FR2467497A1 - Procede de production d'electrode composite de bougie d'allumage - Google Patents
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Abstract
Procédé de production d'une électrode composite. Il consiste à mettre une billette cylindrique de métal résistant à la corrosion en forme de cuvette, puis à introduire à ajustement serré dans cette dernière une billette cylindrique d'un métal ayant une conductibilité thermique élevée et, finalement, à extruder la billette composite ainsi formée dans une filière 50 de façon à réaliser une ébauche d'électrode 57 dont la partie extrême échappe à l'extrusion de manière à en former la tête 58 qui est prolongée par une tige 59 de diamètre réduit. Application notamment à la production d'électrodes composites de bougie d'allumage comprenant une âme 60 de cuivre et une gaine 61 de nickel ou d'alliage de nickel. (CF DESSIN DANS BOPI)
Description
L'invention se rapporte à un procédé de
production d'une électrode composite de bougie d'allumage.
Des procédés de production d'électrodes composites centrales sont décrites dans l'art antérieur. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 144 576 décrit un procédé de production d'une électrode centrale composite par superposition d'une feuille d'un métal à bonne conductibilité thermique, par exemple de cuivre, en forme de cylindre droit à base circulaire, sur une feuille de métal résistant à la corrosion, par exemple le nickel, en forme de cylindre droit à base circulaire, à l'intérieur d'une filière et par extrusion des feuilles dans cette dernière de manière à former une tige comprenant une âme à bonne conductibilité thermique à l'intérieur d'une gaine résistant à la corrosion. L'inconvénient essentiel de ce procédé réside dans le fait que la longueur de la tige est limitée, car l'âme comporte un cône qui a pour conséquence une réduction correspondante de l'épaisseur des parois de la gaine lorsque les feuilles de métal sont extrudées. En conséquence, il est impossible de garantir une conductibilité
thermique uniforme.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 548 472 décrit un procédé de production d'une électrode composite centrale en soumettant une billette de métal résistant à la corrosion, en forme de cylindre droit à base circulaire, à des passes successives d'extrusion ou de refoulement et d'étirage de manière à réaliser une cuvette allongée comportant intérieurement une cavité, en extrudant une billette d'un métal à conductibilité thermique relativement plus élevée, en forme de cylindre droit à base circulaire, de manière à former une âme comportant une tête ayant un diamètre égal à celui de la cuvette allongée ainsi qu'un prolongement de diamètre réduit, légèrement inférieur à celui de la cavité, en introduisant le prolongement de l'âme dans la cavité et en serrant l'âme dans cette dernière de manière à former une tige dont les éléments sont solidaires et qui est ensuite soumise à une diffusion thermique. Une électrode centrale composite est ensuite formée par écrouissage de la tige de manière à réaliser une tête sur cette dernière. La cuvette allongée ainsi que l'âme sont usinées séparément à des dimensions sensiblement identiques à leurs dimensions finales avant la diffusion thermique. Bien que ce procédé permette de produire une tige ayant une âme de diamètre régulier à l'intérieur d'une gaine dont les parois ont une épaisseur uniforme, la mise en oeuvre de passes successives d'extrusion et d'étirage afin de former la cuvette allongée
n'est pas rentable pour une production en grande série.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 857 147 décrit un procédé de production d'une électrode composite centrale en soumettant une billette de métal résistant à la corrosion, en forme de cylindre droit à base circulaire, à une unique passe d'extrusion ou de refoulage de manière à former une cuvette dans laquelle se trouve une cavité, en
extrudant une billette de métal ayant une bonne conductibi-
lité thermique, en forme de cylindre droit à base circulaire, de manière à former un capuchon comportant une tête d'un diamètre égal à celui de la cuvette, ainsi qu'un prolongement de diamètre réduit, légèrement inférieur à celui de la cavité, en introduisant ledit prolongement du capuchon dans la cavité de la cuvette, en superposant le capuchon sur la cuvette à l'intérieur d'une filière et en extrudant les deux pièces dans cette dernière de manière à former une tige ayant une âme de diamètre uniforme à l'intérieur d'une gaine ayant des parois d'épaisseur uniforme. Une électrode composite centrale est ensuite formée par écrouissage de la tige de manière à former sur elle une tête. Bien que la cuvette et le capuchon soient usinés séparément, ils ne sont pas mis à leurs dimensions finales jusqu'à la passe commune d'extrusion. Donc, le nombre total des passes d'écrouissage est réduit de manière à mieux permettre une production en
grande série.
La présente invention est basée sur la découverte d'un nouveau procédé de production d'une électrode composite de bougie d'allumage. Le procédé comprend les phases suivantes: la mise en forme de cuvette d'une billette de métal résistant à la corrosion, ayant la forme d'un cylindre droit à base circulaire, ladite cuvette ayant une extrémité fermée et une extrémité ouverte ainsi qu'une cavité dont les parois lui sont concentriques, l'introduction dans l'extrémité ouverte de la cuvette d'une billette d'un métal ayant une conductibilité thermique élevée, en forme de cylindre droit à base circulaire, s'ajustant étroitement contre les parois de la cavité de manière à former une billette composite ayant une extrémité fermée et une extrémité ouverte, l'introduction de l'extrémité fermée de la billette composite dans l'alésage à ajustement glissant d'une filière comportant un orifice d'extrusion d'un diamètre inférieur à celui de l'alésage, l'introduction d'un poinçon dans l'alésage de la filière de manière à l'appliquer contre l'extrémité de remplissage de la billette composite et l'application d'une pression sur le poinçon de manière à refouler la totalité de la billette composite, à l'exception d'une partie extrême voisine de l'extrémité de remplissage, dans l'orifice d'extrusion de manière à former une ébauche d'électrode comportant une partie extrême non extrudée qui forme une tête, ainsi qu'une tige de diamètre réduit disposée longitudinalement dans le prolongement de cette tête et ayant un diamètre égal à celui de l'orifice d'extrusion ainsi
qu'une longueur supérieure à celle de la billette composite.
L'ébauche d'électrode est utilisable en électrode composite de bougie d'allumage, mais sa tête peut être mise à une forme
qui convient mieux à celle d'une électrode.
Pour garantir que la tige de l'électrode centrale composite comprend une âme de diamètre uniforme à l'intérieur d'une gaine ayant des parois d'épaisseur uniforme, les procédés décrits dans les brevets précités des Etats-Unis d'Amérique NI 3 548 472 et NO 3 857 147, procédés représentant une extension du procédé décrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique NI 3 144 576, comprennent le façonnage séparé de la billette de métal résistant à la corrosion et de la billette de métal à bonne conductibilité thermique. La dernière phase de l'usinage ou de l'extrusion séparée de la billette de métal à bonne conductibilité thermique afin de former une âme, dans le cas du brevet précité des Etats- Unis d'Amérique N0 3 548 472 et un capuchon dans le cas du brevet précité des Etats-Unis d'Amérique NO 3 857 147, chacun de ces éléments comprenant une tête et
un prolongement, est éliminée dans le procédé de l'invention.
La billette en forme de cvlindre droit à base circulaire n'est pas du tout usinée séparément, mais simplement introduite dans l'extrémité ouverte d'une cuvette afin de former une billette composite qui subit ensuite l'opération d'extrusion ou de refoulage. Pour former l'électrode centrale composite, le procédé de chacun des brevets précités des Etats- Unis d'Amérique NI 3 548 472 et NO 3 857 147 comprend la phase d'écrouissage de la tige de manière à former une tête sur cette dernière. Le procédé selon l'invention élimine cette passe par extrusion de la totalité, à l'exception d'une partie extrême, de la billette composite de manière à former la tête de l'ébauche d'électrode. Bien que cette ébauche d'électrode soit utilisable en électrode composite de bougie d'allumage, il est possible de mettre en oeuvre accessoirement un écrouissage à froid pour donner à la
tête une forme qui convient mieux.
L'invention a donc pour objet un procédé de production d'une électrode composite de bougie d'allumage par un nombre réduit de passes d'écrouissage à froid afin de permettre de rentabiliser la production en grande série. Une unique passe est nécessaire à mettre une billette composite en forme d'une ébauche d'électrode ayant d'une part une tête
et d'autre part une tige de diamètre réduit disposée longitu-
dinalement dans le prolongement de la tête, cette ébauche
étant utilisable en électrode composite de bougie d'allumage.
L'invention va être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 est une coupe verticale partielle schématique représentant une billette de métal résistant à la corrosion, en forme de cylindre droit à base circulaire, après qu'elle a été dimensionnée puis introduite dans la cavité d'une matrice, cette cavité ayant une extrémité ouverte et une extrémité fermée; - la figure 2 est une coupe verticale schématique représentant la billette de la figure 1 après qu'elle a été percée et refoulée vers l'arrière de manière à former une cuvette ayant une extrémité fermée et une extrémité ouverte et une cavité qui est concentrique; - la figure 3 est une coupe longitudinale schématique représentant la billette de la figure 1 introduite dans la cavité d'une matrice, cette cavité ayant une extrémité fermée et une extrémité ouverte ainsi qu'une surface chanfreinée qui est voisine de l'extrémité fermée; la figure 4 est une coupe longitudinale schématique représentant la billette de la figure 3 après qu'elle a été percée et refoulée vers l'arrière de manière à former une cuvette ayant une extrémité fermée et une extrémité ouverte, un bord chanfreiné qui est voisin de son extrémité fermée et une cavité qui est concentrique; - la figure 5 est une coupe verticale schématique partielle montrant la cuvette de la figure 4 ainsi qu'une billette de métal à conductibilité thermique élevée, en forme de cylindre droit à base circulaire, avant sa mise en place dans la cavité de la cuvette; - la figure 6 est une coupe verticale représentant la billette de la figure 5 après son introduction dans la cavité de la cuvette dans laquelle elle est logée à ajustement bloqué de manière à former une billette composite comportant une extrémité de remplissage et une extrémité fermée ainsi qu'un bord chanfreiné qui est voisin de l'extrémité fermée; - la figure 7 est une coupe verticale schématique partielle représentant la billette composite de la figure 6 après introduction de son extrémité fermée dans l'alésage à ajustement glissant d'une filière comportant dans cet alésage un orifice d'extrusion; - la figure 8 est une coupe verticale schématique représentant la billette composite de la figure 7 après introduction d'un poinçon dans l'alésage de la filière et son application entre l'extrémité de remplissage de la billette composite et après qu'une pression a été exercée sur le poinçon de manière à refouler la totalité de la billette composite, à l'exception d'une partie extrême voisine de l'extrémité de remplissage, dans l'orifice d'extrusion de manière à former une ébauche d'électrode dont la partie extrême non extrudée en forme une tête; - la figure 9 est une coupe longitudinale, partiellement schématique, de l'ébauche d'électrode de la figure 8; - la figure 10 est une coupe longitudinale de l'ébauche d'électrode de la figure 9 après réduction du diamètre de sa tête; et - la figure 11 est une coupe longitudinale de l'ébauche d'électrode de la figure 10 après mise en forme
complémentaire de la tête de diamètre réduit.
La figure 1 représente schématiquement et partiellement une machine à refouler vers l'arrière, portant la référence générale 10 et comprenant, une matrice 11 placée sur une plaque 12 et comportant un alésage circulaire rectiligne 13, un piston 14 qui traverse la plaque 12 étant relié fonctionnellement à un éjecteur flottant 15 qui obture l'ouverture inférieure de l'alésage 13, la machine comprenant par ailleurs un poinçon 16 de diamètre plus petit que et pouvant être introduit dans l'ouverture supérieure de l'alésage 13. Une cavité portant la référence générale 17 est délimitée par la surface de l'alésage 13 et la surface
supérieure 18 de l'éjecteur flottant 15.
La première phase du procédé selon l'invention consiste en la mise en forme de cuvette d'une billette de métal résistant à la corrosion, en forme de cylindre droit à base circulaire. La billette peut être en nickel ou en alliage de nickel pouvant être façonné par perçage ou par refoulage vers l'arrière. Suivant un mode de mise en oeuvre avantageux, la billette 19 d'alliage de nickel, en forme de cylindre droit à base circulaire, est mise en forme de cuvette au cours d'une phase d'extrusion vers l'arrière qui compfend les passes suivantes. La billette 19, dont l'extrémité supérieure 20 est concave, est dimensionnée de manière à s'ajuster étroitement sur la surface de l'alésage 13 et contre la surface convexe 21 du poinçon 16, cette billette étant placée sur la surface supérieure 18 de l'éjecteur flottant 15. Le poinçon 16 est ensuite introduit dans la cavité 17 de manière à être placé contre l'extrémité supérieure concave 20 de la billette 19. Dans la représenta- tion de la figure 2, une pression est exercée sur le poinçon 16 qui perce la billette 19 (voir figure 1) et qui en provoque le refoulement vers l'arrière et la mise en forme d'une cuvette 22 ayant une extrémité fermée 23 et une extrémité ouverte 24 ainsi qu'une cavité portant la référence générale 25 et dont la surface 26 est concentrique à sa surface inférieure concave 27. Après que le poinçon 16 a été extrait de la cavité 25 de la cuvette 22, une pression est exercée sur le piston 14 de manière que l'éjecteur flottant 15 fasse sortir la cuvette 22 de la cavité 17 de la matrice 11. La figure 3 représente une variante de machine à refouler vers l'arrière 28 qui est semblable à la machine 10 de la figure 1 et comprend une matrice composite 29 placée sur une plaque 12 et comprenant un alésage circulaire supérieur rectiligne 30 dont l'extrémité est chanfreinée et forme un épaulement 31 aboutissant à un alésage inférieur 32 de diamètre réduit, le piston 14 qui traverse la plaque 12 étant relié fonctionnellement à un éjecteur flottant 33 qui remplit l'alésage inférieur 32, un poinçon 16 de diamètre plus petit que celui de l'alésage supérieur 30 pouvant être introduit dans ce dernier. Une cavité portant la référence générale 34 est formée par la surface de l'alésage supérieur , la surface supérieure 35 de l'éjecteur flottant 33 et la surface du chanfrein formant l'épaulement 31 et située entre
l'alésage supérieur et l'éjecteur. Selon un mode de réalisa-
tion avantageux, la phase de refoulage vers l'arrière qui a été décrite plus haut est exécutée dans cette machine 28 plutôt que dans l'autre. La billette 19 est dimensionnée de manière à s'ajuster étroitement contre la surface de l'alésage supérieur 30 et elle repose sur le chanfrein formant l'épaulement 31 de l'extrémité inférieure de cet alésage. Après que le poinçon 16 a été introduit dans la cavité 34 et comme représenté sur la figure 4, il perce la billette 19 (voir figure 3) de manière à former une cuvette 36 ayant une extrémité fermée 37 et une extrémité ouverte 38, un bord chanfreiné 39 voisin de l'extrémité inférieure 37 et une cavité portant la référence générale 40 et dont la surface 41 est concentrique à sa surface inférieure concave 42. La phase suivante du procédé de l'invention consiste en la formation d'une billette composite. Comme représenté sur la figure 5, une billette 43 d'un métal ayant une conductibilité thermique élevée, en forme de cylindre droit à base circulaire, est introduit de manière indiquée par une flèche dans l'extrémité ouverte 37 de la cuvette 36 de manière à s'ajuster étroitement sur la surface 41 de la cavité 40 de cette dernière de manière à constituer une billette composite. Suivant un mode de réalisation avantageux, la billette 43 est en cuivre et introduite par refoulement dans la cavité 40 de la cuvette 36 de manière que son extrémité inférieure 44 et sa surface cylindrique soient disposées à ajustement bloqué contre la surface inférieure
concave 42 et la surface 41 de la cavité 40 de la cuvette 36.
Une billette composite portant la référence générale 45 sur la figure 6 et formée au cours de cette phase du procédé de l'invention comprend une extrémité fermée 46 et une extrémité de remplissage 47 ainsi qu'un bord chanfreiné 48 voisin de l'extrémité fermée 46. Le bord chanfreiné qui est formé le long de l'extrémité fermée 46 de la billette composite 45 est destiné à guider cette dernière lors de son refoulement dans une machine à extruder vers l'avant. Donc, le bord chanfreiné 48 peut avoir toute autre forme lui permettant d'assumer la
fonction qui lui est assignée.
La phase finale du procédé de l'invention consiste en la formation d'une ébauche d'électrode à l'aide de la billette composite 45. Une machine à refouler vers l'avant, portant la référence générale 49 sur la figure 7, comprend une filière 50 comportant un alésage supérieur circulaire rectiligne 51 qui aboutit à un épaulement concave 52 provoquant une réduction de diamètre de manière à former un orifice d'extrusion 53 dont le diamètre s'élargit ensuite pour être prolongé par un alésage inférieur 54. L'alésage supérieur 51 a un diamètre suffisamment grand pour loger la billette composite 45 à ajustement glissant. La machine 49 d'extrusion vers l'avant comprend par ailleurs un poinçon 55 ayant un diamètre égal à celui de l'alésage supérieur 51 dans lequel il peut être introduit, ce poinçon comportant par
ailleurs à l'extrémité inférieure un ergot concentrique 56.
Cet ergot 56 a un diamètre égal à celui de la billette de cuivre 43 (voir figure 5) et une profondeur qui n'est pas
supérieure à la moitié de son diamètre.
Suivant un mode de mise en oeuvre avantageux, l'extrémité fermée 46 de la billette composite 45 est introduite dans l'alésage supérieur 51 de la filière 50. Le poinçon 55 est introduit ensuite dans l'alésage supérieur 51 de la filière 50 et placé contre l'extrémité de remplissage 47 de la billette composite 45. Comme le montre la fiaure 8, une pression est exercée sur le poinçon 55 de manière à refouler la totalité de la billette composite 45, à l'exception de sa partie extrême voisine de l'extrémité de remplissage 47, dans l'orifice d'extrusion 53 de la filière de manière à former une ébauche d'électrode portant la référence générale 57 et comportant une partie extrême non extrudée qui en forme une tête 58, ainsi qu'une tige 59 de diamètre réduit, disposée longitudinalement dans le prolongement de la tête et formant une partie inférieure de diamètre égal à celui de l'orifice d'extrusion 53 et de longueur supérieure à celle de la billette composite 45 (voir figure 7). L'ébauche d'électrode 57 est ensuite enlevée de la
filière 50 par l'alésage supérieur 51.
La tige 59 de l'ébauche d'électrode 57 comprend une âme 60 de diamètre suffisamment uniforme à l'intérieur d'une gaine 61 ayant une paroi d'épaisseur suffisamment uniforme pour garantir une conductibilité thermique uniforme. Bien que l'ébauche d'électrode 57 soit utilisable en électrode composite de bougie d'allumage, une application
particulière peut nécessiter parfois une passe supplémen-
taire de mise en forme de la tête 58 de l'ébauche 57 de manière que cette dernière ait une conformation qui convient mieux. Par exemple, la tête 58 de l'ébauche d'électrode 57 de la figure 9 comporte une surface inférieure 62 formée par la surface concave de l'épaulement 52 de la filière 50, une surface latérale 63 formée par la surface de l'alésage supérieur 51 de la filière 50 et une surface supérieure 64 située au fond d'un évidement de l'âme de cuivre qui est concentrique à un rebord en gradin 65 de la gaine de nickel, cet évidement étant formé par l'ergot 56 en saillie sur la
surface inférieure du poinçon 55 (voir figures 7 et 8).
Suivant un mode de réalisation avantageux, la partie latérale 63 de la tête 58 de l'ébauche d'électrode 57 subit une réduction de diamètre par écrouissage de manière à former une tête 58' d'une ébauche d'électrode 57' comportant une surface inférieure chanfreinée 62' de diamètre réduit, une surface latérale 63' de diamètre réduit et de hauteur accrue, ainsi qu'une surface supérieure 64' de l'âme au fond de l'évidement de diamètre réduit qui est concentrique à un rebord arrondi 65' de diamètre réduit, comme représenté sur la figure 10. La surface inférieure 62' et le rebord arrondi 65' de la tête 58' sont ensuite rabattus de manière à former une tête 58" d'une électrode composite 57" de bougie d'allumage comportant une surface inférieure chanfreinée 62" dont l'angle est inférieur à celui de la surface inférieure 62', une surface latérale 63" de hauteur réduite et une surface supérieure 64" de l'âme située au fond d'un évidement de diamètre réduit et qui est concentrique à un rebord arrondi 65" qui est rabattu de manière qu'il recouvre pratiquement la surface supérieure 64" de l'âme, comme représenté sur la figure 11. L'électrode composite 57" de bougie d'allumage est donc utilisable dans l'application
particulière mentionnée plus haut.
Il est bien entendu que diverses modifications peuvent être apportées à des détails des modes de réalisation représentés et décrits sans sortir de l'esprit ni du domaine de l'invention. Il doit donc être bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux détails particuliers représentés et décrits. il
Claims (5)
1. Procédé de production d'une électrode composite de bougie d'allumage, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à mettre une billette (19) de métal résistant à la corrosion, ayant la forme d'un cylindre droit à base circulaire, en forme de cuvette (22, 36) ayant une extrémité fermée (23, 37) et une extrémité ouverte (24, 38) ainsi qu'une cavité (25, 40) dont la surface (26, 41) est concentrique, à introduire dans l'extrémité ouverte (38) de la cuvette (36) une billette (43) à ajustement serré, en un métal ayant une conductibilité thermique élevée et ayant la forme d'un cylindre droit à base circulaire de manière qu'elle soit étroitement ajustée contre la surface (41) de la cavité (40) de cette cuvette afin de former une billette composite (45) ayant une extrémité fermée (46) et une extrémité de remplissage (47), à introduire l'extrémité fermée de ladite billette composite dans l'alésage (51) à ajustement serré d'une filière (50) comportant à l'intérieur de l'alésage un orifice d'extrusion (53) de diamètre inférieur à celui de ce dernier, à introduire un poinçon (55) dans l'alésage de la filière en l'appliquant contre l'extrémité de remplissage (47) de la billette composite (45), à exercer une pression sur le poinçon de manière à refouler la totalité de la billette composite, à l'exception de sa partie extrême (58) voisine de son extrémité de remplissage (47), par l'orifice d'extrusion (53) de manière à former une ébauche d'électrode (57) dont la partie extrême non extrudée (58) forme la tête et qui comporte une tige (59) de diamètre réduit qui est disposée longitudinalement dans le prolongement de cette tête et forme une partie inférieure de diamètre égal à celui de l'orifice d'extrusion, la longueur de la tige étant supérieure à celle de la billette composite (45), puis à enlever l'ébauche d'électrode (57) de l'alésage
de la filière (50).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre la billette cylindrique (19) de
métal résistant à la corrosion en forme de cuvette par refou-
lement vers l'arrière.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2,
caractérisé en ce qu'il consiste, après avoir introduit la billette cylindrique (43) de métal à conductibilité thermique élevée dans la cuvette (36), à la refouler par compression dans cette dernière afin d'en mettre l'extrémité inférieure (44) et la surface latérale cylindrique en relation d'ajustement bloqué à l'intérieur de la cavité (40) de la
cuvette (36).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2,
caractérisé en ce que le métal résistant à la corrosion est
du nickel ou un alliage de nickel et le métal à conductibi-
lité thermique élevée est du cuivre.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2,
caractérisé en ce qu'il comprend la phase supplémentaire consistant à conférer à la tête (58)- de l'ébauche d'électrode (57) une conformation voulue après avoir enlevé cette ébauche
d'électrode de l'alésage (51) de la filière (50).
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