FR2482883A1 - Procede de forgeage de precision a matrices closes - Google Patents

Abstract

ON PLACE UNE PIECE W A L'INTERIEUR D'UN JEU DE MATRICES CLOSES 10, 12 CETTE PIECE SUBISSANT UN REFOULEMENT LATERAL DANS UNE PREMIERE DIRECTION LORSQUE L'UNE DES MATRICES EST FORCEE CONTRE LA MATRICE OPPOSEE, LA PIECE ETANT EMPECHEE DE SUBIR UNE EXPANSION DANS LES AUTRES DIRECTIONS. ON LIBERE LA PIECE DES FORCES QUI EMPECHENT SON EXPANSION DANS UNE SECONDE DIRECTION, A PEU PRES AU MOMENT OU L'EXPANSION DE LA PIECE DANS LA PREMIERE DIRECTION DEVIENT PLUS LENTE; ET ON FORCE L'UNE DES MATRICES 10, 12 CONTRE LA MATRICE OPPOSEE POUR PROVOQUER L'EXPANSION DE LA PIECE DANS LA PREMIERE ET LA SECONDE DIRECTION JUSQU'A L'ACHEVEMENT DE L'EXPANSION DANS LA PREMIERE DIRECTION.

Description

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La présente invention se rapporte d'une façon gé-

nérale à la technique du forgeage et elle concerne, plus

particulièrement, un procédé perfectionné de forgeage com-

portant l'utilisation de matrices closes. Le procédé de for-

geage à matrices closes, selon l'invention, est d'un intérêt

particulier pour façonner des flans ou ébauches ayant sensi-

blement la forme d'un disque ou une forme annulaire en roues dentées à denture droite, dites roues dentées droites, en roues dentées à denture interne dites roues dentées internes, etc., pour ne citer que ces applications, Dans le forgeage à matrices closes, qu'on utilise

depuis longtemps dans l'industrie pour la fabrication en sé-

rie, on façonne un flan ou ébauche métallique par l'applica-

tion d'une force de compression suivant la forme désirée au sein d'une cavité close définie par un jeu de matrices ou par

un poinçon et une matrice coopérants. Un tel forgeage à ma-

trices closes pose un problème, surtout lorsque la cavité entre les matrices est entièrement fermée, comme c'est le cas

lors de la fabrication de roues dentées. Le problème pro-

vient du fait que le métal devient de plus en plus difficile à refouler à mesure qu'on se rapproche du dernier stade du forgeage, ce qui exige l'application d'une force toujours

croissante. Ainsi une force colossale de forgeage était né-

cessaire jusqu'à présent pour obliger la matière à remplir entièrement l'espace interne des matrices. La force finale de forgeage était tellement grande que les matrices étaient déformées et parfois même rompues, ce qui gênait grandement

la fabrication précise de roues dentées et d'articles ana-

logues par le procédé de forgeage à matrices closes.

La présente invention permet de surmonter les pro-

blèmes ci-dessus de la technique antérieure et elle a pour objet un procédé perfectionné de forgeage à matrices closes, permettant de façonner les produits désirés avec une grande

précision par l'action de forces de compression que les ma-

trices peuvent tolérer sans la moindre déformation. L'in-

vention permet également la fabrication efficace de roues

dentées droites, de roues dentées internes et d'objets ana-

logues. Une particularité du procédé de forgeage à matrices closes, selon l'invention, est qu'en premier lieu on soumet une pièce dans un jeu de matrices closes à un refoulement ou un fluage latéral dans une première direction par une force de compression exercée entre les matrices, la pièce étant

empêchée de subir un fluage dans les autres directions, cet-

te technique étant déjà connue. A peu près au moment o le

fluage de la pièce dans la première direction commence à de-

venir plus lent, on libère la pièce de la force qui empêche

son fluage dans une seconde direction, laquelle est habituel-

lement opposée à la première direction. On applique ensuite de nouveau une force de compression à la pièce,à l'aide des

mêmes matrices que précédemment, pour ainsi provoquer un re-

foulement aussi bien dans la première que dans la seconde di-

rection, jusqu'à ce que le métal achève son fluage dans la

première direction.

Pour mettre en évidence les concepts de l'invention

qui viennent d'être résumés, on va étudier le forgeage en ma-

trices closes d'une roue dentée droite en utilisant une pièce

ou ébauche en forme de disque. Cette pièce subit un refoule-

ment ou un fluage radial vers l'extérieur pendant l'opération

initiale de forgeage et elle prend ainsi la forme de la den-

ture interne du jeu de matrices. Avant que la pièce ne pré-

sente d'augmentation rapide de résistance au refoulement vers l'extérieur, on la libère de la force qui empêche son fluage

dans la seconde direction, qui peut être une direction radia-

le vers l'intérieur dans le cas considéré, cette libération pouvant se faire par le perçage d'un alésage central. Ainsi la matière est refoulée aussi bien vers l'intérieur que vers l'extérieur,pendant l'opération secondaire de forgeage, pour achever ainsi le fluage désiré vers l'extérieur avec la mise en jeu d'une force de forgeage beaucoup plus faible que dans

la technique antérieure.

Diverses autres caractéristiques de l'invention

ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit.

Des formes de réalisation de l'objet de l'invention

sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au des-

sin annexé.

Les fig. lA à iD sont des coupes montrant les stades successifs de formage d'une roue dentée droite par le procédé de forgeage à matrice close selon l'invention, Les fig. 2A à 2D sont des vues similaires qui montrent la réalisation d'une roue dentée interne par le pro-

cédé selon l'invention.

Les fig. 3A à 3D sont des vues analogues montrant

la réalisation d'une roue dentée droite selon un autre exem-

ple du procédé selon l'invention.

Les fig. 4A à 4D sont des vues analogues montrant

la réalisation d'une roue dentée interne selon un autre exem-

ple du procédé selon l'invention.

Les fig. 5A à 5E sont des vues analogues montrant

la réalisation d'une roue dentée droite par une presse à dou-

ble effet selon l'invention.

Les fig. 6A à 6E sont des vues analogues montrant la réalisation d'une roue dentée interne par une presse à

double effet selon l'invention.

e Les fig. 7A à 7F sont des vues similaires mon-

trant la réalisation d'une roue dentée droite par la même

presse que sur les fig. 5A à 5E mais en utilisant un procé-

dé légèrement modifié également conforme à l'invention.

On va maintenant décrire en détail le procédé de forgeage à matrices closes, selon l'invention, en premier lieu à propos de la fabrication d'un engrenage droit en se référant pour cela aux fig. lA à ID. La pièce ou l'ébauche W qu'on doit forger en une roue dentée droite présente la forme d'un disque dont le diamètre est à peu près égal au

diamètre du cercle de racine de la roue dentée désirée. L'ap-

pareil de forgeage comprend une matrice inférieure 10 pré-

sentant une cavité 11 ayant la forme d'un engrenage droit

et une matrice supérieure ou poinçon 12 portant une dentu-

re extérieure pour coopérer avec la matrice inférieure.

La fig. lA représente la pièce W en forme de disque, placée dans la cavité 11 de-la matrice 10, et la matrice supérieure 12 ultérieurement introduite dans la cavité de la matrice 10. Ensuite, comme on peut le voir à

la fig. lE, la matrice supérieure 12 est forcée de des-

cendre pour comprimer l'ébauche W contre la matrice infé-

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rieure 10 afin de proyQquer ainsi un fluage latéral du mé-

tal dans le sens radialement extérieur, Alors aue la pièce en cours de fluage prend progressivement la forme de la roue

dentée, il arrive un moment o la matière développe une aug-

mentation brutale de résistance au fluage continu. Avant ce moment, l'opération de forgeage est interrompue et la pièce

semi-finie est retirée d'entre le jeu de matrices. Un alé-

sage d'une dimension convenable est ensuite formé en position centrale à travers la pièce semi-finie, par un procédé connu approprié quelconque. La pièce alésée est remise en place dans le jeu de matrices comme on peut le voir à la fig. 1C sur laquelle apparaît l'alésage 13, après cnioi le forgeage recommence.

Lors de la reprise de la descente de la matrice su-

périeure 12, l'alésage 13 formé dans la pièce permet le refoulement de la matière comprimée dans le sens radialement intérieur de sorte que le forgeage peut se poursuivre avec

l'application d'une force qui n'est pas beaucoup plus impor-

tante que précédemment. Pendant cette progression du forgea-

ge, le métal est refoulé non seulement vers l'intérieur mais aussi vers l'extérieur, la ligne de partage étant située en un point quelconque légèrement à l'intérieur par rapport à la bordure extérieure de la pièce. Alors,et comme on peut le

voir à la fig. lD, la matière prend la forme exacte de l'en-

grenage droit avec l'application d'une force beaucoup plus

faible que celle qu'il fallait appliquer jusqu'à maintenant.

Dans certains cas le refoulement vers l'extérieur de la matière peut ne pas se dérouler avec toute l'uniformité désirée après la formation de l'alésage central 13. Dans ce cas, pour promouvoir le refoulement vers l'extérieur, on peut restreindre ou retarder le refoulement vers l'intérieur, par exemple en formant des petites protubérances, des petits

creux ou des pentes appropriées sur, ou dans, l'une des sur-

faces de pression opposées des matrices ou les deux.

Bien que l'alésage 13 se rétrécisse et se déforme par le renflement vers l'intérieur de la matière forgée, il est facile de l'usiner ou de le traiter autrement pour lui

donner la forme désirée après que la pièce forgée a été enle-

vée d'entre les matrices. Le procédé décrit à propos des fig, lA à ID offre l'avantage de permettre l'emploi d'une presse classique à simple effet, étant donné que le perçage

de la pièce semi-finie et le traitement ultérieur de l'alé-

sage déformé sont exécutés par des moyens externes, On com-

prend qu'il n'est pas indispensable que l'alésage occupe une position centrale dans la pièce; au lieu de cela on pourrait

utiliser les ouvertures.fréquemment pratiquées dans des en-

grenages droits afin de les alléger.

Aux fig. 2A à 2D on a représenté le procédé selon

l'invention servant à la fabrication d'une roue dentée inter-

ne. La pièce ou ébauche Wa est de forme annulaire et son diamètre est légèrement plus grand que le diamètre du cercle de racine de l'engrenage interne à former, L'appareil de

forgeage comprend une matrice inférieure lOa et une matri-

ce latérale lOa' définissant conjointement une cavité lla

ayant la forme de l'engrenage interne et une matrice supérieu-

re annulaire 12a peut coulisser par rapport à la cavité de

la matrice. Bien que la matrice inférieure lOa et la ma-

trice latérale lOa' soient représentées comme des ensembles distincts, elles pourraient être d'un seul tenant aux fins

de l'invention.

Après avoir placé la pièce Wa dans la cavité lla comme on le voit à la fig. 2A, on fait descendre la matrice supérieure 12a pour provoquer le fluage de la pièce dans le sens radialement intérieur ce qui lui donne la forme de

la denture interne, comme on le voit à la fig. 2B. On in-

terrompt l'opération de forgeage et on retire la pièce semi-

finie des matrices avant qu'arrive le moment d'une brutale augmentation de la résistance de la matière à tout nouveau

fluage. On découpe alors une partie périphérique de la piè-

ce semi-finie, comme il est indiqué en 13a à la fig. 2C, et on remet la pièce dans la cavité des matrices. Etant

donné que la pièce n'est plus soumise à une entrave quelcon-

que à l'écoulement dans le sens radialement extérieur, le

refoulement a lieu dans cette direction pendant l'enfonce-

ment ultérieur de la matrice supérieure par l'application d'une force relativement faible. On observe également un refoulement vers l'intérieur du métal de sorte que la pièce peut recevoir la forme d'un engrenage interne comme on peut le voir à la fig, 2D, Ce procédé de forgeage d'engrenages

internes permet également l'emploi d'une presse à simple ef-

fet. Les bavures à la périphérie de la pièce forgée peuvent

être facilement enlevées par des moyens externes.

Les fige 3A à 3D représentent un autre procédé de forgeage d'engrenages droits selon l'invention. Ce procédé diffère de celui décrit au sujet des fig. 1A à 1D en ce que la pièce en forme de disque Wb présente un alésage central

préformé 13b. L'appareil de forgeage qu'on utilise avec cet-

te pièce comprend un mandrin 14 qui coulisse dans des alé-

sages alignés 15 et 16 ménages respectivement dans une ma-

trice inférieure lob et une matrice supérieure 12b. La

fig. 3A montre que lorsque la pièce Wb est montée en po-

sition entre les matrices lOb et 12b, elle reçoit à frotte-

ment relativement dur le mandrin 14 dans l'alésage préformé 132, ledit mandrin dépassant légèrement dans l'alésage 15

de la matrice inférieure. On voit donc que malgré la présen-

ce de l'alésage préformé 1-3b, la pièce Wb est empêchée par le mandrin 14 de subir un fluage dans le sens radialement

intérieur.

Lorsque la matrice supérieure 12b est forcée de descendre (voir fig. 3b), la matière n'est refoulée que dans le sens radial extérieur pour commencer à prendre la forme

de la denture désirée. On retire le mandrin 14 de l'alésa-

ge 13b de la pièce avant que cette dernière fasse preuve

d'une augmentation rapide de la résistance contre la déforma-

tion vers l'extérieur, ce qui a pour effet de soulager la pièce contre les entraves s'opposant au refoulement vers l'intérieur. L'extrémité inférieure du mandrin retiré 14 peut être maintenue au niveau de la surface de pression de la matrice supérieure 12b, comme on le voit à la fig. 3C. Avec la descente continue de la matrice supérieure, le métal est refoulé aussi bien vers l'intérieur que vers l'extérieur et remplit ainsi les espaces en forme de dents à l'intérieur du jeu de matrices. Le mandrin 14 peut également fonctionner

comme un poinçon coupeur, de sorte que,lorsqu'on enfonce dl-

térIeurement ce mandrin, les bavures sur l'alésage central de la pièce forgée sont coupées comme indiqué en 17 à la

fig. 3D.

Les fig, 4A à 4D représentent un autre procédé de forgeage d'engrenages internes selon l'invention. Dans

ce procédé, on utilise une matrice latérale annulaire lOc'.

qui coulisse sur une matrice inférieure l0c et une matrice supérieure 12c en coopérant avec ces dernières pour défi-

nir une cavité llc ayant la forme d'un engrenage interne.

La pièce Wc qu'on usine par ce procédé peut avoir uneforme analogue à celle utilisée dans le procédé selon les fig. 2A à 2D. La pièce étant placée dans la cavité lic

(fig. 4A), la matrice supérieure 12c est forcée de descen-

dre pour provoquer une déformation vers l'intérieur de la ma-

tière qui est empêchée de subir un refoulement vers l'exté-

rieur par la présence de la matrice latérale lOc' mainte-

nue dans sa position normale (voir fig. 4B).

Quand la pièce est sur le point d'offrir une plus

forte résistance à toute nouvelle déformation vers l'inté-

rieur, la matrice latérale lOc' est soulevée par rapport à la matrice inférieure lOc et à la matrice supérieure 12c

à un degré tel que la pièce Wc peut maintenant être libre-

ment refoulée vers l'extérieur. La fig. 4C montre la piè-

ce qui a flué aussi bien vers l'intérieur que vers l'exté-

rieur par la descente ultérieure de la matrice supérieure 12c

par rapport à la matrice inférieure lOc. Alors que la piè-

ce achève son refoulement vers l'intérieur, on peut enfoncer

la matrice latérale lOc', Par rapport à la matrice supérieu-

re et à la matrice inférieure, pour couper les bavures 18

sur la Périphérie de la pièce forgée (voir fig. 4D).

Un mode plus efficace de fabrication des pignons droits

externes et internes est possible quand on utilise des pres-

ses à double effet. Les fig. 5A à 5E montrent un procédé

de fabrication d'engrenages droits externes par un tel pro-

cédé, alors que les fig. 6A à 6E montrent le même procédé

mais pour des engrenages internes.

Comme on le voit à la fig. 5A, la presse à. double effet servant à la fabrication efficace des engrenages droits est semblable à celle décrite à propos des fig. 3A à 3D sauf qu'un éjecteur en forme de tige 19 est monté coulissant dans un alésage 20 ménagé dans la matrice inférieure l0d

qui présente une cavité lid. L'éjecteur 19 est en concor-

dance coaxiale avec un poinçon perforateur et coupeur 21

engagé en coulissement dans un alésage 22 qui traverse axia-

lement la matrice supérieure 12d. L'éjecteur 19 et le poinçon 21 ont le même diamètre. La pièce Wd chargée dans

la cavité lld ne présente pas d'alésage préformé comme c'é-

tait le cas de la pièce Wb des fig. 3A à 3D.

A la fig. 5B, la matrice supérieure 12d et le

poinçon 21 sont tous deux enfoncés contre la matrice infé-

rieure lod, alors que l'éjecteur 19 est verrouillé à l'en-

contre d'un mouvement quelconque et est maintenu en contact

avec la surface inférieure de la pièce à forger. Etant don-

né qu'à ce moment l'éjecteur 19 et le poinçon 21 sont tous

deux dans un rapport fixe relativement aux matrices inférieu-

re lQd et respectivement supérieure 12d, la pièce Wd est empêchée d'avoir un refoulement vers l'intérieur et subit alors un fluage radial vers l'extérieur lors de la descente

de la matrice supérieure et du poinçon. La matrice supérieu-

re 12d est soulagée de la force descendante quand le flua-

ge vers du métal extérieur devient plus lent. A ce stade l'éjecteur 19 étant déverrouillé, seul le poinçon 21 est enfoncé pour produire un alésage 23 en position axiale à travers la pièce semi-finie, comme on peut le voir à la fig. C. Sur cette figure, la référence 24 désigne le poinçonnage ainsi réalisé par le poinçon 21. On élève ensuite le poinçon pour le ramener à sa position initiale dans laquelle

son extrémité inférieure est au niveau de la surface de pres-

sion de la matrice supérieure 12d.

La fig. 5D représente la matrice supérieure l2d

et le poinçon 21 de nouveau forcés de descendre pour provo-

quer un refoulement de la pièce à la fois vers l'intérieur et vers l'extérieur. Eventuellement, dans cette opération secondaire de -forgeage, on peut maintenir le poinçon 21 en

léger dépassement dans l'alésage 23 de la pièce afin de li-

miter le refoulement vers l'intérieur du métal et promouvoir ainsi son refoulement vers l'extérieur. Les bavures 25 (fig. E) peuvent être coupées par l'enfoncement du poinçon 21

après l'achèvement du refoulement de la pièce vers l'extérieur.

De préférence, pendant le poinçonnage des bavures 25, la ma-

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trice supérieure 12d doit être maintenue sous une pression vers le bas. Il en est ainsi payse que l'application d'une telle force de compression à l'objet forgé est à l'origine

d'une surface plus lisse de l'alésage produit par cisaille-

ment, L'application d'une telle force de compression sur la pièce au stade de la fige 5C n'est pas nécessaire étant donné que l'alésage 23 pour le refoulement vers l'intérieur de la matière n'a pas besoin d'avoir un bon état de surface

et aussi parce que la durée de service du poinçon serait ain-

si abrégée. Cependant dans le cas o la durée d'utilisation du poinçon ne présente aucune importance, l'alésage 23 peut

être formé pendant la descente continue de la matrice supé-

rieure. De cette façon, la pièce perforée commence un fluage vers l'intérieur immédiatement après le retrait du poinçon de l'alésage et la fabrication d'un engrenage droit peut se faire d'une façon simple pendant que le poinçon effectue deux courses alternatives, la matrice supérieure étant maintenue en position pressée vers le bas pendant toute la durée des

stades apparaissant aux fig. 5B à 5E.

On va maintenant se référer aux fig. 6A à 6E pour étudier la fabrication d'engrenages internes à l'aide d'une presse à double effet, selon le procédé de l'invention. La presse à double effet comprend une matrice inférieure 10e ayant un éjecteur tubulaire 26 qui coulisse sur la matrice et une matrice supérieure 12e ayant le même diamètre que la matrice inférieure et comportant un poinçon tubulaire coupeur

27 coulissant dans un manchon de la matrice. On prévoit éga-

lement une matrice latérale 10el qui entoure certaines par-

ties de l'éjecteur 26 et du poinçon 27 en vue d'un coulis-

sement relatif et définissant une cavité lle en combinai-

son avec les autres matrices et aussi avec l'éjecteur et le poinçon. La pièce annulaire We est placée dans la cavité

lle, comme on le voit sur la fig. 6A.

Le forgeage de la pièce We commence avec la des-

cente simultanée de la matrice supérieure 12a et du poin-

çon 27, comme on le voit à la fig. 6B, l'éjecteur 26 étant

verrouillé à l'encontre de tout mouvement et son bord supé-

rieur étant placé au niveau de la surface de pression de la matrice inférieure le. La pièce dont le refoulement vers l'extérieur est empêché par la matrice latérale 10e subit un fluage vers l'intérieur qui devient progressivement plus lent. A ce stade, l'application de la force descendante à la matrice supérieure 12a peut être interrompue et seulement le poinçon 27 poursuit son mouvement descendant pour couper une partie périphérique 28 de la pièce semi-finie

(voir fig. 6C). Ensuite le poinçon 27 remontant à sa po-

sition initiale, la matrice supérieure 12e est enfoncée

de nouveau en même temps que le poinçon pour provoquer un re-

foulement du métal aussi bien vers l'intérieur que vers l'ex-

térieur, comme cela est représenté sur la fig. 6B. Une fois que le refoulement du métal vers l'intérieur est achevé, on oblige le poinçon 27 à redescendre pour couper les bavures

29 de la périphérie de la pièce forgée (fig. 6E).

Une utilisation plus économique du métal en cours de forgeage est possible quand on utilise la presse à double effet qui a déjà été décrite à propos des fig. 5A à 5E, mais en faisant fonctionner la presse comme indiqué aux fig. 7A à 7F. Aux fig. 7A à 7F les diverses parties de la presse

portent les mêmes références qu'aux fig. 5A à 5E et ces piè-

ces ne vont pas être décrites de nouveau puisque la construc-

tion des deux presses est identique.

Comme on le voit à la fig. 7A, la pièce en forme de disque Wf qu'on usine par ce procédé modifié présente un diamètre légèrement plus petit que celui du cercle de racine de l'engrenage droit externe que l'on désire forger à partir de la pièce. En premier lieu, la surface de pression de la matrice supérieure 12d étant maintenue légèrement au-dessus

de la pièce Wf dans la cavité de matrice lld et l'éjec-

teur 19 étant verrouillé à l'encontre d'un mouvement par rapport à la matrice inférieure l0d, on enfonce le poinçon 21 à un degré suffisant pour pratiquer un trou borgne 30

au centre de la pièce (voir fig. 7B). Après un tel poinçon-

nage, le métal subit un fluage radial vers l'extérieur et aus-

si vers le haut. La matrice supérieure 12e est alors for-

cée de descendre (voir fig. 7C). Le poinçon 21 reste en-

foui dans le trou borgne 30 par la pression pendant cette descente de la matrice supérieure, de sorte que la matière

est refoulée vers l'extérieur.

A peu près au moment ou la pièce commence à opposer une plus forte résistance au refoulement vers l'extérieur, le poinçon 21 est soulagé de la pression vers le bas alors que la matrice 12d continue à descendre. Puis, comme indiqué

par les flèches à la fig. 7D, la matière commence à être re-

foulée vers l'intérieur en déformant ainsi la mince-portion juste audessous du trou borgne 30 et en provoquant donc

un déplacement vers le haut du poinçon 21. La matière su-

bit également un refoulement vers l'extérieur et prend la for-

* me correcte de la denture d'engrenage, comme on le voit à la fig. 7E. Le poinçon 21 est alors-forcé vers le bas pour

enlever les bavures 31 au centre de la pièce forgée et pro-

duire ainsi un alésage dans cette pièce comme on le voit à la fig. 7F. Par comparaison avec le procédé décrit à propos des fig. 5A à 5E, ce procédé assure une utilisation plus économique du métal car on évite le poinçonnage 24 de la

fig. 5C.

Il ressort de ce qui précède que la mise en-oeuvre

efficace du procédé de forgeage à matrices closes, selon l'in-

vention, dépend de deux facteurs importants. Le premier est

le moment auquel on interrompt le forgeage initial. Le se-

cond facteur est le diamètre de l'alésage devant être formé dans la pièce, ou le degré par lequel on réduit son diamètre extérieur. D'une façon générale, les forces de forgeage doivent être approximativement égales pendant le forgeage initial et le forgeage secondaire. Le diamètre de l'alésage et le degré de réduction du diamètre extérieur sont tous deux inclus à l'intérieur de certains intervalles tolérables. Si les dimensions pertinentes du produit final sont en dedans

de ces intervalles, on peut adopter les procédés simples dé-

crits à propos des fig. SA à 5E, 6A à 6E et 7A à 7F. Dans

le cas contraire, on doit faire une finition des pièces for-

gées par des moyens externes à la presse de forgeage. -

A titre d'exemple pratique du procédé selon l'in-

vention, on fabrique un engrenage droit à 22 dents de module

l à partir d'aluminium pur (de norme japonaise A 1050-0).

La pièce présente la forme d'un disque ayant 5,0 mm d'épais-

seur et 19,5 mm de diamètre. Si on la forge pour obtenir

le produit désiré par un procédé classique, la force maxi-

male de forgeage serait d'environ 30 tonnes. Par le procé-

dé selon l'invention, on interrompt le forgeage initial de

la pièce à 15 tonnes. On forme ensuite un alésage ayant.

mm de diamètre au centre de la pièce semi-finie. Quand on soumet la pièce alésée au forgeage secondaire, 15 tonnes suffisent pour achever le forgeage. La largeur de la face

de chaque dent de l'engrenage forgé est de 3,5 mm et le dia-

mètre de l'alésage central est réduit à environ 4,5 mm. La

dimension de l'alésage pourrait être plus grande ou plus pe-

tite que la valeur choisie.

En se basant sur les données expérimentales ci-des-

sus, on peut fabriquer avec une très bonne précision des en-

grenages droits ayant chacun 22 dents avec un module de 1,667 et une largeur de face de 12 mm, en partant de la matière SCM 21, c'est-à-dire un acier au chrome et molybdène

selon les normes de l'industrie japonaise.

Il convient de ne pas oublier quand on met en oeu-

vre le procédé selon l'invention que l'alésage ou un évide-

ment analogue qu'on doit former dans chaque pièce a pour but de permettre le refoulement du métal dans une ou plusieurs

directions autres que la direction de son fluage initial.

Dans ces conditions, l'évidement ou l'alésage ne doit pas obligatoirement être prévu au centre de la pièce et on peut aussi produire plus d'un évidement ou alésage, comme on le

désire ou comme il est nécessaire. En particulier, la di-

mension de l'alésage central peut être déterminée selon la

dimension du trou que le produit final doit présenter. Ha- bituellement, l'alésage réduit et déformé dans la pièce for-

gée peut être coupé à la dimension voulue par un processus

de cisaillement à matrices opposées plutôt que par ébarbage.

D'autre part, selon la dimension ou la forme du produit dé-

siré, on peut aléser, évider ou réduire le diamètre plus d'une fois afin de ramener au minimum la force de forgeage nécessaire. Bien que le procédé conforme à l'invention ait été

décrit à propos de la prQduction d'engrenages droits et d'en-

grenages internes, il va de soi que ce procédé pourrait être

adapté à la fabrication de pignons coniques et de divers au-

tres objets. -

RENPDICATIONS

1 - Procédé de forgeage à matrices closes, dans le-

quel on place une pièce ou ébauche (W) à l'intérieur d'un jeu

de matrices closes (10, 12), cette pièce subissant un refou-

lement ou fluage latéral dans une première direction lors- qu'une des matrices est forcée contre la matrice opposée, la

pièce étant empêchée de subir un fluage dans les autres di-

rections, caractérisé en ce qu'on libère la pièce des forces

qui empêchent son fluage dans une seconde direction, diffé-

rente de la première direction, à peu nrès au moment o le fluage de la pièce dans la première direction devient plus lent et en ce qu'on force de nouveau l'une des matrices (10, 12) contre la matrice opposée pour provoquer le fluage de la

pièce aussi bien dans la première que dans la seconde di-

rection jusqu'à ce que la pièce achève son fluage dans la

première direction.

2 - Procédé selon la revendication 1, dans lequel

la pièce (W) est en forme de disque et ladite première direc-

tion est la direction radiale vers l'extérieur, caractérisé en ce qu'on libère la pièce des forces qui empêchent son fluage dans la seconde direction en pratiquant un alésage

(13) dans cette pièce.

3 - Procédé selon la revendication 1, dans lequel

la pièce (Wa) est de forme annulaire et ladite première di-

rection est la direction radiale vers l'intérieur, caracté-

risé en ce qu'on libère la pièce des forces qui empêchent son fluage dans la seconde direction en coupant une partie

périphérique de celle-ci.

4 - Procédé selon la revendication 1, dans lequel

la pièce (Wb) est en forme de disque et ladite première di-

rection est la direction radiale vers l'extérieur, caracté-

risé en ce que la pièce présente un alésage préformé (13b)

dans lequel un mandrin (14) coulissant à travers des alésa-

ges alignés (15, 16) dans les matrices (lOb, 12b) est main-

tenu pendant le fluage de la pièce seulement dans la première direction et en ce que pour libérer la pièce des forces qui empêchent son fluage dans la seconde direction, on retire le

mandrin de l'alésage préformé dans la pièce.

- Procédé selon la revendication 4, caractérisé

en ce qu'on utilise le mandrin (14) pour enlever par poinçon-

nage les bavures (17) de la pièce forgée, 6 - Procédé selon la revendication 1, dans lequel la pièce (Wc) est de forme annulaire et ladite première di-

rection est la direction radiale vers l'intérieur, caracté-

risé en ce qu'on libère la pièce des forces qui empêchent le fluage dans la seconde direction en déplaçant une matrice latérale (lOc') par rapport aux deux matrices opposées (loc,

12c), de sorte que la pièce peut librement subir un refoule-

ment radial vers l'extérieur.

7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on utilise la matrice latérale (lOc') pour enlever

les bavures (18) de la pièce forgée.

8 - Procédé selon la revendication 1, dans lequel

la pièce (Wd) est en forme de disque et ladite première di-

rection est la direction radiale vers l'extérieur, les deux matrices opposées (lod, 12d) comportant un éjecteur (19) et un poinçon (21) montés de façon coulissante, caractérisé en

ce que l'éjecteur et le poinçon sont fixés aux matrices res-

pectives pendant le fluage de la pièce seulement dans la première direction et en ce qu'on libère la pièce des forces qui empêchent son fluage dans la seconde direction en formant

un alésage (23) dans la pièce à l'aide du poinçon (21).

9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le poinçon (21) est maintenu en dépassement partiel dans l'alésage (23) de la pièce (Wd) pendant son fluage aussi bien dans la première que dans la seconde direction, afin

de limiter le refoulement dans la seconde direction et pro-

mouvoir le refoulement dans la première direction.

- Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9,

caractérisé en ce qu'on utilise le poinçon (21> pour enlever

les bavures (25) de la pièce forgée.

il - Procédé selon la revendication 1, dans lequel

la pièce (We) est de forme annulaire, ladite première direc-

tion est la direction radiale vers l'intérieur et un poinçon

tubulaire (27) et un éjecteur tubulaire (26) sont montés cou-

lissants respectivement entre la première matrice (12e) et

une matrice latérale (le0) et entre la matrice (10e) oppo-

sée à la première matrice et ladite matrice latérale, carac-

térisé en ce que le poinçon et l'éjecteur sont fixés aux ma-

trices respectives opposées (12e, 10e) pendant le fluage de la pièce seulement dans la première direction, cette pièce étant empêchée d'un fluage dans la seconde direction par la matrice latérale et en ce que la pièce est libérée des forces empêchant son fluage dans la seconde direction, par la coupe

d'une partie périphérique (28) à l'aide dui Poinçon (27).

12 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'on utilise le poinçon (27) pour enlever les bavures

(29) de la pièce forgée.

-13 - Procédé selon la revendication 1, dans lequel

la pièce (Wf) est en forme de disque, ladite première direc-

tion est la direction radiale vers l'extérieur et les deux matrices opposées (10d, 12d) comportent un éjecteur (19) et un poinçon (21) montés de façon coulissante dans les matrices,

caractérisé en ce qu'avant l'opération de forgeage, on pra-

tique un trou borgne (30Y dans la pièce à l'aide du poinçon (21), en ce qu'on maintient le poinçon enfoui dans le trou borgne sous pression pendant le fluage de la pièce seulement dans la première direction et en ce qu'on libère la pièce des forces qui empêchent son fluage dans le seconde direction

en supprimant la pression qui s'exerce sur le poinçon.

14-- Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'on utilise le poinçon (21) pour enlever les bavures

(31) de la pièce forgée.