FR2763523A1 - METHOD FOR MANUFACTURING A FLAT OR TRONCONIC ANNULAR PART, AND PART OBTAINED BY THIS PROCESS - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce annulaire plate ou tronconique comprenant les étapes suivantes :- on découpe un tronçon (2) d'un fil métallique (1) de longueur prédéfinie, - on cintre ce tronçon (2) de fil pour former un tore (3),- on soude les deux extrémités (4, 5) de ce tore pour obtenir une ébauche annulaire (6), et - on comprime ladite ébauche (6) au moyen d'un outil pour former ladite pièce.The invention relates to a method of manufacturing a flat or frustoconical annular part comprising the following steps: - a section (2) of a metal wire (1) of predefined length is cut, - this section (2) is bent wire to form a torus (3), - the two ends (4, 5) of this torus are welded to obtain an annular blank (6), and - said blank (6) is compressed by means of a tool for forming said room.
Description
L'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce annulaire plateThe invention relates to a method for manufacturing a flat annular part.
ou tronconique telle que par exemple un jonc d'embrayage, ainsi qu'une pièce obtenue or frustoconical such as for example a clutch rod, as well as a part obtained
par ce procédé.by this process.
Un premier procédé connu de fabrication de telles pièces consiste à: découper un anneau dans une bande métallique, - former à la presse une pièce annulaire plate ou tronconique, - dégraisser la pièce obtenue, soumettre la pièce annulaire à une tribofinition, A first known method of manufacturing such parts consists in: cutting a ring from a metal strip, - forming in the press an annular flat or frustoconical part, - degreasing the part obtained, subjecting the annular part to a tribofinishing,
- sécher et huiler la pièce.- dry and oil the part.
Ce procédé connu présente l'inconvénient de générer d'importantes This known method has the disadvantage of generating significant
chutes de métal ce qui augmente de façon considérable le coût de fabrication par pièce. scrap metal which considerably increases the manufacturing cost per piece.
On connaît un second procédé, un peu plus économique, qui consiste à: découper un flan circulaire dans une bande métallique, - emboutir le flan pour obtenir un cylindre creux de révolution à fond fermé, - soumettre le cylindre à un fluotoumage pour obtenir une ébauche creuse cylindrique dont l'épaisseur de la jupe périphérique est constante, - découper des anneaux dans la jupe périphérique, - former à la presse à partir de ces anneaux des pièces plates ou tronconiques, - dégraisser les pièces obtenues, passer les pièces à la tribofinition, A second, slightly more economical method is known, which consists in: cutting a circular blank from a metal strip, - stamping the blank to obtain a hollow cylinder of revolution with closed bottom, - submitting the cylinder to a flow forming to obtain a blank cylindrical hollow whose thickness of the peripheral skirt is constant, - cut rings in the peripheral skirt, - form with the press from these rings flat or frustoconical parts, - degrease the parts obtained, pass the parts to tribofinishing ,
- sécher et huiler les pièces.- dry and oil the parts.
Bien que ce second procédé permette de réduire les chutes de façon Although this second process makes it possible to reduce falls in a way
importante, celles-ci représentent encore environ 40% de la quantité de métal de départ. important, these still represent around 40% of the amount of starting metal.
Ces chutes proviennent essentiellement de la découpe des flans dans la bande métallique, ainsi que du collet et du fond de l'ébauche cylindrique creuse qui subsistent après l'étape These falls mainly come from the cutting of the blanks in the metal strip, as well as from the collar and the bottom of the hollow cylindrical blank which remain after the step.
de découpage des anneaux.cutting rings.
De plus: - les deux procédés connus présentent l'inconvénient de nécessiter un In addition: - the two known methods have the drawback of requiring a
nombre important d'étapes de fabrication ce qui participe à accroître le coût. significant number of manufacturing steps which contributes to increasing the cost.
- dans les deux procédés précités, I'étape de tribofinition des anneaux est impérative pour obtenir les caractéristiques souhaitées des pièces finales, notamment par élimination des bavures. Or, cette opération produit des résidus métalliques et requiert l'utilisation de dégraissants et d'abrasifs, qui sont très polluants pour l'environnement et nécessitent un traitement spécifique et coûteux pour leur mise en décharge. Enfin, cette in the two aforementioned processes, the step of tribofinishing the rings is imperative in order to obtain the desired characteristics of the final parts, in particular by eliminating burrs. However, this operation produces metallic residues and requires the use of degreasers and abrasives, which are very polluting for the environment and require a specific and costly treatment for their landfill. Finally, this
étape de tribofinition est bruyante et nécessite une protection particulière pour le personnel. tribofinishing stage is noisy and requires special protection for personnel.
La présente invention vise à pallier ces divers inconvénients en proposant un procédé permettant de réaliser des pièces plates ou tronconiques de façon The present invention aims to overcome these various drawbacks by proposing a method for making flat or frustoconical parts so
plus économique, tout en réduisant les quantités de résidus polluants. more economical, while reducing the quantities of polluting residues.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une pièce annulaire plate ou tronconique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - on découpe un tronçon d'un fil métallique de longueur prédéfinie, - on cintre ce tronçon de fil pour former un tore, * on soude les deux extrémités de ce tore pour obtenir une ébauche annulaire, et To this end, the subject of the invention is a method of manufacturing a flat or frustoconical annular part, characterized in that it comprises the following steps: - a section of a metal wire of predefined length is cut, - bend this section of wire to form a torus, * weld the two ends of this torus to obtain an annular blank, and
- on comprime ladite ébauche au moyen d'un outil pour former ladite pièce. - Said blank is compressed by means of a tool to form said part.
Le procédé selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - On forme une pièce annulaire plate en comprimant ladite ébauche (6) The method according to the invention may also include one or more of the following characteristics: - A flat annular part is formed by compressing said blank (6)
en une seule opération de formage à la presse. in a single press forming operation.
- On forme une pièce annulaire tronconique en comprimant la pièce - An annular frustoconical part is formed by compressing the part
annulaire plate lors d'une opération supplémentaire de formage à la presse. flat annular during an additional press forming operation.
- On forme une pièce annulaire tronconique en une seule opération de - A frustoconical annular part is formed in a single operation of
formage à la presse.press forming.
- On soude les deux extrémités du tore sans apport de métal. - We weld the two ends of the torus without adding metal.
- On effectue les étapes de découpage, cintrage et soudage en un cycle - The steps of cutting, bending and welding are carried out in one cycle
automatique sur une même machine.automatic on the same machine.
- Après avoir soudé les deux extrémités du tore, on soumet au moins la zone de soudure de l'ébauche à un traitement thermique pour homogénéiser les - After having welded the two ends of the torus, at least the weld zone of the blank is subjected to a heat treatment to homogenize the
caractéristiques mécaniques dans cette zone. mechanical characteristics in this area.
- Après avoir obtenu la pièce, on la soumet successivement à un - After obtaining the part, we successively submit it to a
dégraissage, à un séchage et à un huilage. degreasing, drying and oiling.
L'invention a également pour objet une pièce réalisée par le procédé défini ci-dessus et comportant une zone radiale de soudure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la The invention also relates to a part produced by the method defined above and comprising a radial weld zone. Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the
description suivante, donnée à titre d'exemple sans caractère limitatif en regard des dessins following description, given by way of example without limitation with regard to the drawings
annexés, sur lesquels: La figure 1 illustre des étapes initiales du procédé de l'invention, La figure 2 est une vue schématique en coupe d'un premier outil pour obtenir une pièce annulaire plate, en position dégagée, La figure 3 montre l'outil de la figure 2 en position de compression, La figure 4 est une vue en coupe transversale d'une pièce annulaire plate réalisée selon le procédé de l'invention, La figure 5 est une vue schématique en coupe cd'un second outil pour obtenir une pièce annulaire tronconique, en position dégagée, attached, in which: FIG. 1 illustrates initial steps of the method of the invention, FIG. 2 is a schematic sectional view of a first tool for obtaining a flat annular part, in the disengaged position, FIG. 3 shows the tool of Figure 2 in the compression position, Figure 4 is a cross-sectional view of a flat annular part produced according to the method of the invention, Figure 5 is a schematic sectional view of a second tool for obtaining a frustoconical annular part, in the released position,
La figure 6 montre l'outil de la figure 5 en position de compression. Figure 6 shows the tool of Figure 5 in the compression position.
La figure 7 est une vue en coupe transversale d'une pièce annulaire tronconique réalisée selon le procédé de l'invention, La figure 8 est une vue à plus grande échelle d'un détail de la pièce représentée à la figure 7, La figure 9 est une vue analogue à celle de la figure 8 d'une variante d'une pièce tronconique réalisée selon le procédé de l'invention et La figure 10 est une vue analogue à celle de la figure 9 d'une variante Figure 7 is a cross-sectional view of a frustoconical annular part produced according to the method of the invention, Figure 8 is an enlarged view of a detail of the part shown in Figure 7, Figure 9 is a view similar to that of FIG. 8 of a variant of a frustoconical part produced according to the method of the invention and FIG. 10 is a view similar to that of FIG. 9 of a variant
d'une pièce tronconique réalisée selon le procédé de l'invention. of a frustoconical part produced according to the method of the invention.
Sur la figure 1 sont représentées les premières étapes du procédé selon l'invention. Lors d'une première étape, on découpe dans un fil métallique 1 de section circulaire déroulé par exemple d'une bobine de fil non représentée, un tronçon 2 de In Figure 1 are shown the first steps of the method according to the invention. During a first step, a section 2 of a metal wire 1 of circular section unwound, for example from a coil of wire not shown, is cut.
longueur prédéfinie.preset length.
Le fil métallique 1 est de préférence en acier doux mais peut être en tout The metal wire 1 is preferably made of mild steel but can be in all
autre métal adapté à l'application ultérieure envisagée. another metal suitable for the subsequent application envisaged.
Le diamètre du fil métallique 1 est choisi en fonction du volume recherché de la pièce finale. Dans un cas concret, on utilise par exemple au départ un fil métallique de 4,2mm de diamètre. Bien entendu, on peut aussi utiliser des fils métalliques The diameter of the metal wire 1 is chosen as a function of the desired volume of the final part. In a specific case, for example, a metal wire 4.2 mm in diameter is used at the start. Of course, we can also use metal wires
de section elliptique ou autre.of elliptical or other section.
La longueur du tronçon 2 dépend également des dimensions recherchées de la pièce finale. Dans le cas concret évoqué ci-dessus, on a choisi une longueur de The length of the section 2 also depends on the desired dimensions of the final part. In the concrete case mentioned above, we chose a length of
tronçon égale à 402,7mm.section equal to 402.7mm.
Lors de l'étape suivante, on cintre le tronçon 2 de fil pour former un tore 3. Puis, on soude les deux extrémités 4 et 5 de ce tore 3 sans apport de métal pour obtenir During the next step, the section 2 of wire is bent to form a torus 3. Then, the two ends 4 and 5 of this torus 3 are welded without adding metal to obtain
une ébauche 6 annulaire avec une zone radiale 6A de soudure. an annular blank 6 with a radial weld zone 6A.
Avantageusement, on effectue les étapes de découpage, de cintrage et de soudage en un cycle automatique sur une machine de type connu commercialisée par Advantageously, the steps of cutting, bending and welding are carried out in an automatic cycle on a machine of known type sold by
des fabriquants spécialisés et qu'il est inutile de décrire. of specialized manufacturers and which it is useless to describe.
Si nécessaire, on prévoit de soumettre au moins la zone 6A de soudure à un recuit localisé pour homogénéiser les caractéristiques mécaniques dans cette zone. Un tel traitement peut se révéler nécessaire pour adoucir la structure du métal dans le cas o If necessary, provision is made to subject at least the zone 6A of welding to a localized annealing in order to homogenize the mechanical characteristics in this zone. Such treatment may prove necessary to soften the structure of the metal in the case where
l'on utilise au départ un fil métallique en un acier relativement dur. a metal wire made of relatively hard steel is used at the start.
La figure 2 montre en position dégagée un premier outil ou une première presse 7 dont seules les matrices supérieure 8 et inférieure 9 sont représentées. Ces matrices définissent respectivementdeux surfaces annulaires planes, parallèles 8A, 9A entre Figure 2 shows in the disengaged position a first tool or a first press 7 of which only the upper 8 and lower 9 dies are shown. These matrices respectively define two planar, parallel annular surfaces 8A, 9A between
lesquelles on positionne de façon centrée l'ébauche 6. which position the blank 6 centrally.
La pièce est formée en une seule opération comme représenté sur la figure 3, I'ébauche 6 subissant une déformation symétrique, avec fluage radial du métal en proportions égales vers l'extérieur et vers l'intérieur. La compression exercée par les matrices 8 et 9 est adaptée pour obtenir les dimensions et les propriétés mécaniques souhaitées de la pièce 13, notamment une bonne planéité et une dureté superficielle satisfaisante. La pièce annulaire plate 13 obtenue après cette étape de formage à la presse est représentée en coupe transversale à la figure 4. Sa section transversale comporte deux grands côtés 14 et 15 sensiblement parallèles entre eux et deux petits côtés 16 et 17 légèrement bombés, cette forme étant obtenue directement, sans aucun usinage supplémentaire. A titre d'exemple, les dimensions d'une pièce annulaire plate 13 obtenue à partir d'un tronçon de fil de 4,2mm de diamètre et 402,7mm de longueur sont typiquement de 119,5mm pour le diamètre intérieur, 137,5mm pour le diamètre extérieur et comprise The part is formed in a single operation as shown in FIG. 3, the blank 6 undergoing symmetrical deformation, with radial creep of the metal in equal proportions outward and inward. The compression exerted by the dies 8 and 9 is suitable for obtaining the dimensions and the desired mechanical properties of the part 13, in particular good flatness and satisfactory surface hardness. The flat annular part 13 obtained after this press forming step is shown in cross section in Figure 4. Its cross section has two long sides 14 and 15 substantially parallel to each other and two short sides 16 and 17 slightly rounded, this shape being obtained directly, without any additional machining. By way of example, the dimensions of a flat annular piece 13 obtained from a section of wire 4.2 mm in diameter and 402.7 mm in length are typically 119.5 mm for the internal diameter, 137.5 mm. for the outside diameter and included
entre 1,5 et 1,6mm en ce qui concerne son épaisseur. between 1.5 and 1.6mm with regard to its thickness.
Si la pièce annulaire plate 13 est la pièce finale à obtenir, on la soumet successivement à un dégraissage, un séchage et un huilage. L'huilage de la pièce 13 est If the flat annular part 13 is the final part to be obtained, it is successively subjected to degreasing, drying and oiling. The oil in part 13 is
seulement effectué pour la protéger lors du transport. only carried out to protect it during transport.
Dans le cas o on souhaite obtenir une pièce annulaire tronconique, on soumet la pièce annulaire plate 13 obtenue à l'étape précédente à une seconde opération In the case where it is desired to obtain a frustoconical annular part, the flat annular part 13 obtained in the previous step is subjected to a second operation
de fornage à la presse.of fornage to the press.
A cet effet, on la positionne dans un second outil 18 dont seules les matrices supérieure 19 et inférieure 20 sont représentées schématiquement en position For this purpose, it is positioned in a second tool 18 of which only the upper 19 and lower 20 dies are shown diagrammatically in position
dégagée sur la figure 5.shown in Figure 5.
La matrice inférieure 20 comporte une partie centrale 20A cylindrique et une partie périphérique annulaire 20B de formage. La partie centrale 20A est surélevée par rapport à la partie périphérique 20B et présente un diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur de la pièce annulaire plate 13 de sorte qu'en positionnant la pièce 13 sur The lower die 20 has a cylindrical central part 20A and an annular peripheral part 20B for forming. The central part 20A is raised relative to the peripheral part 20B and has a diameter slightly smaller than the inside diameter of the flat annular part 13 so that by positioning the part 13 on
la matrice inférieure 20, la pièce 13 est automatiquement centrée. the lower die 20, the part 13 is automatically centered.
La matrice supérieure 19 comporte d'une part un logement central cylindrique 19A de centrage sensiblement complémentaire de la partie centrale 20A de la matrice inférieure 20 et d'autre part un poinçon annulaire périphérique 19B destiné à The upper die 19 comprises on the one hand a cylindrical central housing 19A for centering substantially complementary to the central part 20A of the lower die 20 and on the other hand a peripheral annular punch 19B intended for
coopérer avec la partie périphérique 20B lors du formage. cooperate with the peripheral part 20B during forming.
Le poinçon 19B comporte une surface plane et annulaire de formage 19C qui est radialement inclinée vers le bas. La partie périphérique 20B comporte une surface de formage 20C qui est plane et parallèle à la surface de formage 19C à l'exception d'un bord externe 20D recourbé vers le haut pour obtenir un bord arrondi externe de la pièce finale. La forme exacte des surfaces de formage 190 et 20C dépend de la The punch 19B has a flat and annular forming surface 19C which is radially inclined downwards. The peripheral part 20B has a forming surface 20C which is planar and parallel to the forming surface 19C with the exception of an external edge 20D bent upward to obtain an external rounded edge of the final part. The exact shape of forming surfaces 190 and 20C depends on the
forme et des dimensions finales de la pièce à obtenir. shape and final dimensions of the part to be obtained.
Au cours de cette phase du procédé, la pièce annulaire plate 13 est com- During this phase of the process, the flat annular part 13 is com-
primée entre les deux matrices 19 et 20 pour obtenir une pièce annulaire tronconique 23 awarded between the two matrices 19 and 20 to obtain a frustoconical annular part 23
comme cela est représenté sur la figure 6. as shown in Figure 6.
Ensuite, on soumet cette pièce annulaire tronconique 23 successivement Then, we submit this frustoconical annular part 23 successively
à un dégraissage, un séchage et un huilage. degreasing, drying and oiling.
La figure 7 représente la pièce 23 en coupe transversale. Elle ressemble à une rondelle élastique de type "Belleville" de grande dimension. Sa section transversale Figure 7 shows the part 23 in cross section. It resembles a large "Belleville" type elastic washer. Its cross section
comporte deux grands côtés 24 et 25 sensiblement parallèles entre eux. has two large sides 24 and 25 substantially parallel to each other.
Comme cela est représenté plus en détail sur la figure 8, la pièce 23 comporte un petit côté intérieur 26 légèrement bombé et un petit côté extérieur 27 dont le profil est arrondi selon un profil déterminé par la forme de la surface formage 20C de la As shown in more detail in FIG. 8, the part 23 has a small interior side 26 slightly rounded and a small exterior side 27 whose profile is rounded according to a profile determined by the shape of the forming surface 20C of the
matrice inférieure 20.lower matrix 20.
Bien entendu, le procédé de l'invention peut facilement être adapté pour obtenir des pièces annulaires tronconiques de section transversale variée en conformant à Of course, the method of the invention can easily be adapted to obtain frustoconical annular parts of varied cross section by conforming to
volonté les surfaces de formage 19C et 20C de la presse 18. will the forming surfaces 19C and 20C of the press 18.
La figure 9 montre dans une vue analogue à celle de la figure 8 un exemple d'une variante de la pièce 23. La section transversale de cette pièce 23 comporte deux grands côtés 24 et 25 sensiblement parallèles entre eux, un petit côté intérieur 28 rectiligne, sensiblement parallèle à l'axe de la pièce, et un petit côté extérieur 27 formé par Figure 9 shows in a view similar to that of Figure 8 an example of a variant of the part 23. The cross section of this part 23 has two large sides 24 and 25 substantially parallel to each other, a small inner side 28 rectilinear , substantially parallel to the axis of the part, and a small outer side 27 formed by
un arc de cercle reliant les grands côtés 24 et 25 et s'étendant sur environ 90'. an arc connecting the long sides 24 and 25 and extending over approximately 90 '.
Dans une variante simplifiée du procédé, on prévoit de réaliser la pièce In a simplified variant of the process, provision is made to produce the part
annulaire tronconique lors d'une seule opération de formage. frustoconical annular during a single forming operation.
A cet effet, on positionne l'ébauche annulaire 6 directement sur la matrice inférieure 20 du second outil 18 et on la comprime pour obtenir une pièce annulaire To this end, the annular blank 6 is positioned directly on the lower die 20 of the second tool 18 and it is compressed to obtain an annular part.
tronconique 23 représentée sur la figure 10 dans une vue analogue à celle de la figure 9. frustoconical 23 shown in FIG. 10 in a view similar to that of FIG. 9.
Cette pièce 23 présente en coupe transversale une forme identique à celle représenté sur la figure 9 à l'exception d'une bavure 29 située sur le petit côté extérieur 27 qui est due à un excès de matière sur la périphérie lors de la compression de l'ébauche 6. On comprend donc que le procédé selon l'invention permet de réaliser de façon plus économique des pièces annulaires plates ou tronconiques puisque d'une part le nombre d'étapes pour obtenir la pièce souhaitée a été sensiblement réduit par rapport aux procédés connus, et d'autre part, ce procédé ne génère pas de chutes. Par ailleurs, I'étape This piece 23 has in cross section a shape identical to that shown in Figure 9 except for a burr 29 located on the small outer side 27 which is due to an excess of material on the periphery during compression of the 'blank 6. It is therefore understood that the method according to the invention allows to realize more economically flat or frustoconical annular parts since on the one hand the number of steps to obtain the desired part has been significantly reduced compared to the methods known, and on the other hand, this process does not generate falls. Furthermore, the step
polluante de tribofinition de la pièce a pu être supprimée grâce au procédé selon l'invention. polluting tribofinishing the part could be removed using the method according to the invention.
En outre, les pièces fabriquées selon le procédé de l'invention peuvent être réalisée avec une plus grande précision et avec une meilleure homogénéité des In addition, the parts manufactured according to the method of the invention can be produced with greater precision and with better homogeneity of the
caractéristiques mécaniques que celles fabriquées selon les procédés connus. mechanical characteristics than those manufactured according to known methods.
Bien entendu, la pièce annulaire plate ou tronconique réalisée selon le procédé de l'invention est susceptible d'autres utilisations que celle mentionnée dans le Of course, the flat or frustoconical annular part produced according to the method of the invention is capable of other uses than that mentioned in the
préambule pour un embrayage.preamble for a clutch.
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