FR2547516A1 - Assemblage de matrices de forgeage - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ASSEMBLAGE DE MATRICES DE FORGEAGE. CET ASSEMBLAGE DE MATRICES COMPREND UNE RANGEE CYLINDRIQUE DE SEGMENTS DE MATRICES CONTIGUS DE FORMATION D'ACCESSOIRES 82 QUI SONT EMPECHES DE S'INCLINER OU DE SE DEPLACER DANS UNE DIRECTION CIRCONFERENTIELLE AU MOYEN DE BROCHES 106 S'ETENDANT DANS DES RAINURES 100 FORMEES DANS LES SURFACES SUPERIEURES DES SEGMENTS DE MATRICES LE LONG DES LIGNES DE SEPARATION ENTRE DES SEGMENTS CONTIGUS. CES RAINURES 100 S'ETENDENT RADIALEMENT VERS L'INTERIEUR PAR RAPPORT AUX BROCHES 106 AFIN QUE LES SEGMENTS DE MATRICES 82 PUISSENT ETRE DEPLACES RADIALEMENT VERS L'EXTERIEUR APRES LE FORGEAGE EN LIBERANT AINSI LA PIECE FORGEE DE L'ASSEMBLAGE DE MATRICES. L'INVENTION EST UTILISEE POUR FORGER DES STRUCTURES EN FORME DE DISQUE TELLES QUE DES ROTORS A AUBES D'UNE SEULE PIECE.

Description

Assemblage de matrices de forgeage La présente invention concerne un

appareil de forgeage et, en particulier, des assemblages de matrices dans lesquels une billette de matière pre5 mière est déformée en une configuration souhaitée à

des températures élevées.

On a élaboré, dans le domaine des moteurs à turbine à gaz, des concepts relatifs à la fabrication de rotors à aubes d'une seule pièce, mais qui sont

également applicables dans une large mesure à n'importe quelle industrie dans laquelle des pièces de configuration semblable et de dimensions précises sont souhaitées.

Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 15 N 3 519 503 aux noms de Moore et al, intitulé "Fabrication Method for the High Temperature Alloys", on décrit un procédé de forgeage mis au point par

"Pratt & Whitney Aircraft, Division of United Technologies Corporation", Hartford, Connecticut, et universel20 lement connu sous le nom commercial déposé "GATORIZING".

Grâce au procédé décrit dans ce brevet, des alliages à haute résistance difficiles à forger tels que ceux utilisés dans l'industrie des moteurs à turbine à gaz, peuvent être déformés en une configuration à peu près 25 définitive d'une géométrie relativement complexe au départ d'une billette de matière première Bien que l'on ait initialement forgé uniquement des éléments en forme de disque, l'attrait qu'offre la formation de

disques de rotor à aubes d'une seule pièce, a stimulé 30 la recherche ultérieure de nouveaux progrès.

Un assemblage de matrices et un procédé initiaux pour la formation de ces rotors à aubes d'une seule pièce sont décrits et illustrés dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 051 708 aux noms de Beane et al, intitulé "Forging Method", ainsi que dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 074 559 aux noms de Beane et al, également intitulé "Forging Method" Suivant les concepts décrits dans ces brevets, des accessoires d'une seule pièce sont forgés entre plusieurs matrices adjacentes disposées autour

de la circonférence des matrices de formage de disques.

D'autres progrès encore comprennent les techniques adoptées pour séparer les matrices de formage d'accessoires de la pièce forgée finie Deux de ces techni10 ques sont illustrées dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N 4 041 161 au nom de Kelch, intitulé "Apparatus and Method for Removing a Plurality of

Blade Dies" et N 4 150 557 aux noms de Walker et al, intitulé "Forging Apparatus Having Means for Radially 15 Moving Blade Die Segments".

Dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N 4 312 211 et 4 265 105 tous deux aux noms de Mac Nitt, Jr et al, on décrit un procédé et un appareil de forgeage dans lesquels deux matrices concen20 triques sont déplacées séquentiellement contre une billette en vue de former la pièce forgée en deux étapes La première matrice est déplacée et comprime une billette à une configuration intermédiaire Cette première matrice est ensuite maintenue immobile contre 25 la billette partiellement comprimée, tandis que la

seconde matrice est déplacée pour comprimer la billette à une configuration définitive.

Dans plusieurs des brevets précités (par exemple, le brevet des EtatsUnis d'Amérique N 4 252 011), l'appareil de forgeage décrit est un appareil automatisé, dans lequel un assemblage de matrices est tout d'abord monté, puis déplacé automatiquement en place à l'intérieur d'un cercle de garde pour y être chauffé à des températures de forgeage,

après quoi a lieu l'étape de forgeage réelle L'assem-

blage de matrices renfermant la pièce forgée finie est ensuite déplacé automatiquement vers un autre

poste, tandis que la pièce forgée en est retirée.

Pour certaines pièces forgées, des toléran5 ces extrêmement précises sont requises En conséquence, les segments de matrices de formage d'accessoires doivent être localisés avec précision au moment du forgeage et au cours de ce dernier Deux problèmes distincts se sont posés à cet égard Le premier pro10 blème consiste à monter initialement l'assemblage de matrices de telle sorte que les segments de matrices soient localisés avec précision l'un par rapport à

l'autre, tout en étant à même de déplacer cet assemblage de matrices en place entre les matrices de for15 geage sans que l'une ou l'autre de ses pièces constitutives ne s'écarte de sa position Le second problème consiste à maintenir les segments de matrices en place tout au long de l'étape de forgeage réelle.

Si les segments de matrices ne sont pas localisés correctement au moment du montage, ou s'ils bougent légèrement lorsque l'assemblage de matrices est déplacé dans la presse de forgeage,il ne sert alors à rien de maintenir l'assemblage de matrices immobile pendant le processus de forgeage, étant donné que les segments de matrices ne seront pas dans la position appropriée pour entamer ce processus D'autre part, si l'assemblage de matrices est localisé correctement et avec précision au début du cycle de forgeage, la pièce finie peut ne pas répondre aux tolé30 rances requises au cas o les segments de matrices

quittent leur position au cours du cycle de forgeage.

Le problème s'aggrave lorsqu'il s'agit de forger des pièces de forme complexe telles que des disques desquels sont solidaires des surfaces portantes à forte 35 torsion.

Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 252 011 aux noms de Mac Nitt, Jr et al, on décrit un appareil destiné à empêcher une inclinaison relative (c'est-à-dire pour assurer la stabili5 sation) des segments de matrices d'un assemblage de matrices pendant toute la durée de l'opération de forgeage Plus spécifiquement, des éléments de formation de couronnes annulaires sont disposés en une relation d'emboîtement avec les surfaces circonfé10 rentielles intérieures des segments de matrices de

formage d'accessoires L'invention de Mac Nitt, Jr.

et al ne s'est pas révélée totalement satisfaisante

dans tous les cas, en particulier, lors du forgeage de rotors centrifuges comportant des aubes qui pré15 sentent des degrés de torsion exceptionnellement éleves.

Un objet de la présente invention est de fournir un assemblage de matrices en vue de forger une structure centrale en forme de disque à partir 20 de laquelle s'étendent plusieurs accessoires formés d'une seule pièce, cet assemblage de matrices pouvant être monté de telle sorte que ses pièces constitutives soient localisées avec précision et qu'il puisse être mis en place à l'intérieur d'une presse de forgeage sans mouvement de ses pièces au cours du processus de transfert. Un autre objet de la présente invention est de fournir un assemblage de matrices en vue de forger une structure centrale en forme de disque à partir de 30 laquelle s'étendent plusieurs accessoires formés d'une seule pièce, assemblage de matrices dont les éléments restent localisés avec précision au cours du forgeage

réel de la pièce.

Suivant la présente invention, un assemblage 35 de matrices destiné à former une structure centrale en forme de disque à partir de laquelle s'étendent plusieurs accessoires formés d'une seule pièce, comprend une rangée cylindrique de segments de matrices de formage d'accessoires qui sont empêchés de s'incliner ou de se déplacer dans une direction circonférentielle au moyen de broches s'étendant dans des rainures formées le long des lignes de séparation entre des

segments de matrices contigus.

Suivant un aspect de l'invention, des rainu10 res s'étendant radialement et axialement et comportant des surfaces de parois opposées espacées parallèlement l'une de l'autre sont formées le long des lignes de séparation entre des segments de matrices circonférentiels contigus de l'assemblage de matrices, ces rainu15 res s'étendant jusqu'aux surfaces supérieures des segments de matrices Une couronne annulaire rigide est disposée sur les surfaces supérieures en recouvrant les rainures et comprend des broches s'étendant vers le bas, chacune de ces broches pénétrant dans chaque 20 rainure Les rainures s'étendent radialement vers l'intérieur par rapport aux broches et sont situées sur les lignes de séparation des segments de matrices

afin que ces derniers puissent être chassés radialement vers l'extérieur par rapport aux broches pour 25 pouvoir retirer la pièce forgée.

Dans une forme de réalisation préférée, les segments de matrices reposent sur une surface tournée vers le haut d'une matrice de forgeage inférieure faisant partie de l'assemblage de matrices La partie centrale de la matrice de forgeage comporte une surface supérieure qui définit la forme d'un côté de la structure centrale en forme de disque Les surfaces intérieures courbes de chaque segment de matrice entrent en contact avec une surface cylindrique exté35 rieure de cette partie centrale Des tiges orientées axialement s'étendent vers le haut à travers des trous pratiqués dans la matrice de forgeage inférieure et pénètrent dans des cavités opposées de forme correspondante ménagées dans les surfaces intérieures 5 courbes des segments de matrices et la surface cylindrique extérieure de la matrice de forgeage Ces tiges localisent les segments de matrice par rapport à la matrice de forgeage inférieure et elles contribuent

également à empêcher l'inclinaison des segments à 10 l'intérieur de l'assemblage de matrices.

Les objets, caractéristiques et avantages précités de la présente invention, ainsi que d'autres

apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ciaprès de formes de réalisation 15 préférées telles qu'elles sont illustrées dans les

dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une illustration schématique d'un appareil de forgeage dans lequel on peut adopter les concepts de la présente invention; la figure 2 est une vue, en partie en coupe, d'un assemblage de matrices disposé à l'intérieur d'une presse de forgeage dans laquelle la billette a été complètement comprimée; la figure 3 est une vue prise suivant la li25 gne 3-3 de la figure 2 avec la bague d'éjection 200 enlevée; et

la figure 4 est une vue en coupe prise suivant la ligne 4-4 de la figure 2.

La présente invention est censée être d'une 30 grande utilité dans le dommaine du forgeage et, en particulier, dans le forgeage d'éléments ayant des géométries complexes, en adoptant les techniques décrites dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 519 503 aux noms de Moore et al, intitulé "Fabrication Method 35 for the High Temperature Alloys" Le procédé de Moore et al se prête particulièrement bien à une fabrication automatisée telle que celle illustrée en figure 1 qui est une représentation simplifiée d'un appareil de forgeage automatisé Un assemblage de matrices 10 5 est tout d'abord monté soit automatiquement, soit manuellement Dans cette forme de réalisation, l'assemblage de matrices est conçu pour former un rotor centrifuge comprenant une structure centrale en forme de disque à partir de laquelle s'étendent radialement vers l'extérieur plusieurs aubes courbes espacées circonférentiellement Ainsi qu'on le décrira ci-après plus en détail, l'assemblage de matrices 10 comprend une matrice de forgeage inférieure à laquelle sont fixées plusieurs matrices de formage d'aubes dispo15 sées circonférentiellement et définissant une cavité dans laquelle est placée une billette 11 Une matrice de forgeage supérieure 12 est placée pardessus la billette 11 Les matrices de forgeage supérieure et inférieure comportent des surfaces inférieure et supé20 rieure respectivement, qui sont façonnées pour former les surfaces supérieure et inférieure de la structure

en disque à forger.

L'assemblage de matrices monté 10 est placé dans un four de préchauffage 13 dans lequel l'assem25 blage de matrices, y compris la billette et la matrice de forgeage, est porté à une température intermédiaire se situant largement en dessous de la température à

laquelle le procédé de forgeage doit être mis en oeuvre.

L'assemblage de matrices chauffé est ensuite transféré, 30 via une porte 14, vers un poste de forgeage o il est placé dans un cercle de garde 18 entre les plateaux de matriçage d'une presse à forger désignée d'une manière générale par le chiffre de référence 20 En

figure 1, la billette 11 doit encore être comprimée.

Simultanément, un second assemblage de matrices monté,

comprenant une billette et une matrice de forgeage supérieure, est chargé dans le four de préchauffage 13.

L'assemblage de matrices initialement préchauffé est porté à des températures de forgeage et la billette 5 est alors déformée à une géométrie désirée à l'intérieur de l'assemblage de matrices Des pressions et des températures de forgeage appropriées sont mentionnées dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique No 3 519 503 La billette déformée et l'assembla10 ge de matrices sont ensuite soulevés hors du cercle de garde 18, puis transférés, via la porte 21, vers un poste d'expansion de matrices 22 et, de ce dernier, vers un poste de refroidissement 24 Le second assemblage de matrices est transféré dans le cercle de gar15 de 18 et le procédé est poursuivi jusqu'à ce que l'on

ait réalisé le nombre de pièces désiré.

Plus spécifiquement, le procédé de forgeage est mis en oeuvre à l'intérieur d'une enceinte 26 sous une presse hydraulique 20 La presse comporte un bâti 20 30 et une tête 32 qui sont écartés l'un de l'autre par plusieurs tirants 24 L'enceinte est supportée par une structure 36 s'étendant vers le haut à partir du bâti de la presse L'extrémité supérieure de l'enceinte est réunie à la tête de la presse par un soufflet 25 38 Une plaque de pression 40 montée dans le bâti 30 de la presse supporte une colonne de matriçage inférieure 42 à l'intérieur de l'enceinte 26 La plaque de pression 40 peut se déplacer par rapport à l'enceinte 26 à laquelle elle est réunie par un soufflet 30 44 Plusieurs vérins de forgeage 46 positionnent la plaque 40 et la déplacent vers le haut avec une force importante au cours du procédé de forgeage Ces vérins

de forgeage peuvent être mus par un dispositif de commande hydraulique (non représenté) Plusieurs butées 48 35 s'étendent vers le haut à partir de la plaque de pres-

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sion en vue de limiter la course ascendante de cette dernière au cours du procédé de forgeage Une colonne de matriçage supérieure 50 s'étend vers le bas à partir de la tête de la presse et pénètre dans l'en5 ceinte La colonne de matriçage supérieure 50 et la colonne de matriçage inférieure 42 sont toutes deux constituées de plusieurs plaques plates 52 La plaque supérieure 54 de la colonne de matriçage inférieure et la plaque inférieure 56 de la colonne de matri10 çage supérieure sont fabriquées en une matière à haute conductibilité thermique telle quele molybdène ou un alliage de ce dernier Les autres plaques des colonnes de matriçage sont constituées d'une matière à faible conductibilité thermique Un cercle de garde 15 18 également réalisé en une matière à haute conductibilité thermique telle que le molybdène, repose sur

la plaque 54 de la colonne de matriçage inférieure.

Bien que, dans cette forme de réalisation, la matrice de forgeage supérieure 12 fasse partie de l'assemblage 20 de matrices, elle pourrait également être fixée en

permanence à la colonne de matriçage supérieure 50.

En figure 1, l'assemblage de matrices 10 est disposé à l'intérieur du cercle de garde 18 et il est représenté dans la position qu'il occupe juste avant la compression de la billette 11 Un four de chauffage 59 prévu à l'intérieur de la chambre de forgeage est divisé en un élément chauffant supérieur 61 et un élément chauffant inférieur 63 Les deux éléments chauffants peuvent etre séparés verticalement afin que l'assemblage de matrices puisse être introduit dans et retiré du cercle de garde 18 au cours du procédé automatisé Un vérin d'éjection 60 s'étend vers le haut à travers la colonne de matriçage inférieure et le cercle de garde 18 à partir d'un dispositif de commande 35 62 en vue de soulever l'assemblage de matrices 10 hors

du cercle de garde pour le transférer ultérieurement vers le poste d'expansion 22.

La figure 2 illustre d'autres détails de l'assemblage de matrices 10 et de la presse à forger 5 20 En figure 2, la colonne de matriçage inférieure 42 a été déplacée vers le haut dans sa position supérieure extrême, laquelle est déterminée par une couronne annulaire de butée 70 fixée, par des broches 72, à la surface supérieure extrême 74 du cercle de garde 10 18 La position initiale de la surface supérieure de la billette 11 est indiquée par des traits discontinus en 76 Après forgeage, la surface supérieure de la billette occupe la position désignée par le chiffre

de référence 76 ' et cette surface a la configuration 15 de la surface de forgeage 78 de la matrice de forgeage supérieure 12.

En se référant aux figures 2 à 4, l'assemblage de matrices 10 comprend une matrice de forgeage inférieure 9, ainsi que plusieurs pièces rapportées 20 ou segments de matrices 82 La matrice de forgeage inférieure 9 a une configuration généralement cylindrique autour d'un axe central 84 et elle comprend une surface supérieure 86 dont la géométrie est l'inverse de celle d'un côté de la structure centrale en 25 forme de disque que l'on doit forger La surface 86 se termine par une surface extérieure 88 généralement

cylindrique et dirigée radialement vers l'extérieur.

La matrice de forgeage inférieure 9 comprend également une partie support de segments de matrices 90 com30 portant une surface annulaire 92 dirigée axialement vers le haut et s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de la surface cylindrique 88 Chaque segment 82 comporte une surface intérieure courbe 93 qui vient s'adapter sur la surface extérieure 88 de la 35 matrice de forgeage inférieure 9 Chacun des segments dematrices 82 comporte également deux parois latérales circonférentielles 94 qui sont profilées pour définir, conjointement avec les parois latérales 94 de segments circonférentiellement adjacents 82, plu5 sieurs cavités espacées circonférentiellement 95 dont la géométrie est l'inverse de celle des accessoires

(en l'occurrence, des aubes) devant être formés.

Comme le montrent plus clairement les figures 2 et 3, suivant la présente invention, chaque pa10 roi latérale 94 comporte un évidement 96 Chaque évidement 96 comporte une surface plate s'étendant axialement et radialement 98 Les surfaces 98 des évidements 96 ménagés dans les parois latérales contiguës 94 de chaque paire sont espacées parallèlement l'une de l'autre en se faisant face, de façon à définir une rainure 100 entre elles Comme illustré dans cette forme de réalisation, les rainures 100 s'étendent jusqu'aux surfaces supérieures 101 et jusqu'aux surfaces extérieures courbes 103 des segments de ma20 trices Un organe support annulaire rigide 102 entoure l'axe 84 de l'assemblage de matrices et repose sur les surfaces supérieures 101 en recouvrant les rainures 100 Dans cet organe annulaire 102, sont pratiqués plusieurs trous 104 s'étendant axialement et qui sont alignés chacun avec chaque rainure 100 Une broche 106 est disposée dans chaque trou 104 de l'organe support 102 L'extrémité supérieure de chaque broche 106 est adaptée avec un ajustage serré

dans le trou 104, tandis que son extrémité infé30 rieure s'étend dans et vient s'adapter avec un ajustage serré entre les surfaces 98 de la rainure 100.

Conjointement avec les broches 106 et les rainures 100,

l'organe support 102 empêche une inclinaison des segments de matrices 82 l'un par rapport à l'autre.

Les segments de matrices 82 sont en outre stabilisés contre une inclinaison dans le sens circonférentiel, tout en étant empêchés de se déplacer dans cette direction par rapport à la matrice de forgeage inférieure 9 au moyen de plusieurs tiges stabi5 lisatrices cylindriques 108 Ces tiges 108 viennent s'adapter avec un ajustage serré dans une première série de trous cylindriques 110 pratiqués dans la matrice de forgeage inférieure 9 et qui s'étendent axialement vers le haut à partir de la surface inférieure 10 112 de la matrice de forgeage La surface extérieure 88 de la matrice 9 et les surfaces intérieures courbes correspondantes 93 des segments de matrices 82 comportent des évidements coopérants 114, 116 respectivement, qui définissent une seconde série de 15 trous cylindriques alignés avec et-constituant des prolongements de chaque trou 110 Les extrémités supérieures des tiges 108 viennent s'adapter avec un ajustage serré à l'intérieur des trous de cette seconde série Comme le montre la figure 4, les évide20 ments 116 sont situés sur les lignes de séparation 117 entre des segments de matrices contigus 82, de telle sorte que chaque évidement 116 constitue à peu près 90 de chaque trou cylindrique de la seconde série, tandis que l'évidement 114 forme le reste du 25 trou cylindrique Il n'est pas nécessaire que les tiges 108 soient situées sur les lignes de séparation, mais n'importe quel évidement individuel 116 définissant un trou dans un segment 82 ne peut constituer plus d'environ 180 d'un trou cylindrique com30 plet, sinon les segments de matrices 82 ne seront pas à même de se déplacer radialement vers l'extérieur

pour libérer la pièce forgée.

La surface extérieure courbe 103 de chaque

segment de matrice 82 comporte également une gorge 35 supérieure et une gorge inférieure 118, 120 respec-

tivement qui s'étendent transversalement pour définir, en combinaison avec les gorges de segments adjacents, un canal supérieur 122 et un canal inférieur 124 s'étendant chacun sur toute la circonférence de 5 la rangée cylindrique de segments 82 Un fil métallique 126, 128 est disposé dans chaque canal 122, 124 respectivement et entoure la rangée de segments de matrices Ces fils métalliques servent à maintenir les segments l'un contre l'autre et à empêcher leur mouvement radial lors du transfert de l'assemblage de matrices vers et à partir du cercle de garde 18 au cours de l'opération de forgeage automatisée décrite précédemment en se référant à la figure 1 Cette technique destinée à retenir radialement les segments 15 de matrices 82 n'est pas considérée comme faisant partie de la présente invention et elle est décrite dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique

N 4 252 011.

On a également constaté que, à mesure que 20 la matrice de forgeage 12 était pressée dans la billette 11 en chassant la matière de cette dernière dans les cavités de formation d'accessoires 95, les forces exercées sur les segments de matrices 82 pouvaient provoquer réellement un allongement axial de 25 ces derniers, en particulier si les accessoires à former présentent un degré de torsion exceptionnellement élevé Essentiellement, à mesure que la matière est chassée dans les cavités 95, les forces ainsi créées ont tendance à "déplier" ou redresser les seg30 ments de matrices, si bien que la distance axiale entre les surfaces inférieures 130 et les surfaces supérieures 101 augmente au cours du forgeage Suivant la présente invention, ce phénomène est empêché en

utilisant plusieurs patins d'ancrage cylindriques 138 35 s'étendant axialement et disposés circonférentielle-

ment autour de l'axe 84 L'extrémité inférieure 140 de chaque patin 138 est disposée à l'intérieur d'un évidement 142 ménagé dans une couronne annulaire d'ancrage 144 qui repose sur la surface supérieure 101 du segment de matrice 82 et, dans la présente forme de réalisation, sur le sommet de l'organe support 102 Les patins 138 s'étendent à travers et viennent s'adapter avec un ajustage lâche dans des trous 146 traversant la plaque inférieure extrême 56 de la co10 lonne de matriçage supérieure 50 Les patins 138 peuvent ainsi se déplacer axialement par rapport à la colonne de matriçage 50 L'extrémité supérieure 148 de chaque patin 138 entre en contact avec un bras 150 d'un croisillon 152 qui peut être déplacé verticale15 ment à l'intérieur de la colonne de matriçage 50 par un dispositif de commande (non représenté) Au cours de l'opération de forgeage, le croisillon 152 applique une force dirigée verticalement vers le bas contre les patins 138, ce qui a pour effet de presser la 20 couronne d'ancrage contre les segments de matrices 82, empêchant ainsi un allongement axial de ces derniers à mesure que la matière de la billette est chassée

dans les cavités de l'assemblage de matrices.

Dans la présente forme de réalisation, le moyen prévu pour l'éjection ou l'expansiondessegments de matrices 82 au terme du forgeage comprend des éléments à came coopérants semblables à celui illustré et décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 150 557 Toutefois, suivant la présente inven30 tion, l'ensemble de l'élément à came fait partie de l'assemblage de matrices mobile 10 Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 150 557, l'élément à came est incorporé à la colonne de matriçage de la presse à forger En se référant à la figure 2, le 35 moyen d'éjection comprend des couronnes annulaires

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cunéiformes supérieure et inférieure formant cames , 202 respectivement La couronne supérieure 200 comporte une surface de came tronconique 204 allant en s'élargissant vers le haut et radialement vers 5 l'extérieur, tandis que la couronne inférieure 202 comporte une surface de came tronconique 206 allant en s'élargissant vers le bas et radialement vers l'extérieur Chaque segment de matrice 82 comporte une gorge cunéiforme courbe 208 dans sa surface supérieu10 re 101, ainsi qu'une gorge cunéiforme courbe 209 dans sa surface inférieure 130 Les gorges 208 des segments 82 définissent un espace annulaire cunéiforme 210 comportant une surface de came tronconique 212 allant en s'élargissant vers le haut et radialement 15 vers l'extérieur, laquelle vient s'adapter sur une partie de la surface de came 204 de la couronne 200 qui repose sur cette surface Dans cette forme de réalisation, la couronne 200 fait partie de l'assemblage de matrices 10, mais elle pourrait également être localisée en permanence au poste d'expansion 22

(figure 1).

La couronne formant came 202 est disposée dans un évidement annulaire 214 ménagé dans la surface 92 de la matrice de forgeage inférieure 9 Cette 25 couronne 202 prend appui sur plusieurs broches d'éjection 216 dont les extrémités inférieures 218 ressortent de la surface inférieure 112 de la matrice 9 et pénètrent dans des trous 220 pratiqués dans le cercle de garde 18 Les gorges 209 définissent un espace 30 annulaire cunéiforme 222 comportant une surface de came tronconique 224 allant en s'élargissant vers le

bas et radialement vers l'extérieur, laquelle est alignée axialement avec et vient s'adapter sur une partie de la surface de came 206 de la couronne formant 35 came 202.

Des éléments sont prévus au poste d'expansion 22 (figure 1) pour pousser simultanément les couronnes formant cames 200, 202 axialement vers les segments de matrices 82, de telle sorte que ces der5 niers soient tous déplacés radialement vers l'extérieur sur une faible distance (par exemple, de 0,762 mm) en étant ainsi empêchés de "coller" à la pièce forgée au cours du refroidissement Les fils métalliques 126, 128 ne sont pas suffisamment résistants pour empêcher 10 ce mouvement vers l'extérieur, mais ils maintiendront les éléments de l'assemblage de matrices ensemble jusqu'à ce que ce dernier soit ultérieurement démonté etque la pièce forgée soit retirée à un autre poste (non

représenté en figure 1).

Bien que l'invention ait été illustrée et décrite en se référant à une forme de réalisation préférée, l'homme de métier comprendra que diverses modifications et omissions peuvent être envisagées tant

dans sa forme que dans ses détails, sans se départir 20 de son esprit et de son cadre.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1 Assemblage de matrice en vue de forger une pièce constituée d'une structure centrale en forme de disque à partir de laquelle s'étendent plusieurs accessoires formés d'une seule pièce, cet assemblage de matrices ( 10) ayant un axe central ( 84) et comprenant: 1) une première matrice de forgeage ( 9) à géométrie généralement cylindrique comportant une surface L 0 extérieure cylindrique ( 88) et une surface supérieure ( 86) dont la géométrie est l'inverse de celle d'un côté de la structure centrale en forme de disque; 2) une rangée cylindrique de sgements de matrices ( 82) 5 circonférentiellement adjacents occupant une position fixe par rapport à la première matrice de forgeage ( 9), chacun de ces segments ( 82) comportant a) deux parois latérales ( 94) tournées dans des

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directions pratiquement opposées et disposées dans une relation de contiguité avec les parois latérales ( 94) des segments adjacents ( 82), tout en étant profilées pour définir, avec ces dernières parois ( 94), plusieurs cavités ( 95) espacées circonférentiellement et dont la géométrie est l'inverse de celle des accessoires a former, chaque paroi latérale ( 94) comprenant également un évidement ( 96) comportant une surface plate ( 98) s'étendant axialement et radialement, cette surface ( 98) étant opposée à et espacée parallèlement de la surface précitée d' une paroi latérale contiguë ( 94) afin de définir une rainure ( 100) entre elles, laquelle s' étend axialement jusqu'à la surface supérieure précitée, b) une surface extérieure ( 103) dirigée radialement vers l'extérieur, c) une surface intérieure cylindrique courbe ( 93) entrant en contact avec la surface extérieure ( 88) de la première matrice de forgeage ( 9), d) une surface inférieure ( 130), e) une surface supérieure ( 101), 3) un moyen stabilisateur comprenant un orange sup5 port rigide ( 102) entourant l'axe précité ( 84) et disposé sur la surface supérieure précitée ( 101) en recouvrant les rainures ( 100), ainsi que plusieurs broches ( 106) espacées circonférentiellement et fixées à cet organe support ( 102), une de 10 ces broches ( 106) s'étendant dans chacune de ces rainures ( 100) en étant adaptée avec un ajustage serré entre les surfaces opposées précitées ( 98) de ces dernières, chaque rainure ( 100) s'étendant radialement vers l'intérieur au-delà de sa broche 15 ( 106) associée afin de permettre un mouvement des segments de matrices ( 82) radialement vers l'extérieur par rapport aux broches ( 106) après le forgeage; et 4) un moyen de retenue radial ( 126,128) venant s'en20 gager sur chacun des segments de matrices ( 82) pour les empêcher de se déplacer radialement vers l'extérieur. 2 Assemblage de matrices suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la première matrice de forgeage ( 9) 25 comprend une partie support de segments ( 90) qui y est fixée et s'étend radialement vers l'extérieur à partir de la surface extérieure ( 88) de cette première matrice de forgeage ( 9), les segments de matrices ( 82) étant disposés sur et en contact avec la partie support précitée ( 90), tandis que la surface extérieure ( 88) de la première matrice de forgeage ( 9) et la surface intérieure ( 93) de chaque segment de matrice ( 82) comportent des cavités coopérantes ( 114,116) définissant une première série de trous cylindriques s'étendant axialement, chacun de ces trous étant 35 formé partiellement à la fois par la première matrice de forgeage ( 9) et par au moins un segment de matrice ( 82), la première matrice de forgeage ( 9) comportant une surface inférieure ( 112), ainsi qu'une seconde série de trous cylindriques ( 110) s'étendant axialement vers le haut à par40 tir de cette dernière, chacun des trous de cette seconde série ( 110) étant aligné avec et intersectant chacun des trous de la première série, l'assemblage de matrices ( 10) comprenant plusieurs tiges stabilisatrices cylindriques ( 108) correspondant chacune à chaque paire de trous alignés des première et seconde séries, chaque tige stabilisatrice ( 108) venant s'adapter avec un ajustage serré, sur une partie de sa longueur, dans chacun des trous des première et seconde séries afin de localiser les segments de matrices ( 82) par rapport à la première matrice de forgeage ( 9), tout en maintenant l'orientation et la position de ces

segments ( 82) au cours du forgeage.

3 Assemblage de matrices suivant la revendication 2, comprenant un moyen d'éjection ( 202,200) associé aux sur15 faces inférieures ( 130) et supérieures ( 101) des segments de matrices ( 82) et pouvant se déplacer dans une position dans laquelle il vient s'engager sur ces surfaces ( 101, 130) en vue de déplacer les segments de matrices ( 82) radialement

vers l'extérieur après le forgeage.

4 Assemblage de matrices suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les trous cylindriques de la première série sont situés sur les lignes de séparation définies

entre des segments de matrices contigus ( 82).

Assemblage de matrices suivant la revendication 1, 25 caractérisé en ce que l'organe support ( 102) est une couronne annulaire dans laquelle sont pratiqués plusieurs trous ( 104) s'étendant axialement, un de ces trous ( 104) correspondant à chaque rainure ( 100) avec laquelle il est aligné, tandis que chacune des broches ( 106) comporte une 30 extrémité supérieure s'étendant dans un trou correspondant ( 104) en y étant adaptée avec un ajustage serré afin de

fixer ces broches ( 106) à l'organe support ( 102).

6 Appareil à forger comprenant: un assemblage de matrices( 10) suivant la revendica35 tion 1, les segments de matrices ( 82) définissant une cavité centrale à l'intérieur de cet assemblage de matrices

( 10);

une billette ( 11) disposée à l'intérieur de cette cavité centrale; une colonne de matriçage supérieure ( 50) comportant une surface inférieure dirigée vers le bas; une colonne de matriçage inférieure ( 42) comportant une surface supérieure dirigée vers le haut et faisant face à la surface inférieure de la colonne de matriçage supérieure ( 50) en en étant espacée, l'assemblage de matrices ( 10) étant disposé entre la surface inférieure de la colonne de matriçage supérieure ( 50) et la surface supérieure de la colonne de matriçage inférieure ( 42); un moyen destiné à déplacer les colonnes de matriçage supérieure et inférieure ( 42,50) l'une vers l'autre afin de presser la billette ( 11) dans les cavités formatrices d'accessoires ( 95) de l'assemblage de matrices ( 10); et un moyen d'ancrage ( 138,144,152) pouvant se déplacer vers et en contact avec les surfaces supérieures des segments de matrices ( 82) en vue d'exercer un effort de compression axial continu sur ces derniers à mesure que la billette ( 11) est pressée entre les colonnes de matriçage

( 42,50) en empêchant ainsi un allongement axial de ces segments de matrice ( 82) au cours du forgeage.

7 Assemblage de matrices en vue de forger une pièce constituée d'une structure centrale en forme de disque à partir de laquelle s'étendent plusieurs accessoires formés 25 d'un seule pièce, cet assemblage de matrices ( 10) ayant un axe central ( 84) et comprenant: 1) une matrice de forgeage inférieure ( 9) à géométrie généralement cylindrique comportant une surface extérieure cylindrique ( 88) et une surface supé30 rieure ( 86) dont la géométrie est l'inverse de celle d'un côté de la structure centrale en forme de disque, cette matrice de forgeage inférieure ( 9) comprenant une partie support de segments ( 90) qui y est fixée et s'étend radialement vers l'ex35 térieur à partir de la surface extérieure ( 88) de cette matrice de forgeage inférieure ( 9); 2) une rangée cylindrique de segments de matrices ( 82) circonférentiellement adjacents disposes sur et en contact avec cette partie support ( 90) par rap40 port à laquelle ils occupent une position fixe, chacun de ces segments ( 82) comportant: a) deux parois latérales ( 94) tournées dans des directions pratiquement opposées et disposées 5 dans une relation de contiguïté avec les parois latérales des segments adjacents ( 82), tout en étant profilées pour définir, avec ces dernières parois, plusieurs cavités ( 95) espacées circonférentiellement et dont la géométrie 10 est l'inverse de celle des accessoires à former; b) une surface extérieure ( 103) dirigée radialement vers l'extérieur, c) une surface intérieure cylindrique courbe ( 93) entrant en contact avec la surface extérieure 15 ( 88) de la matrice de forgeage inférieure ( 9), d) une surface inférieure ( 130) entrant en contact avec la partie support ( 90) de la matrice de forgeage inférieure ( 9), e) une surface supérieure ( 101); 3) un moyen stabilisateur ( 108) entrant en contact avec chacun des segments de matrices ( 82) pour les empêcher de se déplacer circonférentiellement l'un par rapport à l'autre, ainsi que par rapport à la matrice de forgeage inférieure ( 9); et 4) un moyen de retenue radial ( 126,128) venant s'engager sur chacun des segments de matrices ( 82) pour les empêcher de se déplacer radialement vers l'extérieur.