge of the extruded part 17a remains attached to the shell 16, which would prevent translation out of under the press of the assembly lower, or that the support washer 18 remains stuck in the shell 16.

Description

  • La présente invention concerne un procédé de filage direct particulièrement adapté à la réalisation d'opérations de filage de pièces en superalliages sur presse à forger verticale et elle concerne également un outillage de filage spécialement conçu pour la mise en oeuvre de ce procédé.
  • Les avantages des procédés de filage ou extrusion pour l'obtention de certains types de pièces mécaniques sont bien connus des spécialistes. Ce genre de procédé est dit direct lorsque la pièce sortant de la filière se déplace dans le même sens que l'effort appliqué par le poinçon. Des presses spéciales de filage permettent d'obtenir par ce genre de procédé, connu en soi, des pièces généralement de grande longueur, du genre tubes ou profilés divers par exemple et dans ce cas, lors de la mise en oeuvre, la pièce se déplace en position horizontale, à la sortie de la filière. Un exemple de ce genre de procédé constituant l'état de la technique le plus proche est illustré par DE-C-542 045 qui décrit une presse à filer horizontale dans laquelle le pot de filage accompagne le déplacement du lopin et coiffe le support de filière puis reste solidaire du piston lors du déplacement de dégagement en sens inverse ; deux postes sont prévus, le second pot de filage venant coiffer le lopin lors du retour. Certaines pièces de moteurs destinés à des applications aéronautiques sont également obtenues en faisant appel à ce genre de procédés. C'est le cas, par exemple, de viroles ou anneaux de grand diamètre entrant dans les parties fixes du moteur et ayant une section profilée qui peuvent être obtenus par des opérations successives de filage, roulage et soudage. Dans les applications aux pièces de moteurs aéronautiques toutefois ou aux turbomachines en général, le choix, exigé par les hautes performances (températures de fonctionnement) et hautes caractéristiques recherchées (résistance, durée de vie), de matériaux spéciaux tels les superalliages, à base nickel par exemple, nécessite lors de leur mise en oeuvre par filage des efforts importants qui sont généralement inaccessibles pour les presses de filage couramment utilisées.
  • L'invention vise à obtenir par filage direct notamment des pièces en superalliages exigeant l'application d'efforts importants qui peuvent être atteints sur des presses à forger verticales dont la puissance peut atteindre 65 000 tonnes. L'invention est notamment adaptée pour le filage à partir de poudres de superalliage. Le procédé conforme à l'invention qui permet d'obtenir ces résultats sans les inconvénients des procédés antérieurement connus comporte les étapes suivantes :
    • a) sortir la table inférieure de la presse à forger verticale,
    • b) sortir un lopin du four,
    • c) placer ledit lopin dans le pot de filage, et une rondelle d'appui au dessus dudit lopin dans le pot de filage,
    • d) rentrer la table,
    • e) descendre le coulisseau supérieur de la presse de façon à ce que le poinçon pousse le lopin qui se file à travers la filière,
    • f) solidariser la table supérieure de presse et le pot de filage,
    • g) remonter le coulisseau supérieur de presse qui soulève à la fois le poinçon et le pot de filage,
    • h) sortir la table inférieure de presse,
    • i) actionner l'éjecteur inférieur de façon à soulever la pièce filée,
    • j) sortir la filière et la pièce filée,
    • k) ramener l'éjecteur en position de repos,
    • l) rentrer la table inférieure de presse, redescendre le pot de filage en place
  • Avantageusement, après l'étape g) et avant la sortie de table, lorsqu'un accrochage de la pièce sur le bord de filière est observé, les étapes supplémentaires suivantes sont intercalées :
    • g1) glisser des cales d'appui sur la face supérieure du pot de filière,
    • g2) redescendre le pot de filage sur ces dites cales d'appui,
    • g3) placer au moins une rondelle de surépaisseur dans le pot de filage,
    • g4) redescendre le coulisseau supérieur de la presse,
    • puis l'étape g) est répétée en même temps que la cale d'appui est retirée et l'opération se poursuit aux étapes h) et suivantes.
  • L'outillage spécialement conçu pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de solidarisation entre le pot de filage et la table supérieure de presse de telle sorte que le coulisseau supérieur peut être actionné indépendamment ou au contraire, le pot de filage peut suivre les déplacements dudit coulisseau.
  • Avantageusement, cet outillage comporte encore un fourreau, disposé sous la filière et fermé à son extrémité inférieure de telle sorte que la pièce filée est contenu dans ledit fourreau au cours du filage et l'éjecteur appuie sur ledit fourreau qui soulève la filière lorsque ledit éjecteur est actionné.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
    • la figure 1 représente une demi-vue en coupe par un plan vertical passant par le centre de la table, d'une table inférieure de presse à forger verticale sur laquelle est placé un pot de filage, l'outillage étant spécialement conçu dans ce mode de réalisation conforme à l'invention pour la mise en oeuvre d'un procédé de filage direct de pièces en superalliage selon l'invention ;
    • la figure 2 représente une demi-vue analogue à la figure 1, la table étant rentrée sous la presse ;
    • la figure 3 représente une demi-vue analogue aux figures 1 et 2, le coulisseau supérieur de presse étant descendu ;
    • la figure 4 représente une demi-vue analogue aux figures 1,2 et 3, le pot de filage étant remonté ;
    • la figure 5 représente une demi-vue analogue aux figures 1,2,3 et 4, une cale d'appui étant glissée sur le pot de filière ;
    • la figure 6 représente une demi-vue analogue à la figure 2 avec cale d'appui et rondelles d'épaisseur ;
    • la figure 7 représente une demi-vue analogue à la figure 3 avec cale d'appui et rondelles d'épaisseur ;
    • la figure 8 représente une demi-vue analogue à la figure 4 après remontée du pot de filage ;
    • la figure 9 représente une demi-vue analogue à la figure 1 après actionnement de l'éjecteur ;
    • la figure 10 représente une demi-vue analogue à la figure 9 après retrait de la filière et de la pièce filée.
  • Sur la figure 1, 1 représente une table inférieure mobile de presse à forger verticale utilisée pour la mise en oeuvre du procédé de filage direct conforme à l'invention.
  • Sur la table 1 est monté un outillage spécialement conçu pour la mise en oeuvre dudit procédé. Ledit outillage comporte une rehausse inférieure 2 fixé sur la table 1 par tout moyen connu du genre boulons coopérant avec des glissières, par exemple, puis une cale intermédiaire 3 interposée entre ladite rehausse inférieure 2 et une rehausse 4 de pot solidarisées entre elles par des boulons 5. Sur ladite rehausse 4 sont placés un pot extérieur inférieur 6 solidarisé avec elle par des boulons 7, un pot intermédiaire 8 de filière et à l'intérieur de ce dernier une plaque 9 renfort de filière supportant une filière 10. L'alésage 8a du pot intermédiaire 8 de filière et les diamètres externes coopérants, respectivement 9a et 10a du renfort 9 et de la filière 10 sont de préférence coniques pour permettre de les soulever ainsi que cela sera décrit plus en détails plus loin. L'alésage 9b du renfort 9 est légèrement supérieur à celui du bord correspondant 10b de la filière afin de permettre le passage de la pièce filée comme cela sera décrit plus loin tandis que la filière 10 a une forme interne 10c évolutive adaptée à l'écoulement du métal lors de l'opération de filage. La face externe 10a de la filière 10 comporte au moins deux trous 11 susceptibles d'être utilisés pour la manutention. Au dessus du pot extérieur inférieur 6 est placé un pot extérieur supérieur 12 qui porte sur sa surface externe 12a au moins deux pattes d'accrochage 13 percées d'un trou 14 et comportant une fente verticale. Au dessus du pot intermédiaire 8 de filière est placé un pot intermédiaire 15 de filage à l'intérieur duquel est placée une coquille 16. A l'intérieur du pot de filage est représenté un lopin 17 surmonté d'une rondelle d'appui 18. La table mobile 1, les rehausses 2 et 4 et cale 3 comportent, respectivement chacune, un alésage central 1a, 2a, 4a et 3a et à l'intérieur est disposé un fourreau tubulaire 19, fermé à son extrémité inférieure par un couvercle d'appui 20. L'alésage 4a comporte par exemple un rebord 4b susceptible de guider le fourreau 19 à sa partie supérieure et une cale 21 disposée entre les alésages 3a et la et le fourreau 19 est également susceptible de lui servir de guidage et sert également de centrage de la rehausse 2 par rapport à la table tandis qu'une cale de retenue 22 solidaire du fourreau 19 coopère avec l'alésage 4a et ne peut se déplacer au-delà du rebord 4b. Sur la figure 2, 23 représente le coulisseau supérieur de la presse sur lequel sont montés les éléments complémentaires à ceux qui ont été décrits en référence à la figure 2 et constituant avec eux ledit outillage de filage direct.
  • Ledit outillage comporte une table supérieure 24 de répartition solidarisée, par exemple par des boulons 25, avec une plaque 26 porte-poinçon sur laquelle est fixée, par exemple au moyen de vis 27 une rondelle 28 qui assure la fixation d'un poinçon 29 sur ladite plaque 26. La rondelle 28 arrive, en fin de course en appui sur le pot 15 afin de limiter la course. La table supérieure 24 comporte au moins deux trous de passage d'un axe 30 pour la fixation d'un tirant 31 dont l'autre extrémité coopère avec la fente de la patte 13 et une rainure 32 pour le passage d'une goupille 33 passant dans le trou 14 de la patte 13, comme cela est visible sur la figure 3.
  • La figure 5 montre un passage 6a d'une barre 34 au-dessus du pot extérieur inférieur 6 pour le positionnement d'une cale d'appui 35 disposée sur le dessus du pot intermédiaire 8 de filière. La figure 6 montre une rondelle de surépaisseur18a placée sur la rondelle d'appui 18.
  • Les figures 1 à 10 représentent les étapes successives d'un mode de réalisation du procédé de filage direct sur presse à forger verticale, conforme à l'invention.
  • La figure 1 représente le résultat à l'issue des étapes a, b, et c consistant :
    • a) sortir la table inférieure 1 de la presse,
    • b) sortir un lopin 17 du four,
    • c) placer ledit lopin 17 dans le pot de filage 12 à 16 et une rondelle d'appui 18 au dessus dudit lopin 17 dans le pot de filage.
  • La figure 2 représente l'étape suivante :
    • d) rentrer la table 1 sous le coulisseau supérieur 23 de la presse.
  • La figure 3 représente la réalisation de l'opération de filage direct proprement dite suivante :
    • e) descendre le coulisseau supérieur 23 de façon à ce que le poinçon 29 pousse le lopin qui se file à travers la filière pour donner une pièce filée 17a
    • f) Elle représente également létape suivante :
      l'extrémité inférieure du tirant 31 porté par la table supérieure 24 s'engage dans une fente de la patte d'accrochage 13 solidaire du pot de filage 12 et une goupille 33 est placée pour assurer leur solidarisation.
  • La figure 4 représente l'étape suivante :
    • g) le coulisseau supérieur 23 de la presse est remonté, soulevant à la fois le poinçon 29 et le pot de filage 12 à 16.
  • Les figures 5,6 et 7 représentent une phase supplémentaire du procédé qui est éventuellement utilisée lorsque l'on constate que le bord de pièce filée 17a reste accroché à la coquille 16, ce qui empêcherait la translation hors de sous la presse de l'ensemble inférieur, ou que la rondelle d'appui 18 reste coincée dans la coquille 16.
  • Dans ce cas les étapes supplémentaires suivantes sont ajoutées :
    • g1) selon la figure 5, une ou plusieurs cales d'appui 35 sont glissées sur la face supérieure du pot intermédiaire 8 de filière, au moyen d'une barre de manutention 34 coopérant avec un passage 6a du pot extérieur inférieur 6,
    • g2) selon la figure 6, le pot de filage 12 à 16 est redescendu sur ces dites cales d'appui et
    • g3) une rondelle de surépaisseur 18a est placée dans le pot de filage 12 à 16,
    • g4) selon la figure 7, le coulisseau supérieur 23 de la presse est redescendu et selon la figure 8, le coulisseau supérieur 23 est à nouveau remonté et la cale d'appui 35 est retirée, ce qui représente le même stade d'avancement du procédé que l'étape g) représentée à la figure 5.
  • La figure 9 représente les deux étapes suivantes :
    • h) la table inférieure 1 de presse est sortie,
    • i) l'éjecteur est actionné et déplace vers le haut le fourreau 19 dont l'extrémité supérieure soulève la plaque 9 renfort de filière, la filière 10 et la pièce filée 17a.
  • La figure 10 représente l'étape finale du procédé :
    • j) la filière 10 et la pièce filée 17a sont retirées de la plaque-renfort 9.
  • En vue de préparer l'opération suivante pour se retrouver dans les positions indiquées à la figure 1, il reste enfin les étapes :
    • k) ramener l'éjecteur et le fourreau 19 en position de repos,
    • l) la table inférieure 1 de presse est rentrée pour redescendre en place le pot de filage 12 à 16 .

Claims (5)

  1. Procédé de filage direct notamment de pièces en superalliages sur presse à forger verticale de forte puissance caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
    - a) sortir la table inférieure (1) de la presse,
    - b) sortir un lopin (17) du four,
    - c) placer ledit lopin (17) dans le pot de filage (12 à 16) et une rondelle d'appui (18) au dessus dudit lopin (17) dans le pot de filage,
    - d) rentrer la table (1),
    - e) descendre le coulisseau supérieur (23) de la presse de façon à ce que le poinçon (29) pousse le lopin (17) qui se file à travers la filière (10),
    - f) solidariser la table supérieure (24) de presse et le pot de filage (12),
    - g) remonter le coulisseau supérieur (23) qui soulève à la fois le poinçon (29) et le pot de filage (12 à 16),
    - h) sortir la table inférieure (1) de presse,
    - i) actionner l'éjecteur inférieur de façon à soulever la pièce filée (17a),
    - j) sortir la filière (10) et la pièce filée (17a)
    - k) ramener l'éjecteur en position de repos,
    - l) rentrer la table inférieure (1), redescendre le pot de filage (12 à 16) en place.
  2. Procédé de filage direct selon la revendication 1 caractérisé en ce que les étapes supplémentaires suivantes sont intercalées après l'étape g), avant la sortie de la table inférieure (1) :
    - g1) glisser des cale d'appui (35) sur la face supérieure du pot de filière (8),
    - g2) redescendre le pot de filage (12 à 16) sur ces dites cales d'appui (35).
    - g3) placer au moins une rondelle de surépaisseur (18a) dans le pot de filage (16),
    - g4) redescendre le coulisseau supérieur (23) de presse, puis l'étape g) précédente est répétée avant de poursuivre l'opération aux étapes h) et suivantes.
  3. Outillage de mise en oeuvre du procédé de filage direct selon l'une des revendications 1 ou 2 sur une presse à forger verticle de forte puissance comportant une table inférieur (1), un pot de filage (12-16), un coulisseau supérieur (23), une filière (10), une table supérieur (24) et un éjecteur caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de solidarisation (30 à 33) entre le pot de filage (12 à 16) et la table supérieure (24) de presse.
  4. Outillage selon la revendication 3 caractérisé en ce que les moyens de solidarisation consistent en au moins deux tirants (31) fixés sur la table supérieure (24) chacun par un axe (30) et dont la partie inférieure est susceptible de coopérer avec une fente d'une patte (13) portée par le pot de filage (12) et une rainure (32) pour le passage d'une goupille (33) passant par un trou (14) de la patte (13).
  5. Outillage de mise en oeuvre du procédé de filage direct selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la table inférieure (1) de presse et des rehausses (2,3,4) associées comportent un alésage central (1a,2a,3a,4a) dans lequel est placé un fourreau tubulaire (19) fermé à son extrémité inférieure par un couvercle d'appui (20), ledit fourreau (19-20) assurant la liaison entre une tête d'éjecteur et un renfort de filière (9) supportant la filière (10) et la pièce filée (17a).
EP87402874A 1986-12-17 1987-12-16 Procédé de filage direct sur presse à forger verticale et outillage de mise en oeuvre Expired - Lifetime EP0272186B1 (fr)

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FR8617635A FR2608473B1 (fr) 1986-12-17 1986-12-17 Procede de filage direct sur presse a forger verticale et outillage de mise en oeuvre
FR8617635 1986-12-17

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Publication Number Publication Date
EP0272186A1 EP0272186A1 (fr) 1988-06-22
EP0272186B1 true EP0272186B1 (fr) 1991-05-22

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EP87402874A Expired - Lifetime EP0272186B1 (fr) 1986-12-17 1987-12-16 Procédé de filage direct sur presse à forger verticale et outillage de mise en oeuvre

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