FR2738508A1 - Procede de forgeage d'une bielle secable et bielle obtenue par ce procede - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de forgeage d'une bielle métallique monobloc sécable (92) comportant un corps allongé (95) pourvu à une extrémité d'une tête (99) traversée par un passage cylindrique, ladite tête étant destinée à être cassée suivant un diamètre du passage en d'une part un chapeau (110) en demi-cercle et d'autre part une partie complémentaire (112) en forme de fourche solidaire dudit corps allongé (95). Ce procédé comporte une ou plusieurs étapes de forgeage d'une ébauche de la bielle. Au cours du forgeage, on crée à chaud au moins deux défauts métallurgiques linéaires radiaux (104A, 104B), en deux points de la tête, diamétralement opposés par rapport audit passage et définissant un plan de dissociation de la tête de bielle. L'invention concerne en outre des bielles obtenues par ce procédé et des outillages pour la mise en oeuvre du procédé.

Description

La présente invention concerne un procédé de forgeage d'une bielle métallique monobloc sécable comportant un corps allongé pourvu à une extrémité d'une tête traversée par un passage cylindrique, ladite tête étant destinée à être cassée suivant un diamètre du passage en d'une part un chapeau en demi-cercle et d'autre part une partie complémentaire en forme de fourche solidaire dudit corps allongé, lequel procédé comporte une ou plusieurs étapes de forgeage d'une ébauche de la bielle.

L'invention concerne en outre un procédé de fabrication d'une bielle métallique comportant un corps allongé pourvu à une extrémité d'une tête traversée par un passage cylindrique, ladite tête comportant d'une part un chapeau en demi-cercle et d'autre part une partie complémentaire en forme de fourche solidaire dudit corps.

Elle concerne par ailleurs une bielle métallique monobloc forgée, du type comportant un corps allongé pourvu à une extrémité d'une tête traversée par un passage cylindrique, ladite tête étant destinée à être cassée suivant un diamètre du passage en d'une part un chapeau en demi-cercle et d'autre part une partie complémentaire en forme de fourche solidaire du corps allongé.

Elle concerne également une bielle métallique, du type comportant un corps allongé pourvu à une extrémité d'une tête traversée par un passage cylindrique, ladite tête comportant d'une part un chapeau en demi-cercle et d'autre part une partie complémentaire en forme de fourche solidaire dudit corps.

Elle concerne en outre des outillages pour la fabrication de ces bielles.

On connaît des procédés de forgeage d'une bielle métallique sécable, par exemple d'une bielle de moteur à explosion. Une telle bielle est forgée à l'aide d'une presse à forger, munie d'outillages permettant d'obtenir une bielle monobloc à partir d'une ébauche. La bielle présente un corps allongé pourvu à une extrémité d'une tête traversée par un passage cylindrique. Afin de monter cette bielle sur un vilebrequin, il est connu de casser la tête de bielle suivant un diamètre du passage par application d'un choc violent.

Afin de permettre la rupture de la tête de bielle suivant un diamètre déterminé, et avec des faciès de rupture acceptables, il est connu de réaliser mécaniquement par enlèvement de matière des amorces de rupture dans le plan de dissociation souhaité. Ces amorces de rupture sont pratiquées lors de l'usinage sur chaîne des bielles refroidies après toutes les opérations de forgeage et de parachèvement de brut de forge.

Cette opération de reprise mécanique allonge la durée de fabrication de la bielle et augmente son coût de production.

L'invention a pour but d'apporter une solution à ce problème de fabrication de bielle par cassage d'une partie de la tête, cette solution ne nécessitant pas de reprise mécanique de la tête de bielle après forgeage de celle-ci et permettant d'obtenir un profil de rupture précis.

A cet effet l'invention a pour objet un procédé de forgeage d'une bielle métallique monobloc sécable comportant un corps allongé pourvu à une extrémité d'une tête traversée par un passage cylindrique, ladite tête étant destinée à être cassée suivant un diamètre du passage en d'une part un chapeau en demi-cercle et d'autre part une partie complémentaire en forme de fourche solidaire dudit corps allongé, lequel procédé comporte une ou plusieurs étapes de forgeage d'une ébauche de la bielle, caractérisé en ce qu'au cours du forgeage, on crée à chaud au moins deux défauts métallurgiques linéaires radiaux, en deux points de la tête diamétralement opposés par rapport audit passage et définissant un plan de dissociation de la tête de bielle.

Suivant des modes particuliers de mise en oeuvre, le procédé peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes
- la création des défauts métallurgiques comporte les étapes successives suivantes
(i) on déforme ladite tête en décalant la partie de la tête destinée à former le chapeau dans un plan parallèle au plan principal de la bielle, par forgeage entre des empreintes à fond étagé, la déformation de la tête étant localisée dans un plan perpendiculaire au plan principal de la bielle et s'étendant suivant un diamètre dudit passage ; et
(ii) on ramène, par forgeage entre des empreintes à fond plat, ladite partie de la tête destinée à former le chapeau dans le plan principal de ladite bielle, créant ainsi lesdits défauts métallurgiques dans le plan de déformation de part et d'autre de la tête.

- la création des défauts métallurgiques comporte les étapes successives suivantes
(i) on crée deux entailles radiales en deux points diamétralement opposés de la tête par forgeage entre deux empreintes munies de saillies ; et
(ii) on referme les deux entailles radiales, par forgeage entre deux empreintes de dimensions réduites, en rapprochant les deux rives de chaque entaille, créant ainsi lesdits défauts métallurgiques à l'interface des deux rives de chaque entaille.

- la création des défauts métallurgiques comporte les étapes successives suivantes
(i) on forme, par forgeage entre deux empreintes munies d'encoches, une ébauche de la bielle dont la tête comporte extérieurement au moins deux protubérances venues de matière avec celle-ci et délimitant des fronts raides au droit des points souhaités pour la formation desdits défauts métallurgiques ; et
(ii) on incorpore, par forgeage entre deux empreintes dépourvues desdites encoches, la matière formant lesdites protubérances dans la matière constituant la tête, créant ainsi dans la tête lesdits défauts métallurgiques au droit desdits fronts raides.

- deux protubérances sont formées sur une surface frontale de la tête et chaque front raide s'étend perpendiculairement au plan principal de la bielle et radialement par rapport audit passage.

- deux protubérances sont formées sur la surface latérale intérieure du passage cylindrique et chaque front raide s'étend perpendiculairement au plan principal de la bielle et radialement par rapport audit passage.

L'invention a en outre pour objet un procédé de fabrication d'une bielle métallique comportant un corps allongé pourvu à une extrémité d'une tête traversée par un passage cylindrique, ladite tête comportant d'une part un chapeau en demi-cercle et d'autre part une partie complémentaire en forme de fourche solidaire dudit corps, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes
(a) on forge une bielle métallique monobloc cassable suivant le procédé décrit précédemment ; et
(b) on casse la tête de ladite bielle suivant le plan de dissociation de celle-ci défini par les défauts métallurgiques linéaires radiaux, par application d'un choc destiné à produire un écartement et une dissociation des deux parties formant la tête.

Elle a également pour objet une bielle métallique monobloc forgée, du type comportant un corps allongé pourvu à une extrémité d'une tête traversée par un passage cylindrique, ladite tête étant destinée à être cassée suivant un diamètre du passage en d'une part un chapeau en demi-cercle et d'autre part une partie complé mentaire en forme de fourche solidaire du corps allongé, caractérisée en ce que ladite tête comporte au sein du métal la constituant au moins deux défauts métallurgiques linéaires radiaux disposés en deux points diamétralement opposés par rapport audit passage et définissant un plan de dissociation de la tête de bielle.

De plus, elle a pour objet une bielle métallique, du type comportant un corps allongé pourvu à une extrémité d'une tête traversée par un passage cylindrique, ladite tête comportant d'une part un chapeau en demicercle et d'autre part une partie complémentaire en forme de fourche solidaire dudit corps, caractérisée en ce que ladite tête de bielle comporte des faciès de rupture complémentaires sur les surfaces en regard du chapeau et de ladite partie complémentaire de la tête de bielle, ces faciès de rupture complémentaires correspondant à des défauts métallurgiques linéaires radiaux de la tête.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels:
- les figures 1A à 1D sont des vues en coupe longitudinale d'une bielle métallique à des stades différents de forgeage suivant un premier mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique d'une presse à forger munie d'outils pour la fabrication de bielles selon l'invention ;;
- les figures 3A et 3B sont des vues en coupe longitudinale d'outillages pour la mise en oeuvre des stades de forgeage des bielles représentées aux figures 1C et 1D
- la figure 4 est une copie d'une photographie à un grossissement de 50 de la structure micrographique d'un défaut métallurgique obtenu dans une tête de bielle par mise en oeuvre du procédé selon l'invention;;
- la figure 5 est un schéma explicitant la méthode de cassage des bielles
- les figures 6A et 6B sont des vues en coupe longitudinale d'outillages pour la mise en oeuvre de deux stades de forgeage successifs, adaptés pour la fabrication de bielles sécables selon un second mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, les bielles obtenues à partir de ces outillages étant également représentées sur ces figures
- les figures 7A et 7B sont des vues en coupe longitudinale d'outillage pour la mise en oeuvre de deux stades de forgeage successifs, adaptés pour la fabrication de bielles sécables selon un troisième mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, les bielles obtenues à partir de ces outillages étant également représentées sur ces figures ; et
- les figures 8A et 8B sont des vues de dessus de bielles sécables représentées à des stades successifs d'élaboration et réalisées selon un quatrième mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

Sur la figure 1A est représenté un lopin 10 pour la fabrication d'une bielle sécable. I1 est réalisé par exemple en acier XC 70 S. I1 présente un corps allongé 12 muni à une première extrémité d'une excroissance 14 destinée à former une tête de bielle et à son autre extrémité d'une excroissance 16 destinée à former un pied de bielle.

Selon le procédé de fabrication des bielles cassables, le lopin 10, porté à une température d'environ 1200"C, subit des étapes successives de forgeage à l'aide d'outillages adaptés montés dans une presse de forgeage.

Chaque outillage comporte deux matrices complémentaires entre lesquelles est disposé le lopin.

Un exemple d'une presse de forgeage est repré senté sur la figure 2. Celle-ci comporte essentiellement un bâti 18 reposant sur un socle 20 et un coulisseau 22 actionné par une bielle de pression 24 qui est mue par un agencement à excentrique 26. Le socle 20 porte une table 27 sur laquelle sont fixées trois matrices de forgeage inférieures 28A, 28B, 28C pour la fabrication des bielles. Trois matrices de forgeage complémentaires supérieures 30A, 30B, 30C sont fixées à l'extrémité du coulisseau 22 en regard des matrices inférieures 28A, 28B, 28C.

Les matrices 28A et 30A permettent la formation à partir du lopin 10 d'une ébauche de bielle 32 représentée sur la figure 1B. Celle-ci présente à une extrémité une tête 34, munie d'un passage cylindrique 36 d'axe X-X s'étendant perpendiculairement au plan principal de l'ébauche 32. Tel que représenté, le passage 36 est obturé par un bouchon temporaire 37 qui sera séparé avec la bavure extérieure. I1 est bordé de part et d'autre par des rebords circulaires 38, légèrement en saillie par rapport au corps 40 de l'ébauche.

A l'étape suivante du procédé, l'ébauche 32 est forgée, à une température d'environ 1200 C, entre les matrices 28B, 30B afin de former une ébauche 42 représentée sur les figures 1C et 3A.

Les matrices complémentaires 28B et 30B sont représentées sur la figure 3A. Elles présentent sur leurs faces en regard deux empreintes complémentaires 44, 46 pourvues respectivement d'un même canal allongé 48, 50 pour le forgeage du corps 52 de l'ébauche. Les canaux 48, 50 sont prolongés à une première extrémité par des cuvettes 54, 56 à fond bombé et de même profondeur, pour le forgeage du pied de bielle 58.

Le canal 48 est prolongé à son autre extrémité par un évidement 59 destiné au forgeage de la tête de bielle. Celui-ci est formé par un canal 60 sensiblement annulaire bordé extérieurement par un rebord 62 et délimité intérieurement par un disque 64 en saillie. Comme cela est représenté sur la figure 3A, la moitié de l'évidement 59 éloignée du canal 44 est décalée vers l'extérieur de la matrice dans un plan s'étendant parallèlement au plan principal de celle-ci. Les deux moitiés de l'évidement 59 sont séparées par un plan d'étagement s'étendant perpendiculairement à l'axe de l'ébauche. L'amplitude du décalage est sensiblement égale au tiers de l'épaisseur souhaitée pour la tête de bielle.

Ainsi, le canal 60 est formé de deux tronçons de canal semi-circulaires dont les fonds sont décalés. Un premier tronçon 66 prolongeant le canal 48 est délimité intérieurement par une protubérance 68, formée par une moitié du disque 64.

Un second tronçon 70 complétant le premier tron çon 66 est délimité intérieurement par une protubérance 72 formée par l'autre moitié du disque 64, adjacente suivant un diamètre à la protubérance 68. Ce tronçon est bordé extérieurement par une nervure semi-circulaire 74 dont les extrémités délimitent un front raide avec le plan supérieur de la matrice 28B.

De manière analogue, le canal 50 de la matrice supérieure 30B est prolongé à son extrémité par un évidement 75 destiné au forgeage de la tête de bielle.

Cet évidement est formé par un canal 76 sensiblement annulaire, bordé extérieurement par un rebord 78 et délimité intérieurement par un disque 80 en saillie. A l'inverse, et comme cela est représenté sur la figure 3A, la moitié de l'évidement 75 éloignée du canal 50 est décalée vers l'intérieur de la matrice 30B dans un plan s'étendant parallèlement au plan principal de celle-ci.

L'amplitude du décalage est égale à celle du décalage de la partie d'extrémité de la matrice 28B.

Dans ces conditions, le canal 76 comporte un premier tronçon de canal 82 en demi-cercle communiquant avec le canal 50 et délimité intérieurement par une protubérance 84 formée par une moitié du disque 80. I1 comporte un second tronçon de canal 86 en demi-cercle, prolongeant le premier tronçon de canal 82, et délimité intérieurement par une protubérance 88 complétant le disque 80.

On comprend que le forgeage de l'ébauche 32 entre les matrices 28B et 30B permet d'obtenir l'ébauche 42, dont une moitié extrême 90 de la tête, destinée à former le chapeau, est déportée dans un plan parallèle au plan principal de l'ébauche. Ainsi, la déformation est localisée dans un plan perpendiculaire l'axe de l'ébauche et s'étendant suivant un diamètre du passage. La hauteur du décalage de la moitié d'extrémité 90 de la tête correspond sensiblement au tiers de la hauteur de la tête.

I1 est à noter que l'ébauche 42 peut également être obtenue par forgeage direct du lopin 10 entre les matrices 28B, 30B, sans ébauchage préalable entre les matrices 28A, 30A.

Afin de former la bielle prête à être cassée, et désignée par la référence 92 sur les figures 1D et 3B, l'ébauche 42 est forgée entre les matrices complémentaires 28C et 30C représentées en détail sur la figure 3B.

Les matrices 28C et 30C sont identiques et présentent des canaux rectilignes 94 pour la finition du corps 95. Chaque canal est prolongé à une extrémité par une cuvette 96 à fond bombé destinée à former le pied de bielle et à l'autre extrémité par un évidement 98 destiné à former la tête 99 de la bielle. L'évidement 98 comporte un canal annulaire 100 à fond plat communiquant avec le conduit rectiligne 94 et délimité intérieurement par un disque 102.

On conçoit que le forgeage de l'ébauche 42 entre les matrices complémentaires 28C et 30C provoque le réalignement de la partie d'extrémité 90 avec le reste de la bielle. Lors de cette opération se créent sur la tête de bielle quatre défauts métallurgiques linéaires radiaux 104A, 104B, diamétralement opposés deux à deux par rapport audit passage et disposés de part et d'autre de la tête.

Un exemple de défaut métallurgique obtenu par le procédé de forgeage précédemment décrit est représenté sur le cliché de la figure 4. Ce cliché montre la structure cristallographique du métal suivant une coupe réalisée transversalement à un tel défaut.

Sur cette figure, le défaut métallurgique 104A est assimilable à un repli de forge. I1 s'étend sur une profondeur de 2,9 mm par rapport à la surface frontale 106 de la bielle. Cette profondeur correspond sensiblement à l'amplitude du décalage opéré sur l'ébauche 42. De plus, on constate sur cette figure que le défaut métallurgique 104A débouche à la surface frontale 106 suivant une amorce de rupture 108 évasée en V ayant une profondeur sensiblement égale à 0,4 mm.

Ces défauts métallurgiques, diamétralement opposés sur la tête de bielle fragilisent celle-ci suivant un plan s'étendant perpendiculairement à l'axe principal de la bielle. Ce plan est un plan de dissociation favorisant la rupture ou casse de la tête de bielle. I1 délimite sur la tête destinée à être cassée un chapeau en demi-cercle 110, et une partie complémentaire en forme de fourche 112 solidaire du corps de bielle (figure 1D).

Avant de procéder à une telle séparation, durant l'usinage sur chaîne de la bielle, une opération de per çage/taraudage de trous longitudinaux utilisés pour l'assemblage final du chapeau sur le corps de bielle est réalisée. Des vis sont ensuite introduites dans les trous et serrées avant l'opération de casse, afin de maintenir en position les deux éléments. De même, les bavures périphériques sont préalablement supprimées, ainsi que la paroi obturant le passage de la tête.

Pour procéder à la séparation proprement dite, on utilise par exemple à titre expérimental un agencement d'essai à coin représenté sur la figure 5. Sur cette figure, une bielle 118 obtenue suivant le procédé décrit précédemment est représentée partiellement en coupe.

Le dispositif de cassage de la figure 5 comporte deux cales 120, 122, ayant latéralement une paroi cylindrique de forme complémentaire à celle du passage de la tête de bielle. Ces cales comportent un rebord supérieur 124, 126 prenant appui sur une face frontale de la tête.

Un coin 128 est introduit entre les cales 120, 122.

Celui-ci comporte une surface de came inclinée 129 prenant appui sur une contre-came 129A de la cale 122. I1 possède en outre une surface de frappe supérieure 130.

L'application d'un coup violent sur la surface de frappe 130 provoque l'enfoncement du coin 128 entre les cales 120,122, ce qui conduit à ltécartement de cellesci. La rupture de la tête de bielle survient alors suivant le plan fragilisé contenant les défauts métallurgiques. Le chapeau de la bielle est ainsi séparé.

Sur les figures 6A et 6B, des outillages pour la mise en oeuvre d'une variante du procédé de forgeage sont représentés.

Sur la figure 6A, l'outillage comporte une matrice inférieure 140 associée à une matrice supérieure 142.

Ces deux matrices comportent des empreintes analogues à l'empreinte de la matrice 28C. Seule la matrice inférieure 140 comporte en outre deux saillies 143, disposées dans un canal annulaire 144 à fond plat adapté pour forger la tête de bielle. Ces saillies sont diamétralement opposées et s'étendent radialement sur toute la largeur du canal 144. Elles présentent une section triangulaire.

L'outillage représenté sur cette figure permet de former par forgeage de l'ébauche 32, une ébauche 146, représentée entre les deux matrices sur la figure 6A.

Cette ébauche 146 présente sur une même face frontale de la tête deux entailles linéaires radiales 148 diamétralement opposées résultant des saillies 143. Ces entailles sont délimitées par deux rives opposées planes 148A, 148B à génératrices parallèles.

La figure 6B présente l'outillage utilisé pour l'étape suivante de forgeage de l'ébauche 146. Celui-ci comporte deux matrices 150,152, identiques et ayant une empreinte sensiblement analogue à celle de la matrice 142. Cependant, le canal annulaire 154 de forgeage de la tête de bielle présente des dimensions légèrement inférieures à celles du canal 144.

Ainsi, le forgeage de l'ébauche 146 entre ces matrices permet la réalisation d'une ébauche 156, repré- sentée entre les deux matrices sur la figure 6B. Sur cette figure, les entailles 148 de la tête sont refermées par rapprochement des rives opposées 148A, 148B. La tête présente alors des défauts métallurgiques linéaires radiaux 158 à l'emplacement des entailles 148.

Avec ces outillages, la bielle sécable comporte uniquement deux défauts métallurgiques linéaires, débouchant sur une même face frontale 159.

On conçoit que comme précédemment, ces défauts métallurgiques 158 créent un affaiblissement ou une amorce de rupture suivant un plan de dissociation transversal, favorisant la rupture de la tête de bielle selon celui-ci, lors de l'application d'un choc violent.

Sur les figures 7A et 7B sont représentés des outillages pour le forgeage d'une bielle sécable selon un troisième mode de mise en oeuvre du procédé.

Sur la figure 7A, l'outillage comporte une matrice inférieure 160 et une matrice supérieure 162, analogues à la matrice 28C, à l'exception de la matrice 162 qui comporte deux encoches radiales 164, ménagées sur le fond plat d'un canal annulaire 166 de forgeage de la tête de bielle. Ces encoches 164 sont symétriques par rapport à l'axe longitudinal de la matrice et s'étendent sur toute la largeur du canal 166. Elles présentent un profil triangulaire, avec un côté 164A s'étendant radialement par rapport au passage et perpendiculairement au fond du canal 166. L'autre côté 164B de chaque encoche définit une rampe inclinée à sensiblement 30 par rapport au fond du canal.

Cet outillage permet la formation d'une ébauche 168, représentée entre les deux matrices sur la figure 7A, et comportant deux protubérances 170 sur une meme face frontale 171 de la tête. Ces protubérances 170 ont une forme complémentaire aux entailles 164 et délimitent chacune un front raide 172 définissant un angle droit avec la face frontale 171 de la tête de bielle. Les deux fronts raides 172 sont coplanaires et s'étendent radialement par rapport au passage de la tête et perpendiculairement à l'axe de l'ébauche.

Sur la figure 7B sont représentées deux matrices identiques 180, 182, analogues à la matrice inférieure 160 de la figure 7A. Elles forment un outillage pour l'étape suivante de forgeage de l'ébauche 168.

Ce forgeage permet la réalisation d'une bielle sécable 184, représentée entre ces deux matrices sur la figure 7B, et dont la tête comporte deux défauts métallurgiques linéaires 186 s'étendant radialement et débouchant sur la même surface frontale 188 de la tête. Ces défauts 186 sont diamétralement opposés et résultent de l'incorporation des protubérances 170 dans la matière formant le rebord délimitant le passage de la tête. Ils s'étendent suivant un même plan coupant le passage cylindrique suivant un diamètre.

On conçoit ici aussi que ces défauts métallurgiques 186 permettent la rupture de la tête suivant un plan diamétral.

I1 convient de noter que tous les défauts des bielles 156 et 184 débouchent sur une même face frontale respectivement 159 et 188 de la tête. Ainsi, lors du cassage, les ruptures s'amorcent de chaque côté du passage sur la même face, ce qui permet d'obtenir des faciès de rupture très propres.

Sur les figures 8A et 8B est représentée une bielle sécable à deux stades successifs de son élaboration suivant un quatrième mode de mise en oeuvre du procédé.

La figure 8A montre une ébauche 200 de bielle sécable alors que la figure 8B montre une bielle sécable 202 achevée.

L'ébauche 200 comporte une tête de bielle 204 muni d'un passage cylindrique 206. Deux protubérances 208 sont ménagées intérieurement sur toute la hauteur du passage 206. Ces protubérances sont symétriques par rapport à un axe longitudinal Y-Y de la bielle et présentent en section une forme triangulaire. Elles délimitent des fronts raides 210 coplanaires s'étendant perpendiculairement au plan principal de la bielle et radialement par rapport audit passage.

Pour le forgeage de cette ébauche, on utilise un outillage non représenté formé de deux matrices complémentaires, dont les évidements destinés à former la tête de bielle ont une forme sensiblement annulaire et sont délimités intérieurement par un disque. Chaque disque comporte sur sa paroi latérale deux encoches opposées dont deux rives s 'étendent suivant un même diamètre du disque.

Afin d'obtenir la bielle représentée sur la figure 8B, deux matrices, non représentées, de forme adaptée permettent l'incorporation de la matière formant les protubérances 208 à l'intérieur de la tete de bielle.

Des défauts métallurgiques linéaires radiaux 212 sont ainsi créés sur la tête 204 au droit des fronts raides 210. Ces défauts définissent un plan de fragilisation de la tête de bielle perpendiculaire à l'axe Y-Y. Ils permettent comme précédemment la rupture de la bielle suivant ce plan.

Les divers modes de mise en oeuvre du procédé décrits ici permettent la fabrication d'une bielle sécable suivant un plan prédéterminé, sans qu'aucune reprise mécanique ne soit nécessaire pour la création d'une zone fragilisée.

Ce procédé permet de réaliser des bielles sécables dans des matériaux non spécifiques tout en obtenant des faciès de rupture acceptables, contrairement aux procédés actuellement utilisés.

Par ailleurs, ce procédé peut être mis en oeuvre en utilisant un marteau pilon en remplacement de la presse.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1.- Procédé de forgeage d'une bielle métallique monobloc sécable (92 ; 156 ; 184 ; 202) comportant un corps allongé (95) pourvu à une extrémité d'une tête (99) traversée par un passage cylindrique, ladite tête étant destinée à être cassée suivant un diamètre du passage en d'une part un chapeau (110) en demi-cercle et d'autre part une partie complémentaire (112) en forme de fourche solidaire dudit corps allongé (95), lequel procédé comporte une ou plusieurs étapes de forgeage d'une ébauche de la bielle, caractérisé en ce qu'au cours du forgeage, on crée à chaud au moins deux défauts métallurgiques linéaires radiaux (104A, 104B ; 158 ; 186 ; 212), en deux points de la tête diamétralement opposés par rapport audit passage et définissant un plan de dissociation de la tête de bielle.

2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la création des défauts métallurgiques (104A, 104B) comporte les étapes successives suivantes

(i) on déforme ladite tête en décalant la partie (90) de la tête destinée à former le chapeau dans un plan parallèle au plan principal de la bielle, par forgeage entre des empreintes (44, 46) à fond étagé, la déformation de la tête étant localisée dans un plan perpendiculaire au plan principal de la bielle et s'étendant suivant un diamètre dudit passage ; et

(ii) on ramène, par forgeage entre des empreintes à fond plat, ladite partie de la tête destinée à former le chapeau dans le plan principal de ladite bielle, créant ainsi lesdits défauts métallurgiques (104A, 104B) dans le plan de déformation de part et d'autre de la tête.

3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la création des défauts métallurgiques (158) comporte les étapes successives suivantes

(i) on crée deux entailles radiales (148) en deux points diamétralement opposés de la tête par forgeage entre deux empreintes munies de saillies (143) ; et

(ii) on referme les deux entailles radiales, par forgeage entre deux empreintes de dimensions réduites, en rapprochant les deux rives (148A, 148B) de chaque entaille, créant ainsi lesdits défauts métallurgiques (158) à l'interface des deux rives de chaque entaille.

4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la création des défauts métallurgiques (186 212) comporte les étapes successives suivantes

(i) on forme, par forgeage entre deux empreintes munies d'encoches, une ébauche de la bielle dont la tête comporte extérieurement au moins deux protubérances (170 ; 208) venues de matière avec celle-ci et délimitant des fronts raides (172 ; 210) au droit des points souhaités pour la formation desdits défauts métallurgiques ; et

(ii) on incorpore, par forgeage entre deux empreintes dépourvues desdites encoches, la matière formant lesdites protubérances (170 ; 208) dans la matière constituant la tête, créant ainsi dans la tête lesdits défauts métallurgiques (186 ; 212) au droit desdits fronts raides.

5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que deux protubérances (170) sont formées sur une surface frontale de la tête et chaque front raide (172) s'étend perpendiculairement au plan principal de la bielle et radialement par rapport audit passage.

6.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que deux protubérances (208) sont formées sur la surface latérale intérieure du passage cylindrique (206) et chaque front raide (210) s'étend perpendiculairement au plan principal de la bielle et radialement par rapport audit passage.

7.- Procédé de fabrication d'une bielle métallique comportant un corps allongé pourvu à une extrémité d'une tête traversée par un passage cylindrique, ladite tête comportant d'une part un chapeau en demi-cercle et d'autre part une partie complémentaire en forme de fourche solidaire dudit corps, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes

(a) on forge une bielle métallique monobloc cassable (92 ; 156 ; 184 ; 202) suivant l'une quelconque des revendications précédentes; et

(b) on casse la tete de ladite bielle suivant le plan de dissociation de celle-ci défini par lesdits défauts métallurgiques linéaires radiaux (104A, 104B 158 ; 186 ; 212), par application d'un choc destiné a produire un écartement et une dissociation des deux parties formant la tête.

8.- Bielle métallique monobloc forgée (92 ; 156 ; 184 ; 202), du type comportant un corps allongé (95) pourvu à une extrémité d'une tête (99) traversée par un passage cylindrique, ladite tête étant destinée à être cassée suivant un diamètre du passage en d'une part un chapeau (110) en demi-cercle et d'autre part une partie complémentaire (112) en forme de fourche solidaire du corps allongé (95), caractérisée en ce que ladite tête (99) comporte au sein du métal la constituant au moins deux défauts métallurgiques linéaires radiaux (104A, 104B ; 158 ; 186 ; 212) disposés en deux points diamétralement opposés par rapport audit passage et définissant un plan de dissociation de la tête de bielle.

9.- Bielle métallique, du type comportant un corps allongé pourvu à une extrémité d'une tête traversée par un passage cylindrique, ladite tête comportant d'une part un chapeau en demi-cercle et d'autre part une partie complémentaire en forme de fourche solidaire dudit corps, caractérisée en ce que ladite tête de bielle comporte des faciès de rupture complémentaires sur les surfaces en regard du chapeau et de ladite partie complémentaire de la tête de bielle, ces faciès de rupture complémentaires correspondant à des défauts métallurgiques linéaires radiaux (104A, 104B ; 158 ; 186 ; 212) de la tête.

10.- Outillage pour le forgeage suivant le procédé de la revendication 2 d'une bielle métallique monobloc sécable (92), ledit outillage comportant deux matrices complémentaires (28B, 30B), dont l'empreinte, correspondant sensiblement au contour de la bielle, comporte un canal allongé (48, 50) destiné à former le corps de bielle et débouchant à une extrémité dans un évidement (59, 75) destiné à former la tête de bielle, caractérisé en ce qu'un tronçon d'extrémité (70) dudit évidement (59) d'une première matrice (28B), ce tronçon (70) correspondant à sensiblement une moitié de la tête de bielle, est décalé vers l'extérieur de la matrice dans un plan parallèle au plan principal de celle-ci, et en ce qu'un tronçon (86) correspondant de l'évidement (75) de la seconde matrice (30B) est décalé vers l'intérieur de la matrice dans un plan parallèle au plan principal de la matrice.

11.- Outillage pour le forgeage suivant le procédé de la revendication 3 d'une bielle métallique monobloc sécable (156), ledit outillage comportant deux matrices complémentaires (140, 142), dont l'empreinte, correspondant sensiblement au contour de la bielle, comporte un canal allongé destiné à former le corps de bielle et débouchant à une extrémité dans un évidement (144) destiné à former la tête de bielle, caractérisé en ce que le fond de l'évidement (144) de l'une (140) des matrices (140, 142) comporte deux saillies radiales (143) pour créer lesdites entailles (148) dans ladite tête de bielle.

12.- Outillage pour le forgeage suivant le procédé de la revendication 5 d'une bielle métallique monobloc sécable (184), ledit outillage comportant deux matrices complémentaires (160, 162), dont l'empreinte, correspondant sensiblement au contour de la bielle, comporte un canal allongé destiné à former le corps de bielle et débouchant à une extrémité dans un évidement (166) destiné à former la tête de bielle, caractérisé en ce que le fond de l'évidement (166) de l'une (162) des matrices (160, 162) comporte deux encoches radiales (164) pour créer lesdites protubérances (170) sur la tête de bielle.

13.- Outillage pour le forgeage suivant le procédé de la revendication 6 d'une bielle métallique monobloc sécable (102), ledit outillage comportant deux matrices complémentaires, dont l'empreinte, correspondant sensiblement au contour de la bielle, comporte un canal allongé destiné à former le corps de bielle et débouchant à une extrémité dans un évidement destiné à former la tête de bielle, caractérisé en ce que l'évidement a une forme sensiblement annulaire et est délimité intérieurement par un disque, lequel disque comporte dans sa paroi latérale deux encoches opposées dont deux rives s'étendent suivant un même diamètre du disque pour créer lesdites protubérances (208) dans le passage (206) de la tête de bielle.