EP2797704A1 - Procede de poteyage de matrice de forge dans la mise en oeuvre de pieces obtenues par deux operations successives de coulage de fonderie puis de forge - Google Patents

Procede de poteyage de matrice de forge dans la mise en oeuvre de pieces obtenues par deux operations successives de coulage de fonderie puis de forge

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EP2797704A1 EP12812292.6A EP12812292A EP2797704A1 EP 2797704 A1 EP2797704 A1 EP 2797704A1 EP 12812292 A EP12812292 A EP 12812292A EP 2797704 A1 EP2797704 A1 EP 2797704A1
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/12—Treating moulds or cores, e.g. drying, hardening

Definitions

  • the invention relates to the technical sector of the parts obtained by casting operations of foundry, forging and also parts undergoing two successive operations casting foundry and forging. This latter technology was developed and described in the patent
  • EP 1 19 365 operated by the Applicant, in particular for the treatment of parts made of aluminum and / or aluminum alloy, and light alloys.
  • this method consists of producing a preform in the foundry casting of aluminum or aluminum alloy parts and then transferring it to a forge die whose imprint is substantially smaller in size than the dimensions of the preform and exerting a striking operation to obtain a part with the shapes and dimensions chosen with superior mechanical characteristics.
  • the foundry casting preform is immersed in a bath containing a graphite coating and then transferred into a tunnel oven at a temperature of the order of 400 to 500 °.
  • This Transfer operation in the tunnel furnace is intended to make particularly malleable preform for the next forging operation.
  • the forge matrix also has a prior emulsion type poteyage to facilitate the creep of the material in the area of the burr and prevent the alloy from adhering to the tools.
  • foundry poteyage is the action of depositing a protective coating to facilitate the release of the part.
  • This practice is known for sand casting, metal casting, gravitational casting.
  • the poteyage can be permanent (ex casting metal mold) or applied between each casting.
  • the poteyage is done through nozzles or brushes.
  • Foundry is also known in the foundry to oil by manifold or robot and also the dry poteyage in the particular case of the foundry under pressure.
  • the invention consists in implementing in a casting process a preform in shapes of desired dimensions, to transfer said foundry preform in a tunnel furnace and then a preheating operation at a temperature of the order of 500 °, to transfer the preformed foundry preform into a forging die with dimensions and substantially less shape and perform the striking operation at a pressure of the order of 600 to 700 MPa, the method being characterized in that prior to transferring the preheated foundry preform into the forging die, said forging die and pin-shaped preform positioning means are subjected to a powder-spraying operation over the entire surface inside of the forge die capable of receiving the preheated foundry preform and on the pins.
  • the spraying can be done with or without electrostatic deposition.
  • the electrostatic deposition ensures homogeneous deposition and makes it possible to reach inaccessible areas on the forge die with respect to the configuration of the preform.
  • the powder which is sprayed and sprayed contains a wax as a carrier for the release agents and melts at 100 ° C.
  • the powder may include a composition based on graphite particles or not in very limited proportions in the case of electrostatic deposition of the order of 10% maximum.
  • the solution provided by the invention has many advantages over the technology developed by the Applicant. It is no longer necessary to have a retention tray graphited coating and there is more water to use. There is no longer a need to monitor the dilution ratio which significantly reduces the cost of monitoring and maintenance. The noise made for the projection of the liquid potting on the matrix is reduced to the environmental level, as for the suppression of the coating tanks, there is no longer any liquid discharge and there is no fouling of the network. Aspiration related to the projection of liquid potting on the matrix.

Abstract

Le procédé consistant à couler en fonderie une préforme selon des formes à dimensions souhaitées, à transférer la dite préforme de fonderie dans un four tunnel puis une opération de préchauffage à une température de l'ordre de 400 à 500°, à transférer la préforme de fonderie préchauffée dans une matrice de forge aux dimensions et forme sensiblement moindre et effectuer l'opération de frappe à une pression de l'ordre de 600 à 700 MPa, le procédé, se caractérise en ce qu'avant le transfert de la préforme de fonderie préchauffée dans la matrice de forge, ladite matrice de forge et les moyens de positionnement de la préforme constitués par des broches sont soumises à une opération de pulvérisation d'une poudre, et sur toute la surface intérieure de la matrice de forge susceptible de recevoir la préforme de fonderie préchauffée et sur les broches.

Description

PROCEDE DE POTEYAGE DE MATRICE DE FORGE DANS LA MISE EN OEUVRE DE PIECES OBTENUES PAR DEUX OPERATIONS SUCCESSIVES DE COULAGE DE FONDERIE PUIS DE FORGE
L'invention se rattache au secteur technique des pièces obtenues suivant des opérations de coulage de fonderie, de forgeage et aussi de pièces subissant deux opérations successives de coulage de fonderie puis de forge. Cette dernière technologie a été développée et décrite dans le brevet
EP 1 19 365 exploitée par le Demandeur, en particulier pour le traitement de pièces en aluminium et/ou alliage d'aluminium, et alliages légers.
Ainsi ce procédé consiste à réaliser en coulage de fonderie de pièces en aluminium ou en alliage d'aluminium une préforme puis à la transférer dans une matrice de forge dont l'empreinte est de dimensions sensiblement inférieure aux dimensions de la préforme et d'exercer une opération de frappe afin d'obtenir une pièce aux formes et aux dimensions choisies avec des caractéristiques mécaniques supérieures.
Le Demandeur a développé de nombreux perfectionnements dans cette technologie et en particulier celui d'une enduction graphite après l'obtention de la préforme de fonderie. Cette technologie d'une dépose d'une enduction graphite a été décrite en particulier dans le brevet
FR 2 803 232.
En pratique, la préforme obtenue de coulage de fonderie est immergée dans un bain contenant une enduction graphite puis transférée dans un four tunnel à une température de l'ordre de 400 à 500°. Cette opération de transfert dans le four tunnel a pour but de rendre notamment plus malléable la pré forme pour l'opération suivante de forge.
Puis la préforme ainsi enduite est transférée dans la matrice de forge pour l'exécution de la frappe. La matrice de forge a aussi un poteyage préalable type émulsion pour faciliter le fluage de la matière dans la zone de la bavure et éviter l'adhésion de l'alliage sur les outils.
Cette solution technique est largement exploitée par le Demandeur. Ceci étant, et en pratique, elle entraîne des surcoûts à deux niveaux :
- Tout d'abord l'utilisation de l'enduction graphite nécessite un contrôle des bains et de la dilution car le graphite utilisé est dilué dans de l'eau. Le contrôle reste donc contraignant en exigeant la mise en œuvre de moyens correcteurs et de stabilisation du bain de l'enduction graphite.
- Ensuite, il est nécessaire d'utiliser une émulsion à pulvériser sur la matière de forge, émulsion qui refroidit la matrice à chaque fois et génère des chocs thermiques ce qui diminue la durée de vie de la matrice.
Face à cette problématique inhérente à l'exploitation de cette technologie du coulé-forgé connue sous la marque 'COBAP ESS' du Demandeur, c'est-à-dire de la fabrication de pièces en aluminium ou alliage d'aluminium ou alliages légers par deux opérations successives de coulage d'une préforme puis de forgeage de celle-ci, le Demandeur a tenté de réfléchir et de rechercher une solution qui améliore la phase d' enduction graphitée ou qui puisse se substituer à celle-ci. La démarche du Demandeur a donc été de s'intéresser à la technique du poteyage connue de manière courante séparément dans le domaine de la fonderie puis celle de la forge, totalement indépendantes l'une de l'autre à la connaissance du Demandeur.
Succinctement, et à titre de rappel, en fonderie le poteyage est l'action consistant à déposer un revêtement protecteur pour faciliter le démoulage de la pièce. Cette pratique est connue pour le moulage au sable, le moulage métallique, la fonderie gravitée. Le poteyage peut être permanent (ex fonderie moule métallique) ou appliqué entre chaque coulée. Le poteyage s'effectue par le biais de buses ou de pinceaux.
On connaît aussi en fonderie le poteyage à l'huile par manifold ou par robot et aussi le poteyage à sec dans le cas particulier de la fonderie sous pression.
Dans le domaine de la forge traditionnelle, on utilise aussi des poteyages pour aider au fluage de la matière et éviter l'adhésion du métal sur les matrices. Ainsi sont utilisées des huiles graphites, des solutions aqueuses graphitées ou non pour pulvérisation ou enduction, des céramiques, des lubrifiants solides type poteyage à sec.
Si aussi bien dans la fonderie et la forge prises séparément on connaît la mise en œuvre du poteyage à sec, la mise en œuvre de cette solution n'a jamais été appliquée dans un procédé susceptible de combiner les deux opérations successives de coulage de fonderie puis de forgeage. Le Demandeur a lui-même été à l'origine du procédé 'COBAP ESS' défini dans le brevet EP 1 19 365, a développé la mise en œuvre d'une enduction graphite comme rappelé précédemment dans le brevet FR 2 803 232. En pratique, c'est par la nature de ce procédé 'COBAP ESS' du coulé-forgé qu'il y avait l'impossibilité d'utiliser la technique de poteyage dans ses solutions traditionnelles et des techniques connues utilisées en fonderie traditionnelle et en forge traditionnelle.
Le Demandeur qui s'est longuement intéressé à cette problématique en examinant toutes les incidences du coût et de mise en œuvre a découvert une solution particulièrement intéressante dans le cadre d'une sélection particulière de l'opération de poteyage et ainsi une maîtrise des coûts de fabrication et des conditions d'intervention sans être une gêne pour un coût d'investissement rédhibitoire.
Les tests effectués confirment l'intérêt de la solution apportée par le Demandeur.
Ainsi selon l'invention, celle-ci consiste à mettre en œuvre dans un procédé consistant à couler en fonderie une préforme selon des formes à dimensions souhaitées, à transférer la dite préforme de fonderie dans un four tunnel puis une opération de préchauffage à une température de l'ordre de 500°, à transférer la préforme de fonderie préchauffée dans une matrice de forge aux dimensions et forme sensiblement moindre et effectuer l'opération de frappe à une pression de l'ordre de 600 à 700 MPa, le procédé étant caractérisé en ce que avant le transfert de la préforme de fonderie préchauffée dans la matrice de forge, la dite matrice de forge et les moyens de positionnement de la préforme constitués par des broches sont soumises à une opération de pulvérisation d'une poudre sur toute la surface intérieure de la matrice de forge susceptible de recevoir la préforme de fonderie préchauffée et sur les broches. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pulvérisation peut se faire avec ou sans dépôt électrostatique.
Le dépôt électrostatique assure un dépôt homogène et permet d'atteindre des zones inaccessibles sur la matrice de forge en égard de la configuration de la préforme. La poudre qui est projetée et pulvérisée contient une cire servant de vecteur aux agents démoulant et elle fond à 100°C. La poudre peut inclure une composition à base de particules graphitées ou non dans des proportions très limitées dans le cas du dépôt électrostatique de l'ordre de 10% maximum.
La solution apportée par l'invention présente de nombreux avantages par rapport à la technologie développée par le Demandeur. Il n'est plus nécessaire d'avoir de bac de rétention de l'enduction graphitée et il n'y a plus d'eau à utiliser. Il n'y a plus nécessité d'assurer un suivi du taux de dilution ce qui réduit considérablement le coût de suivi et d'entretien. On réduit au niveau environnemental le bruit fait pour la projection du poteyage liquide sur la matrice, quant à la suppression des bacs d' enduction, il n'y a plus de rejet liquide et il n'y a pas d'encrassement du réseau d'aspiration lié à la projection de poteyage liquide sur la matrice.
Au niveau technique, on améliore le fluage de la préforme lors de l'opération de forgeage, on diminue l'encrassement des outils utilisés lors du forgeage et on a une augmentation de la durée de vie de la matrice de frappe qui est soumise à moins de chocs thermiques.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
-1- Procédé consistant à couler en fonderie une préforme selon des formes à dimensions souhaitées, à transférer la dite préforme de fonderie dans un four tunnel puis une opération de préchauffage à une température de l'ordre de 400 à 500°, à transférer la préforme de fonderie préchauffée dans une matrice de forge aux dimensions et forme sensiblement moindre et effectuer l'opération de frappe à une pression de l'ordre de 600 à 700 MPa, le procédé, étant caractérisé en ce qu'avant le transfert de la préforme de fonderie préchauffée dans la matrice de forge, la dite matrice de forge et les moyens de positionnement de la préforme constitués par des broches sont soumises à une opération de pulvérisation d'une poudre, et sur toute la surface intérieure de la matrice de forge susceptible de recevoir la préforme de fonderie préchauffée et sur les broches.
-2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pulvérisation de poudre s'effectue par dépôt électrostatique.
3- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la poudre contient des particules
4- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les particules sont des particules graphitées. -5- Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la poudre comprend une composition de particules dans une proportion de l'ordre de 10 % maximum.
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