FR2480633A1 - Matrice segmentee, notamment pour le matricage des metaux, procede de fabrication d'une telle matrice et procede de fabrication d'un chapeau de tete de bielle comportant utilisation d'une telle matrice - Google Patents

Abstract

CETTE MATRICE SEGMENTEE COMPREND PLUSIEURS SEGMENTS ASSEMBLES PAR SERRAGE. DES MOYENS DE VERROUILLAGE 70, 72 FORMES SUR LES SEGMENTS ADJACENTS EMPECHENT CES SEGMENTS DE SE DEPLACER PENDANT L'UTILISATION ET CES MOYENS DE VERROUILLAGE PEUVENT ETRE FORMES PAR MEULAGE. LE VERROUILLAGE QUI RESISTE AU DEPLACEMENT APPORTE LA POSSIBILITE DE DISPOSER LES LIGNES DE SEPARATION ENTRE LES DIVERS SEGMENTS AUX ENDROITS LES MIEUX APPROPRIES POUR GARANTIR QUE LES SEGMENTS DE LA MATRICE QUI S'USENT EN PREMIER SERONT LES PLUS FACILES A FABRIQUER. TOUTEFOIS, LA SUPPRESSION DU RISQUE DE DEPLACEMENT DES SEGMENTS REDUIT PAR ELLE-MEME L'USURE.

Description

La présente invention se rapporte aux matrices segmen-

tées, en particulier à de telles matrices qui sont destinées à être utilisées dans le travail des métaux. L'invention se rapporte plus

particulièrement à une matrice segmentée qui fait partie d'un outil-

lage fermé tel que ceux qui sont utilisés dans certaines techniques de forgeage. L'invention se rapporte encore plus particulièrement

à une matrice de ce genre perfectionnée ainsi qu'au procédé de fa-

brication d'une telle matrice.

Un chapeau de tête de bielle est une pièce de moteur

qui s'accouple à la tête ou grosse extrémité d'une bielle pour ren-

dre cette tête de bielle solidaire du vilebrequin. Naturellement,

la petite extrémité de la bielle ou le pied de bielle est solidaire.

re du piston.

En dehors de sa fonction consistant à accoupler la biel-

le au vilebrequin, le chapeau porte en outre un contrepoids qui sert à équilibrer les masses en mouvement du piston et de la bielle. Les chapeaux de têtes de bielles sont généralement des pièces en forme de croissant qui sont munies à leurs deux extrémités de bossages percés à travers lesquels on fait passer les boulons destinés à

établir la liaison d'assemblage à une structure analogue et complé-

mentaire solidaire de la bielle. Entre les bossages est prévue une

partie formant contrepoids d'équilibrage.

Le brevet britannique no 2 048 736A décrit une matrice segmentée ( ainsi appelée par opposition à une matrice en une seule

pièce ou monobloc) et la présente invention apporte des peffection-

nements à de telles matrices segmentées. Au cours des premières pha-

ses du développement du projet auquel se rapportent le projet anté-

rieur précité et la présente invention, on a essayé d'utiliser des matrices monoblocs et, en dépit du grand soin qu'on a apporté aussi bien à l'étude qu'à la mise en oeuvre de ces matrices, ces dernières ont été brisées et rendues inutilisables par les sévères contraintes

qu'elles subissent lorsqu'on fabrique des chapeaux de têtes de biel-

les en une seule passe dans un outillage fermé.

Suivant un premier aspect, l'invention a pour objet une

matrice segmentée composée de segments et de moyens destinés à ver-

rouiller les divers segemnts de la matrice les uns par rapport aux

autres à l'état assemblé de cette matrice pour éviter tout dépla-

cement relatif entre lesdits segments de la matrice segmentée.

L'invention a encore pour objet un procédé de fabri-

cation d'une matrice segmentée pré-assemblée, destinée à être utilisée dans un outillage fermé comprenant un élément annulaire qui contient les segments de la matricet procédé comprenant les phases qui consistent à: assembler et verrouiller lesdits segments de la matrice les uns par rapport aux autres; et emmancher les segments de la matrice verrouillés les uns par rapport aux autres dans ledit élément annulaire avec une pression de précontrainte prédéterminée, de manière que les segments de la matrice ne se déplacent pas les uns par rapport aux autres pendant l'utilisation

de la matrice assemblée.

Suivant un troisième aspect, l'invention a pour objet

un procédé de fabrication d'un chapeau de tête de bielle qui uti-

lise une-matrice segmentée circulaire réalisée par le procédé ci-

dessus.

Suivant un quatrième aspect, l'invention a pour ob-

jet un chapeau de tête de bielle réalisé par le procédé conforme

au troisième aspect de l'invention décrit ci-dessus et en utili-

sant la matrice suivant le premier aspect de l'invention.

la forme de réalisation de matrice segmentée qui a été décrite dans le brevet britannique antérieur n 2 048 736A précité et qui a été préférée à ce moment était divisée suivant

des.lignes approximativement radiales qui s'étendaient vers l'ex-

térieur en partant de l'ouverture de la broche d'éjection centra-

le. Suivant l'invention, il est proposé de segmenter la matrice suivant des lignes différentes, plus précisément des lignes à peu

près parallèles à la direction de la dimension principale du cha-

peau de tête de bielle, plutôt que de l'intérieur vers l'extérieur

suivant des lignes radiales. Toutefois, le principe reste conser-

vé; il existe également des lignes de contraintes maximales dans

la matrice.

Toutefois, l'invention envisage également d'utiliser

une matrice segmentée qui ne comporte pas de broche d'éjection.

Cette situation peut se présenter dans certaines applications dans lesquelles la cohésion entre la pièce terminée et le poinçon est plus grande que la cohésion entre la pièce terminée et la matrice segmentée. Dans un tel cas, le poinçon extrait ou soulève la pièce terminée de la matrice en éliminant ainsi la nécessité de prévoir une broche d'éjection dans la matrice. Le verrouillage proposé

suivant l'invention peut être utilisé avec une telle matrice seg-

mentée qui ne comporte pas de broche d'éjection.

Un autre avantage consiste dans la réduction importan-

te de l'usinage par étincelage dans la fabrication des segments de la matrice. Jusqu'à présent, en raison des formes des segments

de la matrice, on était contraint d'utiliser l'étincelage. L'étin-

celage est relativement coûteux comparativement aux techniques plus classiques telles que les techniques de meulage que l'on utilise pour produire les matrices suivant l'invention. Un autre segment de la matrice est encore formé par application de l'étincelage

dans l'application industrielle de l'invention, parce que ce pro-

cédé constitue le seul moyen pratique de former ce segment. Toute-

fois, l'application de l'invention permet de remplacer la majeure partie des coûteuses opérations d'étincelage par des opérations

de meulage moins coûteuses.

L'invention permet de remplacer facilement les seg-

ments usés ou endommagés puisque tous les segments sont meulés individuellement et assemblés ensuite. Si les matrices étaient formées par étincelage, elles seraient usinées sous la forme d'un

ensemble et les divers segments des matrices ne seraient pas in-

terchangeables. En examinant les matrices après leur utilisation, il est facile de localiser les segments qui sont soumis aur taux

d'usure les plus élevés. Il est donc possible d'étudier des matri-

ces réalisées conformément à l'invention dans lesquelles les seg-

ments possédant la durée de vie la plus courte soient les plus

simples, les plus petits et les moins coûteux à fabriquer.

L'élimination de l'utilisation de l'étincelage est obtenue par introduction de certaines pentes, de certains angles et de certains verrouillages qui sont formés par meulage dans les segments de la matrice pour faciliter leur ajustement mutuel,

leur étayage mutuel sous les forces et contraintes extrêmes aux-

quelles ces matrices sont soumises en service et l'utilisation simultanée de ces mêmes pentes et angles pour donner à la matrice une forme quiépouse certaines parties de la pièce finie, afin de faciliter et de simplifier encore la fabrication des chapeaux de têtes de bielles ou autres pièces en utilisant les matrices

suivant l'invention.

D'autres buts et avantages de l'invention seront

mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un

exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 est une vue en coupe verticale, avec

certaines parties représentées en élévation, d'un outillage sui-

vant l'invention représenté en élévation, dans la position dans laquelle il est sur le point de former un chapeau de tête de bielle

la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, pri-

se à la fin d'une passe; la figure 3 est une vue en perspective d'un exemple type de chapeau de tête de bielle formé suivant l'invention; la figure 4 est une vue en perspective éclatée de la matrice suivant l'invention;

les figures 5 et 6 illustrent la façon dont les seg-

ments centraux de la matrice sont formés à partir d'une ébauche unique;

la figure 7 est une vue en élévation de l'un des seg-

ments de la matrice qui sont représentés sur la figure 6; la figure 8 est une vue en plan de l'un des segments extérieurs de la matrice; la figure 9 est une vue en élévation avant du segment représenté sur la figure 8;

la figure 10 est une vue en élévation de côté du seg-

ment de la matrice qui est représenté sur la figure 8; et

la figure 11 est une vue partielle d'un angle du seg-

ment de la matrice qui est représentée sur la figure 8.

Comme on peut le voir en se reportant aux figures 1 et 2, l'invention a pour objet un ensemble 10 constituant une

matrice et qui coopère avec un outil mâle ou poinçon 12. Les seg-

ments de la matrice qui sont décrits plus bas sont contenus dans

une couronne de retenue 14 qui est appuyée sur une plaque 20, la-

quelle fait en fait partie de la presse dans laquelle l'outillage est utilisé. L'outillage comprend également une broche d'éjection

14 qui est actionnée par la presse de la façon classique, ou sui-

vant le mode d'action breveté décrit dans le brevet britannique no 2 048 736A précité. L'outillage 10, 12 opère sur des ébauches 18 pour former des chapeaux de têtes ce bielles 22 tels que celui représenté en élévation de côté sur la figure 2 et en détail sure

la figure 3. Bien que l'éjecteur soit représenté en position cen-

trale sur la figure 4, il est également possible d'adopter d'au-

tres positions décentrées, suivant la géométrie des pièces à fa-

briquer. De même que dans le brevet britannique n0 2 048 736A précité, l'ébauche 18 est ici également importante mais il n'y a

pas lieu de lui accorder des considérations additionnelles ou dif-

férentes, contrairement à ce qui est indiqué dans le brevet pré-

cité. Sur la figure 2, le chapeau de tête de bielle 22 est représenté endétails. Ce chapeau 22 constitue un exemple type

des chapeaux de têtes de bielles qui peuvent être fabriqués à l'ai-

de de l'outillage et de la matrice suivant l'invention. La matri-

ce perfectionnée suivant l'invention peut également être utilisée

pour réaliser d'autres types de pièces comme, par exemple, diver-

ses pièces de véhicules à chenilles tels que les chars d'assaut par exemple, des organes d'assemblage d'extrémités de chenilles, des coins de chenilles et des guides centraux, ou encore des roues

à chaînes et des rotors de pompes à engrenages.

Le chapeau 22 comprend une partie 26 formant un con-

trepoids, située à l'opposé de l'alésage ou de la surface courbe 28 contre laquelle le vilebrequin portera lorsque le chapeau 22 sera monté dans un moteur. Le chapeau présente une forme incurvée ou en arc, la partie 26 formant contrepoids étant située entre les extrémités et à l'opposé de l'alésage. L'épaisseur du chapeau, mesurée parallèlement à l'axe du vilebrequin (indiqué par la ligne A) est uniforme, abstraction faite des surfaces inclinées 24 qui s'étendent vers le bas, jusqu'à la face du contrepoids. Ces surfaces inclinées seront décrites avec plus de détails dans la suite. Aux extrémités extérieures du chapeau 22 sont situés des pieds ou bossages 30 présentant des surfaces terminales 32

qui seront ultérieurement percées pour recevoir les boulons des-

tinés à fixer le chapeau 22 à la tête de bielle dans le moteur.

Des parties minces ou cols 36 sont prévues entre la partie 26 formant contrepoids et les bossages 30. Les lignes 34 constituent les intersections entre les surfaces inclinées 24 et les surfaces latérales ou d'extrémités du chapeau, qui définissent l'épaisseur

de ce chapeau.

Comme on peut le voir en se reportant maintenant à la figure 4, la matrice 10 comprend un segment supérieur unique 38 qui présente intérieurement une ouverture 40 et de nombreuses formes caractéristiques du chapeau de cette bielle, ainsi qu'on peut le voir en examinant simultanément la figure 2 et certaines

des autres figures qui sont décrites plus bas. La matrice est com-

plétée par plusieurs segments intérieurs 42, 44 et 46, qui cons-

tituent les éléments les plus importants pour l'invention.

Dans certaines applications, on peut omettre entière-

ment un segment supérieur de la matrice, par exemple le segment

38, qui entre en jeu pour mouler la pièce.

Dans le présent mémoire, ainsi que dans les reven-

dications, les termes tels que "supérieur" et "inférieur" ne sont

utilisés relativement aux segments de la matrice que pour la com-

modité, pour décrire la forme particulière de réalisation repré-

sentée sur les dessins et ils ne doivent pas être considérés comme limitatifs de la portée de l'invention. Ainsi qu'il est bien connu de l'homme de l'art, les parties supérieure et inférieure de la matrice pourraient être interverties. C'est-à-dire que le segment 38 pourrait se trouver à la base de la couronne de retenue 14 et

les segments 42, 44 et 46 à l'extrémité supérieure de cette couron-

ne. Par ailleurs, les ouvertures de passage du poinçon et de la

broche d'éjection pourraient tre éventuellement interverties.

Cette interversion ou ce retournement des pièces (38 et 42, 44 et 46) peut exiger ou ne pas exiger l'inversion de la dépouille de la matrice, suivant l'école à laquelle l'outilleur adhère en

ce qui concerne cette dépouille, ainsi qu'on le décrira plus bas.

LA partie inférieure de la matrice est composée de quatre segmentn, qui comprennent des segments extérieurs de droite

et de gauche, 42 et 44, présentant la forme générale d'un demi-

cercle ou d'une demi-lune, et deux segments centraux 46 identiques entre eux. Dans une forme de réalisation qui a été construite et

a donné de bons résultats, les deux segments 46 n'étaient pas in-

terchangeables parce qu'ils portaient des repères différents, pour marquer les pièces. Toutefois, à part cette différence, ils sont identiques entre eux. Lorsqu'ils sont assemblés, les segments

42, 44 et 46 s'ajustent dans le segment supérieur 38 et sont main-

tenus assemblés à ce segment par des épaulements et rebords com-

plémentaires 48 qui sont formés dans le segment 38-et dans les

segments 42, 44 et 46. Un rebord 50 est formé dans la face exter-

ne de la couronne 14 pour maintenir la matrice assemblée dans la presse. La hauteur totale de la matrice assemblée, composée de cinq pièces, qui comprend les pièces 38 et 42, 44 et 46, est à

peu près égale à la hauteur de la couronne 14, mesurée parallèle-

ment à la trajectoire du poinçon, voir figures 1 et 2.

Comme on peut le voir sur la figure 4, l'extrémité active ou fonctionnelle de la broche d'éjection 16 présente en section une forme à lignes droites, de manière à définir la face de la partie 26 formant contrepoids. Ainsi qu'il sera évident pour l'homme de l'art, l'invention n'est pas limitée à la fabrication des chapeaux de têtes de bielles mais elle peut également être mise en oeuvre pour fabriquer de nombreuses autres pièces, ainsi qu'on l'indiquera plus bas. Ces autres pièces peuvent avoir une surface ou un ensemble de surfaces d'une forme différente de la

forme rectangulaire, placé dans la région de la broche d'éjection.

Dans un tel cas, la broche d'éjection peut être d'une forme quel-

conque, par exemple ronde, ce qui constitue le cas le plus habi-

tuel, ovale, irrégulière, en étoile ou autre. Naturellement, les segments adjacents de la matrice qui définissent l'ouverture de

la broche d'éjection sont d'une configuration appropriée pour s'a-

dapter à la forme de la broche d'éjection particulière utiliséee

Par ailleurs, la face de la broche d'éjection ne doit pas néces-

sairement être'plate mais elle peut présenter, par exemple, une rainure ou dépression ou un bossage, pour définir une forme com-

plémentaire de celle de la pièce à former.

Les segments de la matrice sont montés dans la cou-

ronne de retenue 14 sous une forte pression, d'environ 30 MPa a 150 MPa de l'interface d'ajustement entre les segments 42, 44 et 46 de la matrice et de la couronne de retenue 14, de manière

à imposer une précontrainte aux segments de la matrice, pour fa-

ciliter l'assemblage, et de manière & maintenir ces segments ri-

gidement en place pendant l'utilisation. Pour contribuer à obte-

nir la pression de précontrainte qui vise à ce résultat, il est

également habituel de prévoir une très légère pente sur la sur-

face interne de la couronne 14 et également des pentes complémen-

taires sur les segments de la matrice, pour renforcer encore le maintien des segments de la matrices en positinn. Toutefois, il

existe dans la technique du formage des métaux deux écoles con-

tradictoires en ce qui concerne le sens dans lequel cette pente doit être dirigée. Certains estiment que l'extrémité ouverte doit

être dirigée vers le haut de manière que les segments de la matri-

ce puissent être enfoncés solidement dans la couronne tandis que, suivant l'autre école, la petite extrémité du tronc de cône doit être dirigée vers le haut afin que les segments de la matrice ne puissent pas s'écarter de bas en haut pendant l'utilisation de la

matrice, en particulier au cours de la course de retour du poin-

çon, dans laquelle ce poinçon se dégage de la matrice. L'invention

peut être appliquée avec les procédés de chacune de ces écoles.

la forme de réalisation préférée, qui est représen-

tée sur la figure 4, est appelée la configuration 2+2+1, en rai-

son de la présence des deux paires de segments dans la partie in-

térieure et d'un segment supérieur unique. Cette configuration particulière, qu'elle soit montée de la façon représentée ou à l'inverse, ainsi qu'on l'a indiqué plus haut, constitue la forme

préférée de réalisation de l'invention.

D'autres configurations sont également possibles.

Par exemple, on peut également utiliser suivant l'invention deux segments dans la partie basse, en remplacement des quatre segments représentés mais uniquement lorsque cette configuration est exigée par la forme particulière de la pièce à fabriquer. C'està-dire que, s'il est possible d'adopter la configuration 2+2-1, il sera préférable de l'adopter. Toutefois, l'invention, qui consiste essentiellement dans le perfectionnement du verrouillage mutuel et 72, pourrait également être appliquée à une configuration 2+1. C'est-à-dire que, si la matrice était exclusivement composée de deux segments équivalents aux segments 42 et 44, plus un autre segment équivalent au segment 38, dans ce cas, l'un des segments

en demi-lune porterait les saillies et l'autre porterait les rai-

nures (ou bien l'un de ces segments porterait une saillie et l'au-

tre une rainure de guidage) de sorte que les avantages de l'inven-

tion qui découlent du verrouillage mutuel seraient conservés.

Il pourrait se produire qu'on puisse utiliser, par exemple une configuration 2+2+2+1 dans laquelle des segments équivalents aux

segments 42 et 44 pourraient être composés chacun de deux segments.

Toutefois, ici également, ceci n'est pas considéré comme souhaita-

ble parce que, en supplément on devrait procéder à un ajustement mutuel supplémentaire et que le coût de fabrication d'une telle matrice multisegment serait encore augmenté par la nécessité de

respecter des tolérances supplémentaires, de procéder à des opé-

rations d'assemblage et par les précautions et les soucis qui sont liés à ces tolérances et opérations. Toutefois, on reste dans le domaine de l'invention en adoptant une telle configuration 2+2+2+1 ou n'importe quelle autre configuration dans laquelle les segments de la matrice peuvent être assemblée en utilisant les moyens de

verrouillage mutuel suivant l'invention, puisque ces autres con-

figurations peuvent être exigées par des pièces d'une configura-

tion inhabituelle qu'il s'agit de fabriquer Les segments 42 et 44 peuvent être fabriqués à partir d'un même disque d'acier d'outillage. Tout d'abord, ce disque est fabriqué sous une forme circulaire et subit un usinage de finition sur toutes ses surfaces externes. Ensuite, on le coupe simplement

en deux moitiés et on forme dans ces moitiés les surfaces addition-

nelles voulues, comme celles indiquées en 56, ainsi que les rainu-

res de guidage 72. L'enlèvement de matière est réalisé de manière

que l'épaisseur des segments centraux 46 de la matrice donne nais-

sance à un cercle, de sorte que les segments 42, 44 et 46 une fois

assemblés reconstituent un cercle de manière à s'ajuster exacte-

ment dans la couronne de retenue 14. La seule différence entre

les deux segments en demi-lune 42 et 44 consiste dans la forma-

tion de la rainure de logement de la goupille de positionnement

54, ce qui ne représente qu'un détail infime. On préfère de beau-

coup une couronne de retenue circulaire parce qu'il est nécessaire d'exercer sur les segments de la matrice logés dans la couronne 14 des contraintes de frettage et que seule une couronne circulaire

est capable <'imposer efficacement de telles contraintes de fret-

tage. Toutefois, on reste dans le domaine de l'invention en uti-

lisant un autre type ou une autre forme d'organe de retenue dans le cas d'une situation exceptionnelle, dictée par la nécessité de fabriquer une pièce d'une forme extrêmement inhabituelle, les

caractéristiques principales des verrouillages 70 et 72 de l'in-

vention restant conservées dans le cas d'une matrice possédant

une forme extérieure particulière et d'un organe de retenue cor-

respondant.

Une clavette Woodruff 54, qui s'ajuste dans des gor-

ges à profil semi-circulaire ménagées en coincîdence dans les segments 38 et 44 de la matrice, est prévue pour maintenir les segments de la matrice assemblés de la façon habituelle dans la technique. De même que l'invention décrite dans le brevet

britannique n* 2 048 736A précité, la présente invention a éga-

lement l'avantage de placer les lignes de séparation entre les segments de la matrice le long de lignes naturelles du chapeau de tête de bielle ou d'une autre pièce qu'il s'agit de produire,

de sorte que les lignes de séparation n'apparaissent pas de fa-

çon visible sur la pièce et également l'avantage consistant en ce que ces lignes sont situées le long de lignes de contraintes maximales dans la matrice. Siivant une autre caractéristique de l'invention, une ouverture de passage de la broche d'éjection est

positionnée et dimensionnée de telle manière que la surface ter-

minale de la partie 26 qui forme contrepoids soit identique à la surface de l'extrémité travaillante de la broche d'éjection 16 et que, en fait, elle soit moulée par cette extrémité travaillan- te. C'est-à-dire que, ainsi qu'on peut le voir sur la figure 2, la face de la broche d'éjection fait partie de l'empreinte de

moulage et moule la face de la partie 26 formant contrepoids.

A cette fin, on a constaté qu'il était avantageux de diviser la matrice suivant des lignes parallèles à l'ébauche 52, de forme partiellement développée, des segments centraux 46 et de donner à ces segments centraux 46 une épaisseur égale à celle de la pièce finie. Par ailleurs, certaines pentes et certains angles sont formés dans les segments de la matrice pour simplifier la fabrication et permettre de former des surfaces inclinées 24 sur le chapeau de tête de bielle 22. Comme on peut le voir sur la figure 11, une surface 56 est formée sur les segments 44 et 42

pour définir les surfaces inclinées 24 de la pièce à produire.

La surface 58 située au-dessous de la surface 56 définit un coté de l'ouverture de logement de la broche d'éjection, dont les trois autres côtés sont respectivement définis par une surface analogue

prévue sur le segment correspondant 42 et par les surfaces termi-

nales 60 des segments 46 de la matrice, voir figure 6. Les sur-

faces 62 prévues sur les deux segments 42 et 44 de la matrice dé-

finissent ensemble l'épaisseur totale du chapeau 22. Naturellement, cette épaisseur correspond à la largeur de l'ouverture 40 ménagée dans le segment supérieur 38 de la matrice. Comme on peut le voir en se reportant à la fi ure 7, chaque segment central 46 de la matrice présente deux surfaces supérieures 64 qui correspondent

aux surfaces 62 des segments 42 et 44, des surfaces 66 qui cor-

respondent aux surfaces 56, et des surfaces 68 qui correspondent

aux surfaces 58 des segments 42 et 44. -

Ainsi qu'on l'a mentionné plus haut, ces surfaces 56, 58 et 62 à 68 prévues sur les segments complémentaires de la matrice sont nécessaires pour former les surfaces inclinées 24 sur le chapeau de tête de bielle. Un chapeau analogue est représenté dans le brevet britannique n0 2 048 736A précité et ne présente

pas une si grande hauteur mais cette particularité n'est pas cri-

tique. Ce qui est important est que la surface inclinée s'étend

vers le haut et vers l'extérieur en partant de la face de la par-

tie 26 formant contrepoids. Il est possible que d'autres pièces, par exemple d'autres chapeaux de têtes de bielles ou encore des pièces entièrement différentes, ne présentent.pas cette nécessité de posséder une épaisseur réduite dans la partie qui est définie par le segment inférieur de la matrice. Dans un tel cas, toutes

les surfaces inclinées mentionnées plus haut pourraient être omises.

Elles sont prévues de la façon décrite et représentée pour la fa-

cilité de la fabrication de la matrice et également de la pièce

22. C'est-à-dire qu'il est beaucoup plus simple de meuler la sur-

face 56 en ligne droite sur les parties opposées face à face des

segments 42 et 44 de la matrice plutôt que de réaliser ces sur-

faces sous la forme d'une partie raccourcie, qui ne couvre que

l'espace compris entre les deux segments centraux 46 de la matri-

ce. Après avoir exécuté cette opération, il est nécessaire de for-

mer les surfaces correspondantes sur les segments correspondants 46 de la matrice et ces opérations sont à leur tour simplement

réalisées pendant la fabrication par meulage de ces segments.

Des moyens sont prévus pour empêcher les segments centraux 46 de la matrice de se déplacer dans leur propre plan par rapport aux segments extérieurs 42 et 44. Ce mouvement et son élimination représentent le principal problème qui est résolu par l'invention, qui représente un perfectionnement comparativement aux autres matrices segmentées de la technique antérieure, ainsi que comparativement aux développements antérieurs qui ont conduit à la présente invention, dans lesquels on utilisait des goupilles

et o les segments centraux étaient formés par application du pro-

cédé d'étincelage et en partant d'une ébauche unique analogue à

l'ébauche 52 de la figure 5. A cet effet, l'invention prévoit des verrouillages entre les segments de

* la matrice, pour maintenir ces segments dans des positions relatives correctes prédéterminées les uns par rapport aux autres et ceci sur des périodes prolongées, de durée

égale ou supérieure à la durée de vie utile de la matrice, laquel-

le est définie par d'autres considérations qui sont étrangères à l'invention. L'invention a encore pour objet des moyens efficaces et simplifiés pour former les verrouillages sur les segments inférieurs complémentaires de la matrice. A cette fin, chaque segment central 46 présente deux saillies-70 formées dans ses angles inférieurs et extérieurs. Ces saillies s'ajustent dans des glissières, rainures ou dégagements

72 ménagés dans les segments 42 et 44. Les glissières 72 s'éten-

dent sur toute la hauteur des segments 42 et 44 pour la facilité de la fabrication, c'est-à-dire que, ainsi qu'il sera évident pour l'homme de l'art, lorsque les segments 42 et 44 de la matrice ont été réalisés, avec leurs surfaces 62, 56 et 58 sur toute leur longueur, il est simple de former les glissières 72 en meulant simplement du haut en bas. Ceci revient à dire qu'on peut pour

la première fois utiliser de simples opérations de meulage conti-

nu sur toute la longueur pour former les surfaces 56, 58 et 62.

Ensuite, on bascule le segment pour meuler les glissières 72, ce

meulage s'effectuant ici également sur toute la dimension du seg-

ment, mais cette fois, perpendiculairement à la longueur des sur-

faces 56, 58 et 62. De même, les segments centraux 46 peuvent être réalisés simplement par meulage de toutes les surfaces indiquées sur la vue en élévation en bout de la figure 7 (surfaces 64, 66 et 68, et les deux surfaces qui définissent les saillies 70, ces opérations s'effectuant ici également sur toute la longueur de

chaque segment.

Les verrouillages décrits et représentés sont recti-

lignes. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à cette forme

de verrouillage. On pourrait utiliser tout aussi bien des verrouil-

lages présentant des formes trapézoïdales, en losange ou autres,

suivant l'application particulière considérée.

Le procédé d'étincelage est incapable de former des arêtes aussi vives que celles formées par le meulage. Dans cette mesure, le meulage utilisé dans le procédé suivant l'invention

pour produire les segments de la matrice est préférable à l'étin-

celage. De cette façon,-ce mode de formation des saillies 70 et des glissières 72 pour définir les verrouillages simplifie

considérablement la fabrication comparativement au procédé d'étin-

celage et aux techniques beaucoup plus compliquées et coûteuses qu'on utilisait jusqu'à présent. a - Les verrouillages garantissent que les segments de la matrice, spécialement les segments centraux 46,sont entièrement immobilisés et qu'ils ne sont libres de se déplacer dans aucune direction. Tous les segments de la matrice sont immobilisés en déplacement vertical, aussi bien vers le haut que vers le bas, vu sur la figure 4, par la conicité et les contraintes de frette

qui engendrent une forte pression dans la couronne 14 et par l'é-

lément supérieur 38 de la matrice et la plaque inférieure 20. La rotation relative entre les segments de la matrice à l'intérieur de la couronne est bloquée par la clavette 54 et par les rainures

complémentaires ménagées dans les segments de la matrice. Le dé-

placement des segments centraux 46 par rapport aux segments exté-

rieurs 42 et 44 est empêché par les verrouillages composés des

saillies 70 et des glissières 72. De cette façon, l'invention per-

met de réaliser une matrice dans laquelle il ne peut se produire aucun déplacement d'aucun des segments par rapport à aucun des autres, ce qui résout tous les problèmes qui restaient posés à

cet égard dans la technique antérieure.

Un autre avantage de la matrice suivant l'invention,

que cette matrice possède en commun avec celle du brevet britan-

nique n0 2 048 736A précité, consiste dans la possibilité de pré-

assembler des matrices complètes, qui comprennent tous les éléments représentés sur la figure 4, sauf le poinçon 12 et l'éjecteur 16,

et de les tenir en stock prêts à être substitués à une autre ma-

trice dans la presse en prévision du cas d'entretien normal de

la matrice, de rupture, accident, ou usure de la matrice initiale.

Ceci permet de réaliser de très grandes économies de fabrication

en ce sens que seuls les segments qui sont usés ont à être rempla-

cés. La présente invention apporte donc, de même que celle décri-

te dans le brevet britannique précité, l'avantage de permettre de remplacer rapidement des matrices par des matrices pré-assemblées

et prêtes à fonctionner, en évitant ainsi des temps d'arrêt de pro-

duction excessifs. La couronne 14, avec son rebord de montageo50,

permet le remplacement rapide des matrices pré-assemblées. Le chan-

gement de matrice peut être exécuté en quelques minutes.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être appor- tées par l'homme de l'art au dispositif et aux procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans pour

celà sortir du cadre de l'invention.

Claims (2)

REVENDICATIONS I - Matrice segmentée composée de plusieurs segments caractérisée par des moyens (70, 72) qui verrouillent les segments (38, 42, 44, 46) les uns par rapport aux autres dans l'état as- semblé de la matrice pour s'opposer aux déplacements relatifs en- tre ces segments pendant l'utilisation de ladite matrice segmentée (10). 2 - Matrice suivant la revendication 1, caractérisée par une broche d'éjection (16) qui coopère avec une ouverture traversante (60) définie par au moins l'un des segments (42, 44,
1. 46) de la matrice, cette broche d6finissant une partie de l'em-

   preinte de moulage ou formage (40) formée à l'intérieur de la ma-

   trice (10) lorsque ladite broche d'éjection (16) est dans sa po-

   sition rétractée dans la matrice segmentée.

   3 - Matrice suivant l'une des revendications 1 et 2,

   caractérisée en ce qu'une couronne (14) est prévue pour retenir

   les segments (38, 42, 44, 46) de la matrice assemblés et verrouil-

   lés les uns par rapport aux autres et en ce que lesdits segments sont emmanchés dans ladite couronne avec une pression d'environ MPa a environ 150 MPa de la surface de contact entre les

   segments de la matrice et la couronne de retenue.

   4 - Matrice suivant l'une quelconque des revendica-

   tions I à 3, caractérisée en ce que la piece (22) qu'il s'agit de former dans cette matrice est un chapeau de tête de bielle de

   bielle de moteur à combustion interne.

   5 - Matrice suivant l'une quelconque des revendica-

   tiens I à 4, caractérisée en ce que lesdits moyens de verrouillage comprennent au moins une saillie (70) formée sur au moins l'un des segments (46) et au moins une glissière complémentaire (72) formée sur un autre desdits segments (42', 44) de la matrice; et

   en ce que ladite saillie (70) et ladite glissière (72) sont posi-

   tionnées et dimensionnées de manière qu'elles s'ajustent sans jeu

   l'une dans l'autre dans l'état assemblé de la matrice pour s'op-

   poser aux déplacements relatifs entre les segments de la matrice

   pendant l'utilisation.

   6 - Matrice suivant l'une quelconque des revendica-

   tions 1 et 2, caractérisée en ce que lesdits segments de la matrice

   comprennent au moins un segment supérieur (38) et au moins deux seg-

   ments inférieurs (142, 44, 46); en ce qu'un élément extérieur (14) est prévu pour contenir tous les segments supérieurs et inférieurs

   de la matrice; et en ce que lesdits moyens de verrouillage compren-

   nent au moins une saillie (70) formée sur au moins l'un desdits seg-

   ments inférieurs (46) et au moins une glissière complémentaire (72)

   formée sur au moins l'un des segments inférieurs (42, 44) de la ma-

   trice pour recevoir ladite saillie (70) sans jeu.

   7 - Matrice suivant l'une quelconque des revendica-

   tions 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est de forme générale cir-

   culaire et comprend au moins un segment supérieur (38) et plusieurs

   segments inférieurs (42, 44, 46); et en ce que la cavité de moula-

   ge ou de formage (40) définie par les segments de la matrice est

   formée au moins en partie dans le segment supérieur (38) ou dans les.

   segments supérieurs et dans au moins certains desdits segments in-

   férieurs (les segments 46).

   8 - Matrice suivant la revendication 2 ou l'une quel-

   conque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que la pièce à

   fabriquer est un chapeau de tête de bielle (22) de moteur combus-

   tion interne, cette matrice comprenant un segment supérieur (38) et

   quatre segments inférieurs (42, 44, 46), cependant qu'une ouvertu-

   re (60) de logement de la broche d'éjection, qui présente une sec-

   tion possédant des côtés rectilignes, est définie par les seuls seg-

   ments inférieurs (42, 44, 46) de la matrice, cette matrice étant de configuration appropriée pour mouler un chapeau de tête de bielle (22), lequel comprend une partie (26) formant contrepoids qui est

   définie par les segments inférieurs (42, 44, 46) et par l'extrémi-

   té d'une broche d'éjection (16) logée dans ladite ouverture de lo-

   gement de la broche d'éjection, ladite partie formant contrepoids

   comprenant une face qui est définie par l'extrémité de ladite bro-

   che d'éjection et comprenant également des surfaces latérales in-

   clinées (24) qui commencent au niveau de ladite face et sont incli-

   nées de manière à s'éloigner l'une de l'autre en même temps qu'el-

   les s'éloignent de ladite face et se rapprochent des autres parties

   du chapeau de tête de bielle, lesdits segments inférieurs compre-

   nant deux segments centraux (46) et des segments de droite et de gauche (42, 44) de forme générale semi-circulaire, les segments

   centraux (46) et lesdits segments semi-circulaires (42, 44) pré-

   sentant des surfaces inclinées les unes en sens inverse des autres,

   qui se complètent au moins partiellement et sont adaptées pour mou-

   ler lesdites surfaces latérales inclinées du chapeau de tête de bielle.

   9 - Matrice suivant les revendications 6 à 8, ca-

   ractérisée en ce que lesdits moyens de verrouillage comprennent deux saillies (70) qui s'étendent des segments centraux (46) vers les glissières complémentaires (72) formées dans lesdits segments

   semi-circulaires (42, 44).

   - Matrice suivant l'une quelconque des revendica-

   t ons 8 et 9, caractérisée en ce que lesdits segments centraux (46)

   sont sensiblement identiques entre eux et que lesdits segments se-

   mi-circulaires.(42, 44) sont sensiblement identiques entre eux.

   11 - Matrice suivant l'une quelconque des revendica-

   tions 8, 9 et 10, caractérisée en ce que lesdits segments semi-cir-

   culaires sont partiellement tronqués et que les quatre segments in-

   férieurs (42, 44, 46) forment un cercle sensiblement complet en com-

   binaison avec l'ouverture (60) de logement de la broche d'éjection.

   12 - Procédé de fabrication d'une matrice segmentée

   pré-assemblée (10) destinée à être utilisée dans un outillage fer-

   mé et qui comprend un élément annulaire ou une couronne (14) des-

   tinée à contenir les sengments de la matrice, ce procédé étant ca-

   ractérisé par les phases consistant à assembler et verrouiller

   les segmente (38, 42, 44, 46) les uns par rapport aux autres; em-

   mancher les segments ainsi verrouillés les uns par rapport aux au-

   tres dans ladite couronne (14) avec une pression de précontrainte prédéterminée, de telle manière que lesdits segments (38, 42, 44, 46) ne se déplacent pas les uns par rapport aux autres pendant

   l'utilisation de la matrice assemblée (10).

   13 - Procédé suivant la revendications 12, caracté-

   risé en ce que lesdits segments (38, 42, 44, 46) sont emmanchés

   dans la couronne (14) avec une pression d'environ 30 MPa a envi-

   ron 150 MPa de la surface de contact entre les segments et ladite

   couronne de retenue.

   14 - Procédé suivant l'une quelconque des revendica-

   tions 12 et 13, caractérisé -en ce que lesdits segments sont ver-

   rouillés les uns par rapport aux autres par au moins une protubé- rance (70) qui fait saillie sur au moins l'un des segments (46)

   et au moins une glissière complémentaire (72) formée dans un au-

   tre des segments (42, 44), et en ce que ladite protubérance (70) et ladite glissière (72) sont positionnées et dimensionnées de

   manière à s'ajuster sans Jeu l'une dans l'autre dans l'état as-

   semblé de la matrice (10) de manière à s'opposer aux déplacements

   des segments (38, 42, 44, 46) de la matrice pendant l'utilisation.

   - Procédé suivant l'une quelconque des revendica-

   tions 12 et 13, caractérisé en ce qu'il comprend la phase consis-

   tant & prévoir une ouverture (60) de logement de la broche d'éJec-

   tion entre les segments (42, 44, 46) dans l'état assemblé et ver-

   rouillé de ladite matrice (10).

   16 - Procédé suivant l'une quelconque des revendica-

   tions 12 & 15, caractérisé en ce que lesdits segments (42, 44,
2. 46) de la matrice sont formés par les phases consistant à: pré-

   parer un disque de matière pour matrice d'une dimension sensi-

   blement égale à la dimension de la matrice segmentée complète (42, 44, 46) ; couper ce disque en deux moitiés; enlever de la matière de la surface de coupe (56, 72) de chaque moitié (42, 44);

   préparer des segments centraux (46) possédant une dimensions sen-

   siblement égale à celle de la matière enlevée du disque, de telle manière que tous les segments (42, 44, 46) une fois assemblés, possèdent une dimension sensiblement égale à celle du disque; et prévoir des moyens de verrouillage mutuel (70, 72) entre lesdites moitiés (42, 44) et lesdits segments centraumx(46), lesdits moyens de verrouillage mutuel (72) prévus dans lesdites moitiés étant formés dans ces moitiés pendant la phase d'enlèvement de matière précitée. 17 - Procédé suivant la revendication 16, caractérisé

   en ce que lesdites phases de préparation d'un disque, de prépara-

   tion desdits segments centrauxx (46) d'enlèvement de matière et

   de formation de moyens de verrouillage mutuel (70, 72) sont exécu-

   tées sensiblement exclusivement par des techniques de meulage.

   18 - Procédé de fabrication d'un chapeau de tête de bielle, caractérisé en ce qu'on utilise une matrice segmentée de forme circulaire réalisée par un procédé suivant l'une quel-

   conque des revendications 12 à 17.

   19 - Procédé suivant la revendication 18, caractérisé

   en ce que ladite matrice segmentée (10) comprend un segment supé-

   rieur (38) et quatre segments inférieurs (42, 44, 46) lesdits seg-

   ments inférieurs (42, 44, 46) comprenant deux segments centraux (46) et des segments de droite et de gauche (42, 44) de forme générale semicirculaire, ladite ouverture (60) de logement de la broche d'éjection étant de section à côtés rectilignes et étant définie par les seuls segments inférieurs (42, 44, 46), ledit

   chapeau de tête de bielle (22) comprenant une partie (26) qui for-

   me contrepoids et qui est définie par lesdits segments inférieurs

   (42, 44, 46) de la matrice et par 1' extrémité de la broche d'éjec-

   tion (16), cette partie (26) formant contrepoids présentant une face définie par l'extrémité de la broche d'éjection et présentant des surfaces latérales inclinées (24) qui commencent au niveau de ladite face et sont inclinées de manière à s'éloigner l'une de l'autre en s'éloignant de ladite face et en se dirigeant vers les autres parties du chapeau de tête de bielle, ladite partie (26) formant contrepoids et les dites surfaces inclinées (24) étant formées au moyen des surfaces inclinées formées dans les segments semi-circulaires (42; 44 et par des surfaces inclinées les unes en sens inverse des autres, formées dans lesdits segments centrauxx

   (46) et qui leur correspondent au moins partiellement.