FR2819203A1 - Procede, machine de deformation et outil pour realiser des produits en forme de bride ou des brides sur un produit precurseur cylindrique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé, une machine de déformation et un outil pour réaliser des brides sur des produits précurseurs cylindriques, tels que des tubes ou des tronçons de barre (17). Dans le procédé, le produit précurseur (17) est reçu par un outil inférieur (4) à contour de bride et agencé non tournant dans une unité d'avance (16) pour avancer contre une tête de laminage rotative (19) d'un outil supérieur (2), et la bride est laminée à froid dans la zone de déformation du produit précurseur (17) entre l'outil supérieur et l'outil inférieur (2, 4). Dans la machine, sur la plaque de serrage (6) d'un appareil de laminage à froid (1) est fixé un outil supérieur (2) agencé dans un boîtier de réception (5) radialement mobile, entraîné, comportant une tête de laminage (19), et un outil inférieur (4) coopérant avec l'outil supérieur (2) est agencé dans une unité d'avance axiale (16).

Description

L'invention concerne un procédé ainsi qu'une machine de déformation et un

outil pour la réalisation de produits en forme de bride à partir d'un produit précurseur et pour la réalisation de brides sur des produits précurseurs cylindriques, tels que des tronçons de tube ou de barre. Les composants ou pièces constructives à brides, réalisés sous forme de bride centrale et/ou de bride d'extrémité sont nécessaires dans la construction mécanique pour les buts les plus divers. Ainsi, on utilise par exemple des arbres et des arbres creux pourvus de brides surtout dans la construction de transmission de véhicule, et ceci en grande série. Dans ce cas, le diamètre extérieur des brides est souvent sensiblement plus grand que le diamètre de l'arbre creux/arbre, et la longueur de l'arbre creux/arbre est souvent sensiblement plus 1 5 importante que son diamètre extérieur. Un tel composant réalisé avantageusement d'un seul tenant en raison des propriétés de solidité élevées et en raison de l'omission d'opérations de jonction se laisse produire de façon économique uniquement par des procédés de déformation. La mise en oeuvre des procédés de déformation connus jusqu'à présent présuppose cependant un travail de fabrication important pour ces composants d'un seul tenant. Il résulte une longue chaîne de processus avec un travail de manipulation important qui mène en règle générale à une sensibilité accrue vis-à-vis des perturbations dans le processus. Dans tous les procédés, le produit précurseur, en particulier un tronçon de tube ou de barre, est séparé tout d'abord par sciage, rupture ou coupure à froid/semi-chaud ou chaud depuis le matériau du demi-produit, et il doit être amené ensuite, le cas échéant après encore un traitement préalable, à l'unité de déformation proprement dite. Dans celle-ci, on exécute des processus de déformation à un ou à plusieurs étages. Ainsi, lors de la réalisation par extrusion à froid, des investissements et des frais de fonctionnement considérables sont nécessaires malgré la technologie dite "near-net shape" (c'est-à- dire avec de faibles opérations d'usinage ou aucune) et malgré l'obtention de plus courtes durées de cycle. Le travail de manipulation dans les presses à plusieurs étages utilisées est important, et des charges très élevées pour les outils apparaissent sous les grandes forces de pression. Les composants ou pièces à oeuvrer doivent être

2 2819203

prétraités ou post-traités, par exemple par phosphatage après la déformation pour le traitement thermique qui suit (trempe). Finalement, dans des outils à plusieurs étages, on ne peut pas exclure que des excentricités par rapport à la répartition du matériau apparaissent suite à un déplacement du composant. Dans des presses oscillantes de déformation à froid, malgré la technologie dite "near-net shape", il faut d'une part des forces relativement élevées à cause du faible angle d'inclinaison réglable de l'outil supérieur d'environ 2 au maximum, et d'autre part on ne peut ainsi réaliser que certaines géométries. Les cycles de laminage et ainsi les durées de cycle sont relativement importants. De plus, les machines ou presses mentionnées connues ne se laissent normalement pas charger et décharger avec des composants longs tels que les arbres et les arbres creux mentionnés. Le laminage à matrice axiale que l'on utilise pour ce processus de fabrication - voir le document EP 0 828 572 B1 pour la production de pièces annulaires à denture hélicoïdale extérieure - a été utilisé jusqu'à présent uniquement pour la déformation à chaud avec des angles d'inclinaison de l'outil supérieur

jusqu'à 10 au maximum.

Le formage par fluage à chaud présuppose de chauffer les pièces à ceuvrer tout d'abord à la température de forgeage, ce qui exige ainsi une installation de chauffage et le cas échéant également une installation de décalaminage avec une manipulation correspondante. Les opérations supplémentaires pour l'usinage sont ici plus importants que dans le formage par fluage à froid, et les forces de pressage sont donc sensiblement plus faibles en raison du chauffage. Surtout des arbres tubulaires à paroi mince se refroidissent relativement rapidement, ce

qui peut vite mener à un refroidissement désavantageux de la pièce.

Lors du refoulement connu avec chauffage par effet Joule, le tronçon tubulaire est chauffé partiellement dans la zone de la bride à former. A cet effet, il faut certes seulement une faible force de déformation, mais les opérations supplémentaires d'usinage sont sensiblement plus importantes que dans les procédés décrits auparavant. De plus, les

3 2819203

durées de cycle sont considérablement plus élevés, car le moule précurseur est chauffé dans la machine, pour des raisons dues au procédé. L'objectif sous-jacent à l'invention est de mettre en oeuvre un procédé ainsi qu'une machine de déformation et un outil du type mentionné en introduction, qui permettent une production en grande série tout en

assurant un faible travail de fabrication et de manipulation.

Conformément à l'invention, cet objectif est atteint dans un procédé du fait que le produit précurseur est reçu par un outil inférieur présentant le contour de bride, agencé non tournant dans une unité d'avance, et il est avancé contre une tête de laminage en rotation d'un outil supérieur, et la bride est laminée à finition par laminage à froid dans la zone de déformation du produit précurseur entre l'outil supérieur et l'outil inférieur. Le laminage à froid procure la condition préalable pour une chaîne de processus pour réaliser la bride, qui est conçue à froid

seulement avec un petit nombre d'étapes. La séparation du demi-

produit (tubes, barres ou similaires) se laisse effectuer par des procédés de séparation hautement productifs continus, par exemple par découpe à eau sous haute pression. Grâce à une séparation à froid, il ne se produit ni zone d'influence thermique, ni déformations de matériau au niveau de la coupe, ni encore de durcissement, mais on obtient simultanément une bonne qualité de coupe et une flexibilité élevée lors

d'un changement de tâche.

Le serrage ou la réception du produit précurseur dans une unité d'avance permet de pouvoir usiner sans problème également des composants longs. Grâce au laminage à froid, on peut atteindre des tolérances étroites (tolérance en hauteur d'environ 0,1 mm), de sorte que pour certaines surfaces fonctionnelles, on peut omettre un usinage par enlèvement de matière et que tout au plus un usinage fin après le traitement thermique est nécessaire. Grâce aux rapports de déformation spécifiques lors du laminage, on obtient un degré de déformation limite supérieur par exemple à celui du fluage à froid, de sorte que l'on peut réaliser des diamètres de bride plus grands. L'attaque partielle en force

4 2819203

lors du laminage permet d'utiliser une machine avec une puissance nettement réduite, tout en utilisant des vitesses de rotation élevées. On peut exploiter ces avantages même lorsque la déformation est effectuée à semi-chaud ou à chaud pour des pièces à oeuvrer de dimensions plus importantes. Etant donné qu'il n'y a pas non plus d'état de contrainte à symétrie de révolution agissant ici dans la pièce pendant la déformation, les outils peuvent être de structure nettement réduite par

comparaison avec les procédés connus.

Selon une proposition avantageuse de l'invention, le produit précurseur est reçu par une matrice de l'outil inférieur, qui est l'image du contour de la bride, et il est déplacé axialement contre la tête de laminage en rotation jusqu'à ce que dans la zone de déformation du produit précurseur déterminée par le contour de bride reproduisant l'image de la bride, la cavité de contour soit remplie par le matériau du produit précurseur laminé. Le laminage en matrice des pièces, que l'on exécute ainsi par reproduction d'un contour prédéterminée, sur un appareil de laminage à froid, se laisse effectuer avantageusement avec un angle d'inclinaison supérieur à 10 de l'outil supérieur. Il n'est pas nécessaire

de prévoir un traitement superficiel spécial des moules précurseurs.

Grâce au laminage en matrice, on obtient une précision dimensionnelle élevée dans la zone de déformation parce que la bride se forme dans l'outil. Le processus de fabrication est favorisé lorsque le produit précurseur est aspergé avec un fluide réfrigérant et/ou lubrifiant pendant le

laminage à froid.

Lors de la fabrication de brides sur des produits précurseurs cylindriques creux, on propose conformément à l'invention de soutenir ceux-ci depuis l'intérieur lors du laminage initial de la bride. Ceci favorise le maintien de la stabilité en forme du diamètre intérieur de la

pièce à oeuvrer pendant le processus de laminage.

Une autre mesure assistant au procédé est de biseauter les produits précurseurs cylindriques creux au niveau du diamètre intérieur avant le

2819203

laminage de la bride. Le biseautage s'effectue judicieusement avec la séparation dans une station de travail et contribue à éviter des erreurs de laminage, en particulier lors du laminage initial. Le biseautage peut avoir une taille égale à la moitié de l'épaisseur de paroi du tronçon tubulaire. En développement de l'invention, une bride est laminée sur le produit

précurseur dans un procédé de laminage à un ou à deux étages.

Normalement, on peut effectuer un processus de laminage à un étage pour des pièces à bride lorsque le porte-à-faux des extrémités du produit précurseur n'est pas trop long. Dans d'autres pièces à oeuvrer comportant des brides distantes des extrémités des produits précurseurs cylindriques creux, comme en particulier des brides centrales, on réduit dans un deuxième étage de laminage l'épaisseur de paroi par rapport à l'extrémité de tube en porte-à-faux par rapport à la bride. Ceci peut se faire par fluotournage avec un procédé en contre-courant ou par

formage avec un outil supérieur oscillant.

Selon un autre mode de réalisation judicieux, on applique une pression radiale sur la bride pendant le formage. Grâce à ceci, on peut s'opposer à la formation de fissures ou de plis, comme il peut en apparaître dans certaines circonstances lors du fluage radial libre du matériau dans une

matrice, avant que la bride soit formée complètement.

Dans une machine de déformation pour mettre en oeuvre le procédé, conformément à l'invention, on fixe de façon bloquée en position sur la plaque de serrage d'outil d'un appareil de laminage à froid, un outil supérieur agencé dans un boîtier de réception, entraîné, comportant au moins une tête de laminage, et il coopère avec un outil inférieur agencé dans une unité d'avance axiale. On peut équiper de manière simple la plaque de serrage avec des têtes de laminage de réalisations les plus diverses, et on peut positionner l'outil supérieur exactement par rapport à l'outil inférieur. Pendant le laminage, la plaque de serrage d'outil

encaisse les forces résultant de la déformation.

6 2819203

Selon un développement de l'invention, un système de mesure de course sans contact est associé à l'unité d'avance. La course de déplacement axial de l'outil inférieur est ainsi toujours détectée exactement. Selon une mesure préférée de l'invention, deux vérins différentiels sont fixés d'une part avec leurs boîtiers sur l'unité d'avance et sont reliés d'autre part par leurs tiges de piston fermement à un cadre portant l'outil supérieur. Les vérins différentiels entraînés avec assistance hydraulique comportant des boîtiers cylindriques qui se déplacent par rapport aux tiges de piston remplissent deux fonctions. D'une part, ils génèrent une avance de laminage, c'est-à-dire le déplacement de l'outil inférieur ou de l'unité d'avance contre l'outil supérieur en rotation et ainsi le déclenchement de l'opération de laminage et le recul, et d'autre part le guidage de l'outil supérieur par rapport à l'outil inférieur et donc l'encaissement des forces radiales. La grande distance de guidage

permet ici une position anti-basculement de l'outil inférieur.

Selon un mode de réalisation avantageux, l'outil supérieur est réalisé avec un arbre d'entraînement creux pour la tête de laminage. Ceci permet de rapprocher depuis l'extérieur un mandrin à travers l'arbre d'entraînement vers la tête de laminage, par exemple lorsque l'on doit former un contour, par exemple un profilage sur le diamètre intérieur de la pièce à oeuvrer agencée dans l'unité d'avance opposée de l'outil

inférieur.

Selon un développement de l'invention, il est recommandé de prévoir une compensation de faux-rond de l'outil supérieur. Pour réaliser une compensation de faux-rond par exemple d'un outil supérieur en déplacement gyroscopique, on peut atteindre une compensation jusqu'à zéro par déplacement de masses de compensation, ce qui est nécessaire cependant uniquement à des vitesses de rotation élevées. À cet effet, on détecte par voie métrologique tout d'abord le faux-rond résiduel après un réglage préalable. En variante, une compensation de masses peut être réalisée automatiquement, de sorte qu'aucun faux-fond n'apparaît

pendant le fonctionnement.

7 2819203

Selon un développement judicieux de l'invention, l'unité d'avance est réalisée avec un éjecteur guidé dans l'outil inférieur et prenant appui contre une traverse, et avec une barre d'appui montée mobile en rotation contre laquelle prend appui la traverse. On peut réaliser un chargement et déchargement automatique de la machine en direction du

fluage de la pièce.

De plus, on peut prévoir une traverse de déplacement agencée dans le bâti de machine et attaquée par deux vérins différentiels agencés en

décalage d'un certain angle par rapport à l'horizontale.

Avantageusement, un mandrin sollicité élastiquement depuis l'extrémité éloignée de l'outil est agencé dans l'éjecteur et il maintient la stabilité en forme du diamètre intérieur de la pièce à oeuvrer pendant le

processus de laminage.

Pendant le laminage, l'outil supérieur se presse en permanence contre le mandrin qui est ainsi repoussé avec l'unité d'avance en permanence à l'encontre de la direction d'avance. L'éjecteur guidé dans l'outil inférieur ne modifie cependant pas sa position axiale par rapport à l'unité d'avance pendant le laminage. Les mesures mentionnées contribuent à ce qu'au début du laminage, le flux de force s'étend sur les éléments que sont l'outil supérieur, la pièce, l'éjecteur (pression), la traverse, la barre d'appui (traction), l'unité d'avance, le cadre, et il se ferme au niveau de l'outil supérieur. Avec la progression du laminage, la force de laminage est alors encaissée principalement par l'outil inférieur luimême. Après achèvement du processus de laminage (unité d'avance reculée dans la position de départ), au moyen des deux vérins différentiels qui attaquent la traverse de déplacement, l'éjecteur et le mandrin sont reculés conjointement aussi loin que l'on peut amener un nouveau tronçon tubulaire depuis l'appareil de laminage à froid réalisé de préférence avec un dispositif de chargement et de déchargement intégré. Un outil préféré pour l'utilisation dans une machine de déformation décrite ci- dessus comprend conformément à l'invention un outil

8 2819203

supérieur comprenant trois têtes de laminage coniques agencées en décalage de 120 les unes par rapport aux autres, auxquelles est associé un outil inférieur qui est constitué par une douille de déplacement s'appuyant élastiquement dans l'unité d'avance, par un ressort sollicitant la douille de déplacement en sens opposé à l'appui élastique et par un couvercle refermant l'espace de montage de ce ressort et fermement relié à la douille de déplacement. Le matériau s'écoule dans un intervalle radial de hauteur constante, qui se réduit au début par la pose

de l'outil inférieur sur l'outil de base jusqu'à la hauteur de la bride finie.

Grâce à ceci, on peut exécuter avec une seule garniture d'outil un

processus de laminage à deux étages dans une matrice.

Dans un autre outil pour l'utilisation dans une machine de déformation décrite, deux rouleaux presseurs décalés de 180 l'un par rapport à l'autre, exerçant une pression radiale sur la bride qui se forme, déplacés en rotation et radialement mobiles sont associés à un outil inférieur réalisé avec une matrice dans le boîtier de réception, en supplément à l'outil supérieur proprement dit. Pendant le processus de laminage, ces rouleaux presseurs peuvent être déplacés de façon radialement définie et ils suivent donc quasiment la progression du formage de la bride tout en maintenant une précontrainte radiale du matériau. Grâce à ceci, on

s'oppose à une formation de fissures ou de plis.

Judicieusement, les rouleaux presseurs sont agencés sur des arbres de déplacement réalisés excentriques sur le boîtier de réception de l'outil supérieur et sont reliés à un entraînement de déplacement via un étage à engrenages. Pendant le processus de laminage, les rouleaux presseurs sont déplacés par activation du moteur de déplacement en

correspondance de la progression du laminage.

D'autres détails et avantages de l'invention ressortent des

revendications et de la description qui suit d'exemples de réalisation de

l'invention illustrés dans les dessins. Les figures montrent: figure 1, une vue de devant sur une machine de déformation par laminage à froid pour le laminage initial des brides sur des produits précurseurs ou composants longs;

9 2819203

figure 2, une vue de dessus sur la machine de déformation de la figure 1; figure 3, une vue de la droite de la machine de déformation de la figure 1; figure 4, une illustration schématique de principe du processus de laminage montrant des positions différentes I à V au cours du déplacement; figure 5, schématiquement un détail de la machine de déformation selon la figure 1 montrant le laminage initial et le laminage final d'une bride sur un produit précurseur; figures 6A/6B, une illustration schématique d'un détail de la zone de laminage de la machine de déformation montrant un processus de laminage à deux étages (premier étage dans la figure 6A; deuxième étage dans la figure 6B) pour réaliser une bride centrale et pour réduire l'épaisseur de paroi (figure 6B) de l'extrémité en porte-à- faux du produit précurseur ou du tube; figure 7, une vue de devant schématique d'un outil supérieur utilisé pour le processus de laminage selon la figure 6B; figure 8, un détail de la zone de déformation des outils pour réaliser une bride sur un produit précurseur en matériau massif; figure 9, un détail de l'outil constitué par l'outil supérieur et par l'outil inférieur, comportant un élément monté, cédant pendant le laminage initial et le laminage final, de l'outil inférieur illustré partiellement en coupe (moitié de coupe inférieure de gauche: situation du laminage initial, moitié de coupe inférieure de droite: pose de l'outil inférieur; début de la réduction de l'intervalle jusqu'à la hauteur de la bride finie); figure 10, un détail d'un autre outil comportant des rouleaux presseurs agencés sur l'outil supérieur; figure 11, un détail de l'outil selon la figure 10 montrant la coopération de l'outil supérieur avec un rouleau presseur; et figure 12, une illustration schématique en détail d'un outil pour réaliser

des produits finis en forme de bride.

2819203

Selon les figures 1 à 3, une machine de déformation par laminage à froid 1 réalisée en construction horizontale représente une construction de machine rigide avec des courts trajets de transmission de force, grâce à quoi les déformations élastiques de la machine sont réduites à un minimum et des tolérances de laminage étroites sont possibles, et elle comprend un outil supérieur 2 en rotation et un outil inférieur 4 agencé non tournant dans une unité d'avance 16. L'outil supérieur 2 est fixé par vissage conjointement avec un boîtier de réception 5 pour une

plaque de serrage d'outil 6 et il est bloqué à l'encontre d'une rotation.

On peut serrer des têtes de laminage de réalisations les plus diverses sur cette plaque de serrage. On a associé une masse de compensation

mobile 7 à l'outil supérieur 2.

Pour entraîner l'outil supérieur 2, un arbre d'entraînement creux 8 est monté via des paliers à rouleaux coniques 11 réglés sans jeu dans un cadre 9 du bâti de machine 10 encapsulé dans son ensemble pour des raisons de sécurité. L'arbre d'entraînement creux 8 transmet le mouvement d'entraînement du moteur 12 à courant triphasé à l'outil supérieur 2. La vitesse de rotation du moteur est démultipliée au moyen d'un entraînement à courroie 13 et elle est réglable à une certaine valeur au moyen d'un convertisseur de fréquence. L'entraînement en rotation est en permanence activé et il est coupé uniquement lors d'un échange d'outil ou lors d'un arrêt de la machine de déformation 1. Ainsi, on peut

minimiser des pertes dues à des opérations de démarrage et de freinage.

On pourrait encore prévoir un volant d'inertie sur l'arbre d'entraînement 8, qui est cependant formé ici déjà par la plaque de serrage d'outil 6 elle-même. De plus, la poulie à courroie 14 côté mené (voir également la figure 3) pourrait être réalisée en supplément en tant que volant d'inertie. Un tel volant d'inertie sert à amortir les oscillations générées

par l'entraînement et à accumuler l'énergie.

L'outil inférieur 4 non tournant est coincé via des bagues de coincement 15 dans l'unité d'avance 16 et il est bloqué à l'encontre d'une rotation. L'unité d'avance 16 reçoit le produit précurseur 17 ou 18 à réaliser avec une bride (tube 17 ou matériau massif/barre 18; voir les figures 4 à 8), et elle le déplace contre la tête de laminage 19 de l'outil supérieur 2 en rotation; la course de déplacement axial de l'unité

11 2819203

d'avance 16 et ainsi de l'outil inférieur 4 est détecté par un système de mesure sans contact 20 (voir figure 2). Deux vérins différentiels 21 agencés horizontalement (voir également figure 3) sont reliés d'une part par leurs tiges de piston 22 fermement au cadre 9, tandis que leurs boîtiers de vérin 23 se déplacent d'autre part avec l'unité d'avance 16, à savoir lorsque l'outil inférieur 4 est déplacé contre l'outil supérieur 2 en rotation via les vérins 21 pour déclencher l'opération de laminage, ainsi

que lors du recul.

L'unité d'avance 16 est pourvue en outre d'un éjecteur cylindrique creux 24 qui est guidé par son extrémité avant dans l'outil inférieur 4 et qui est monté par son extrémité arrière dans une traverse 3 agencée dans le bâti de machine 10, en aval de laquelle est prévue une traverse de déplacement 25. La traverse 3 s'appuie contre une barre d'appui 26 qui est montée en avant dans l'unité d'avance 16 de manière à tourner dans un palier axial 27 et dont l'extrémité arrière est attaquée par des rouleaux 28 à l'aide desquels la barre d'appui 26 se laisse tourner de 90 lors d'un déplacement axial. Dans l'éjecteur 24 est guidé un mandrin intérieur 29 qui est sollicité à son extrémité arrière par un ressort 30 (voir figure 4) et qui sert pendant le processus de laminage à maintenir la stabilité en forme du diamètre intérieur de la pièce à oeuvrer. Pendant le laminage, l'outil supérieur 2 se presse en permanence contre le mandrin 29 qui est ainsi constamment repoussé avec l'avance, tandis que l'éjecteur 24 ne modifie pas sa position axiale par rapport à l'unité d'avance 16 pendant le laminage. Dans un support 31 agencé en amont de la traverse 3, on a monté deux vérins différentiels 32 agencés en décalage de l'angle ca par rapport à l'horizontale, qui attaquent par leurs

tiges de piston 33 la traverse de déplacement 25.

En se rapportant à la figure 4 et aux différents états de fonctionnement I à V décrits ici, on décrira plus en détail dans ce qui suit le laminage initial d'une bride 34 côté extrémité sur un tube 17. La position de fonctionnement I montre la fin du laminage; la bride 34 a été réalisée par la tête de laminage 19 de l'outil supérieur 2 dans l'outil intérieur 4 non tournant de l'unité d'avance 16, c'est-à-dire que l'on dispose du produit fini ou de la pièce finie 17'. Pour éjecter cette pièce finie 17', on fait reculer l'unité d'avance 16, y compris l'éjecteur 24 et le mandrin

12 2819203

intérieur 29, au moyen des vérins 21 tout d'abord de la valeur Ax (voir également figure 2), selon l'illustration II, avant que l'unité d'avance 16 et le mandrin 29 soient reculés davantage du trajet 35, l'éjecteur 24 étant à l'arrêt. La pièce finie 17' est ainsi libérée, et au moyen des deux vérins différentiels 32, la traverse de déplacement 25 et ainsi l'éjecteur 24 et le mandrin 29 sont reculés conjointement aussi loin (voir la position d'extrémité montrée en traits mixtes dans la figure 2 de la traverse de déplacement 25), que la pièce finie 17' peut être déchargée via le dispositif de déchargement 36 (voir la flèche dans la figure 1) intégré dans la machine de déformation 1 que l'on peut charger un nouveau tube ou un nouveau produit précurseur 17 à partir du magasin

de chargement 37 également intégré dans la machine.

Le tronçon de tube ou le produit précurseur chargé 17 est retenu dans la position par deux demi-coques 38 suggérées schématiquement dans la figure 2. La position de chargement est montrée par la référence IV de la figure 4. Ensuite, l'éjecteur 24 avec le mandrin 29 guidé dans celui-ci se déplace sous la sollicitation par les cylindres 32 jusque dans la position de laminage initial montrée en V, dans laquelle l'extrémité

libre du tube 17 à pourvoir d'une bride dépasse de la valeur du porte-à-

faux 39 hors de l'outil inférieur 4. Au moyen des vérins différentiels 21 fixés par leurs tiges de piston 22 dans le cadre 9, l'unité d'avance 16 est déplacée conjointement avec l'éjecteur 24 et le mandrin 29 contre la tête de laminage 19 de l'outil supérieur 2, de sorte que l'on peut commencer un nouveau processus de laminage pour le laminage final de la bride jusqu'à obtenir le produit fini 17' montré dans la position I de la figure 4. Pendant le laminage, l'outil supérieur 2 se presse en permanence contre le mandrin 29 monté élastiquement, qui s'efface ainsi en permanence avec l'avance et qui n'empêche ainsi pas le remplissage de la cavité de contour 40 (voir position III à V dans la figure 4) avec le matériau laminé de l'extrémité en porte-à-faux du produit précurseur 17, mais qui soutient ici en permanence le diamètre

intérieur du produit précurseur 17.

Au début du laminage initial, le flux de force passe par l'outil supérieur 2, le tube ou le produit précurseur 17, l'éjecteur 24, la traverse 34, la barre d'appui 26, l'unité d'avance 16, le cadre 9 et il se referme sur

13 2819203

l'outil supérieur 2. Avec la progression du laminage, la force de laminage est alors encaissée principalement par l'outil inférieur 4. Le laminage initial après le déplacement de l'unité d'avance 16 à partir de la position V de la figure 4 jusqu'à la tête de laminage 19 de l'outil supérieur 2 est montré de façon agrandie dans la partie supérieure de la figure 5, tandis que la fin du laminage (voir la position I de la figure 4) ressort de la partie inférieure de la figure 5. Le laminage initial etfinal s'effectue ici avec un angle d'inclinaison N de l'outil supérieur 2, qui est

supérieur à 10 .

La machine de déformation 1 selon les figures 1 à 3 se laisser équiper ou munir de manière simple avec des outils quelconques et utiliser de la manière décrite ci-dessus pour le laminage initial de brides côté extrémité ou de brides centrales. Les figures 6A et 6B montrent un procédé de laminage initial à deux étages pour réaliser une bride centrale 134 sur un tube 17. La phase de laminage initial ressort de l'illustration partielle al de la figure 6A. Un outil supérieur 2 constitué ici par deux cylindres frontaux 41 avec des tourillons de cylindre 42 tournés l'un vers l'autre agit tout d'abord sur l'extrémité frontale du tube 17, laquelle est en porte-à-faux par rapport à l'outil inférieur 4 de l'unité d'avance 16, et le matériau de la bride centrale 134 à réaliser est chassé tout d'abord dans la cavité de contour 40 sous l'avance de laminage de l'unité d'avance 16 selon la flèche, et la matrice est progressivement fermée par l'outil (voir illustration partielle a2 de la figure 6A). À la fin du laminage selon a2, aussi bien les cylindres frontaux 41 que les tourillons de cylindre 42 forment la bride centrale 134 sur la pièce finie 117. Au moyen d'un outil supérieur 2 illustré dans la figure 7 et comportant trois têtes de laminage 119 en rotation, on réduit ensuite

dans un deuxième étage de laminage par fluotournage en contre-

courant le diamètre extérieur de l'extrémité 1 1 7a de la pièce finie, qui est en porte-à-faux par rapport à la bride centrale 134 (voir figure 6B, illustration bl), suite à quoi l'extrémité en porte-à-faux 117b est allongée, comme on le voit dans l'illustration partielle b2 de la figure 6B. La figure 8 représente le laminage initial et final d'une bride sur une barre 18 en matériau massif dans une machine de déformation 1 décrite

14 2819203

auparavant. En correspondance de l'illustration a, on forme au moyen de la tête de laminage 19 de l'outil supérieur 2 dans un premier étage tout d'abord une bride préalable 234a dans la cavité de contour 40 de l'outil inférieur 4, avant de former dans un deuxième étage au moyen d'une autre tête de laminage 219 de l'outil supérieur 2 la bride définitive

234b avec un tourillon 43 qui est ici en porte-à-faux.

La plaque de serrage d'outil 6 de la machine de déformation 1 selon les figures 1 à 3 peut être pourvue d'un outil supérieur 2 quelconque, le choix de la tête de laminage respective étant fait en fonction des exigences technologiques. Dans la réalisation de l'outil supérieur 2 illustrée dans la figure 9, on prévoit trois outils supérieurs coniques 319 agencés chacun en décalage de 120 . Ainsi, on veut éviter des instabilités de forme (formation de plis) lorsque le produit précurseur, en l'occurrence le tube 217, à réaliser avec une bride dépasse une longueur critique Ah lors du laminage initial, comme montré dans la position de départ dans la moitié de gauche de l'outil inférieur 4 dans la figure 9. Les têtes de laminage coniques 319 de l'outil supérieur 2 viennent se poser au début du laminage simultanément et sans effet de basculement sur l'ensemble d'outil inférieur 104. Celui-ci est constitué par l'outil inférieur 4 proprement dit, par une douille de déplacement 44 qui s'appuie élastiquement via des ressorts 45 dans l'unité d'avance 16, par un ressort mécanique ou hydraulique 46 et par un couvercle 47 qui referme l'espace de montage du ressort mécanique/hydraulique 46. Le

couvercle 47 est fermement relié à la douille de déplacement 44.

La situation de laminage initial est montrée en bas dans la moitié de gauche de la figure 9. Les ressorts 45 poussent ici la douille de déplacement 44 et ainsi l'outil inférieur 7 contre une bague de délimitation 48 fermement reliée à l'unité d'avance 16. Lors du déplacement de l'unité d'avance 16 contre les têtes de laminage 319 de l'outil supérieur 2, la douille de déplacement 44, l'outil inférieur 4, le couvercle 47 et le ressort 46 enfermé dans l'espace de montage entre la douille de déplacement 44 ainsi que l'outil inférieur 4 et le couvercle 47 se placent conjointement vers le bas à l'encontre des ressorts 45 sollicitant depuis le bas la douille de déplacement 44. Le matériau refoulé du tube 217 s'écoule ici radialement dans un intervalle constant

2819203

Ah 49 dont la taille peut être choisie et fixée en correspondance des conditions marginales technologiques prédéterminées. Entre le tube 217 et l'outil inférieur 4 s'effectue un mouvement relatif, mais les forces de laminage sont à cet instant encore relativement faibles en raison du formage encore insuffisant de la bride. Dès qu'un trajet différentiel A kS0 a été parcouru conjointement, l'outil inférieur vient se poser sur l'unité d'avance 16 et est fixé axialement, comme le montre

la moitié inférieure de droite de la figure 9.

Au fur et à mesure du processus de laminage, le couvercle 47 et la douille de déplacement 44 sont déplacés sous la compression du ressort 46 qui se présente maintenant sous forme "souple", jusqu'à ce que la bride 334 qui n'a pas encore pris sa forme définitive dans la figure 9, soit formée définitivement; dans ce cas, un intervalle variable 49 se présente jusqu'à la fin du laminage. Lors du formage final de la bride 334 avec des forces de laminage alors élevées, il n'y a plus de mouvement relatif entre le tube 217 et l'outil inférieur 4. La stabilité en forme est assurée par l'intervalle 49 qui, à partir de cet instant, ne fait plus que se réduire. Grâce à ceci, on peut laminer dans un seul ensemble d'outil mais avec un processus de laminage à deux étages

parfaitement des brides 334 qui exigent un laminage total élevé.

Lors du fluage radial libre du matériau dans une matrice, comme le montrent par exemple les figures 5 et 6A/6B, il peut y avoir, dans certaines circonstances, une formation de fissures ou de plis avant que la bride soit formée complètement. Ce problème se laisse résoudre au moyen d'un outil supérieur 2 montré dans les figures 9 et 10. On a associé à la tête de laminage 19 de l'outil supérieur 2 deux rouleaux presseurs 51 en rotation agencés chacun en décalage de 90 , comme le montre la figure 11 en détail par la coopération d'un rouleau presseur 51 avec une tête de laminage 19. Les rouleaux presseurs 51 appliquent une pression radiale définie sur le tube 317 pendant le formage de la bride 434; ils suivent la progression du formage de la bride ou bien ils s'effacent radialement sans pour autant annuler la précontrainte radiale du matériau ou de la bride 434. À cet effet, les rouleaux presseurs 51 sont agencés dans le boîtier de réception 5 de l'outil supérieur 2 au moyen de paliers à roulement avec une excentricité e ou 52 sur un arbre

16 2819203

de déplacement respectif 53. Les arbres de déplacement 53 sont reliés à un moteur de déplacement non illustré via un étage à engrenages 54, cette liaison pouvant être établie également par l'arbre d'entrainement creux 8 (voir les figures 1 et 2). Par activation du moteur, les rouleaux presseurs 51 se déplacent en fonction des données du processus de

laminage ou de la bride 434 qui se forme.

Au moyen de la réalisation de l'outil supérieur et de l'outil inférieur 2 et 4 montrée à titre d'exemple dans la figure 12, on peut réaliser selon le mode de fonctionnement décrit d'une machine de déformation 1 selon les figures 1 à 3 un produit 55 quelconque en forme de bride, comme par exemple une bague de palier à roulements 55 laminée finie, qui a été laminée au moyen d'une tête de laminage 419 constituée par deux

rouleaux cylindriques.

17 2819203

Claims (21)

Revendications

1. Procédé pour réaliser des produits (55) en forme de bride et des brides (34, 134, 234b, 334, 434) sur des produits précurseurs cylindriques, tels que des tubes ou des tronçons de barre (17, 117, 217, 317; 18), caractérisé en ce que le produit précurseur (17, 117, 217, 317; 18) est reçu par un outil inférieur (4) présentant le contour de bride et agencé non tournant dans une unité d'avance (16) et est avancé axialement contre une tête de laminage en rotation (19, 119, 219, 319, 419) d'un outil supérieur (2), et la bride (34, 134, 234b, 334, 434) est laminée à finition par laminage à froid dans la zone de déformation du produit précurseur (17, 117, 217, 317; 18) entre l'outil supérieur et

l'outil inférieur (2, 4).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le produit précurseur (17, 117, 317; 18) est reçu par une matrice de l'outil inférieur (4) représentant le contour de la bride, et il est déplacé axialement contre la tête de laminage en rotation (19, 119, 319, 419) jusqu'à ce que, dans la zone de déformation du produit précurseur déterminée par le contour de bride reproduisant l'image de la bride, la cavité de contour (40) soit remplie par le matériau du produit

précurseur laminé fini.

3. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé

en ce que le produit précurseur est aspergé avec un fluide réfrigérant

et/ou lubrifiant pendant le laminage à froid.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé

en ce que les tronçons des produits précurseurs sont séparés à froid à

partir d'un demi-produit.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé

en ce que les produits précurseurs cylindriques creux (17, 117, 217,

317) sont soutenus depuis l'intérieur lors du laminage initial de la bride.

18 2819203

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les produits précurseurs cylindriques creux sont biseautés au niveau du diamètre

intérieur avant le laminage de la bride.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé

en ce qu'une bride est laminée sur le produit précurseur dans un

procédé de laminage à un ou à deux étages.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé

en ce que dans des brides (134) distantes des extrémités des produits précurseurs cylindriques creux (117), l'épaisseur de paroi de l'extrémité de tube (117a) en porte-à-faux par rapport à la bride est réduite par

fluotoumrnage dans un deuxième étage de laminage.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé

en ce que l'on applique une pression radiale sur la bride pendant la mise

en forme.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé

en ce que l'angle d'inclinaison de l'outil supérieur (2) est réglé supérieur

à 10 .

11. Machine de déformation pour réaliser des produits en forme de bride et des brides sur des produits précurseurs cylindriques, tels que des tronçons de tube ou de barre, selon le procédé de la revendication 1, caractérisée en ce que sur la plaque de serrage d'outil (6) d'un appareil de laminage à froid (1), un outil supérieur (2) agencé dans un boîtier de réception (5) radialement mobile, entraîné, comportant au moins une tête de laminage (19, 119, 219, 319, 419) est fixé de façon bloquée en position, et un outil inférieur (4) coopérant avec l'outil

supérieur (2) est agencé dans une unité d'avance axiale (16).

12. Machine de déformation selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'un système de mesure de course (20) sans contact est associé à

l'unité d'avance (16).

19 2819203

13. Machine de déformation selon l'une ou l'autre des revendications 11

et 12, caractérisée en ce que deux vérins différentiels (21) sont fixés d'une part avec leur boîtier (23) sur l'unité d'avance (16) et sont reliés d'autre part par leurs tiges de piston (22) fermement à un cadre (9)

portant l'outil supérieur (2).

14. Machine de déformation selon l'une quelconque des revendications

11 à 13, caractérisée en ce que l'outil supérieur (2) est réalisé avec un

arbre d'entraînement creux (8) pour la tête de laminage.

15. Machine de déformation selon l'une quelconque des revendications

1l à 14, caractérisée par une compensation de faux-rond de l'outil

supérieur (2).

16. Machine de déformation selon l'une quelconque des revendications

1 à 15, caractérisée en ce que l'unité d'avance (16) est réalisée avec un éjecteur (24) guidé dans l'outil inférieur (4) et prenant appui contre une traverse (3), et avec une barre d'appui (26) montée mobile en rotation

contre laquelle prend appui la traverse (3).

17. Machine de déformation selon la revendication 16, caractérisée par une traverse de déplacement (25) agencée dans le bâti de machine (10)

et attaquée par deux vérins différentiels (32).

18. Machine de déformation selon l'une quelconque des revendications

11 à 17, caractérisée en ce qu'un mandrin (29) sollicité élastiquement

depuis l'extrémité éloignée de l'outil est agencé dans l'éjecteur (24).

19. Outil pour l'utilisation dans une machine de déformation selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'outil supérieur (2) comprend trois têtes de laminage coniques (319) agencées en décalage de 120 les unes par rapport aux autres, auxquelles est associé un outil inférieur (4) qui est constitué par une douille de déplacement (44) s'appuyant élastiquement dans l'unité d'avance (16), par un ressort (46) sollicitant

2819203

la douille de déplacement (44) en sens opposé à l'appui élastique et par un couvercle (47) refermant l'espace de montage de ce ressort (46) et

fermement relié à la douille de déplacement (44).

20. Outil pour l'utilisation dans une machine de déformation selon la revendication 11, caractérisé en ce que dans l'outil supérieur (2), deux rouleaux presseurs (51) décalés l'un par rapport à l'autre, exerçant une pression radiale sur la bride qui se forme, déplacés en rotation et radialement mobiles sont associés à un outil inférieur (4) réalisé avec

une matrice.

21. Outil selon la revendication 20, caractérisé en ce que les rouleaux presseurs (51) sont agencés sur des arbres de déplacement (53) réalisés excentriques sur le boîtier de réception (5) de l'outil supérieur (2) et sont reliés à un entraînement de déplacement via un étage à engrenages (54).