FR2826890A1

FR2826890A1 - Bi-metal stamping procedure for steel tools with hard-wearing alloy covering uses steel to act as support for stamping die

Info

Publication number: FR2826890A1
Application number: FR0109071A
Authority: FR
Inventors: Daniel Bonin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-07-09
Filing date: 2001-07-09
Publication date: 2003-01-10
Anticipated expiration: 2021-07-09
Also published as: FR2826890B1

Abstract

The procedure for making tools by stamping a bi-metallic material produced by explosion welding a layer of steel and a surfacing layer of a special alloy consists of shaping the surface of the bi-metallic material by die-stamping. The steel layer has a recess in its underside prior to stamping which is designed to accommodate the material moved by the stamping procedure.

Description

DESCRIPTION DE L'INVENTION Domaine d'application L'invention s'applique dans le domaine de la mise en forme de pièces constituées de matériaux divers et réalisées en séries par utilisation d'outillages onéreux dont le coût a une influence sur le prix de revient des pièces produites dans la mesure ou ces outillages subissent une usure et doivent donc être recrées périodiquement. (exemple : l'estampage) Etat actuel de la technique dans le cas de l'estampage. DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of application The invention applies in the field of the shaping of parts made of various materials and produced in series by the use of expensive tools whose cost has an influence on the cost price parts produced to the extent that these tools undergo wear and must therefore be recreated periodically. (example: stamping) Current state of the art in the case of stamping.

Les outillages sont réalisés dans des aciers spéciaux (souvent Z38CDV5 ou 5 3) traités thermiquement dans la masse (trempe, revenu.....) et en surface (nitruration chromage...........). Les gravures sont le plus souvent réalisées entièrement par usinage sur des équipements onéreux à partir de blocs globalement parallélépipèdiques ou cylindriques (sauf pour la partie réservée à la fixation). L'enlèvement conséquent de matière correspondant au volume de la gravure et a un coût significatif. The tools are produced in special steels (often Z38CDV5 or 5 3) heat treated in the mass (quenching, tempering .....) and on the surface (nitriding chrome plating ...........). The engravings are most often made entirely by machining on expensive equipment from globally parallelepipedic or cylindrical blocks (except for the part reserved for fixing). The consequent removal of material corresponding to the volume of the etching and has a significant cost.

Les sollicitations thermiques et mécaniques en cours du forgeage de l'acier à 1250 C génèrent des échauffements de la surface de ces outillages. Les caractéristiques mécaniques en surface de ces aciers s'en trouvent réduites et l'usure des outillages est parfois rapide. The thermal and mechanical stresses during the forging of the steel at 1250 C generate overheating of the surface of these tools. The mechanical surface characteristics of these steels are reduced and the wear of the tools is sometimes rapid.

Des essais de dépôts en surface d'alliages métalliques spéciaux (souvent des alliages dits superalliages) plus résistants que l'acier précité sont réalisés soit par soudage électrique (métal d'apport traditionnel) soit par laser (envoi de poudres comme métal d'apport). Ces techniques posent souvent des problèmes de qualité de la surface déposée et d'usinage de ce dépôt dans la mesure ou la surface de ces outillages doit être de faible rugosité. (FIG1) Ce sont les raisons pour lesquelles ces techniques ne sont que peu utilisées. Surface deposition tests of special metal alloys (often so-called superalloys) more resistant than the aforementioned steel are carried out either by electric welding (traditional filler metal) or by laser (sending powders as filler metal ). These techniques often pose problems of quality of the deposited surface and of machining of this deposit insofar as the surface of these tools must be of low roughness. (FIG1) These are the reasons why these techniques are rarely used.

Les solutions proposées AI Solution principale : Soudage par explosion, forgeage de la gravure et éventuel usinage de finition. The proposed solutions AI Main solution: Explosion welding, forging of the engraving and possible finishing machining.

Elle consiste à réaliser les outillages à partir d'un matériau bi métal obtenu par soudage par explosion (procédé industriel connu) de deux plaques planes dont l'une est onéreuse à l'achat, mais positionnée de façon adéquate et en quantité réduite. It consists of making the tools from a bi-metal material obtained by explosion welding (known industrial process) of two flat plates, one of which is expensive to purchase, but positioned adequately and in reduced quantity.

Dans ce procédé, les opérations suivantes seront réalisées : 1/Sous traitance du soudage par explosion des deux plaques (FIG 2). On pourra souder deux plaques de grandes dimensions pour découper le volume adéquat de matériau bimétal. (FIG 3). In this process, the following operations will be carried out: 1 / Subcontracting of the explosion welding of the two plates (FIG 2). We can weld two large plates to cut the adequate volume of bimetal material. (FIG 3).

Sur le dessin de la FIG 2, l'alliage spécial, soudé dès le début du procédé, jouera le rôle des dépôts réalisés par soudage électrique ou laser dans la situation actuelle. (FIG 1) 2/Réalisation éventuelle d'un évidemment de forme simple sur la face opposée à la gravure de l'outil. (FIG 4). In the drawing of FIG 2, the special alloy, welded from the start of the process, will play the role of deposits made by electric or laser welding in the current situation. (FIG 1) 2 / Possible realization of an obviously simple shape on the face opposite to the engraving of the tool. (FIG 4).

Bien choisie, cette forme facilitera et conditionnera le futur forgeage de la gravure de l'outil en évitant la dégradation de la soudure entre les deux matériaux. Well chosen, this shape will facilitate and condition the future forging of the engraving of the tool while avoiding degradation of the weld between the two materials.

Le coût de cet évidemment ne sera pas élevé car la forme à réaliser sera choisie de forme simple, la machine utilisée sera simple et aucun critère de qualité de surface ne sera requit. The cost of this obviously will not be high because the form to be produced will be chosen in a simple form, the machine used will be simple and no surface quality criteria will be required.

4/Chauffage du matériau bimétal à la température adéquate. 4 / Heating of the bimetal material to the appropriate temperature.

5/Forgeage de la gravure à l'aide d'un poinçon de forme adéquate. (FIG 5). 5 / Forging of the engraving using an appropriately shaped punch. (FIG 5).

6/Traitement thermique adéquat aux deux matériaux. 6 / Adequate heat treatment for both materials.

On privilégiera les trempes à l'air adaptée aux superalliages comme l'inconel718 afin de ne pas générer de chocs thermiques intenses pouvant être préjudiciable à la qualité de la soudure entre les deux matériaux. Preference will be given to air quenching suitable for superalloys such as inconel718 so as not to generate intense thermal shocks which could be detrimental to the quality of the weld between the two materials.

7/Surfaçage par usinage des surfaces externes (surfaces utilisées lors de la fixation sur machine) de l'outillage en se référant à la position de la gravure forgée. 7 / Surfacing by machining of the external surfaces (surfaces used during fixing to the machine) of the tool by referring to the position of the forged engraving.

8/Finition éventuelle sur machine spéciale de la gravure quant une précision particulièrement élevée est exigée. 8 / Possible finishing on a special engraving machine when a particularly high precision is required.

9/Polissage manuel éventuel. 9 / Possible manual polishing.

B/Solution secondaire dans le cas des pièces peu épaisses. Soudage par explosion et usinage. B / Secondary solution in the case of thin pieces. Explosion welding and machining.

La plaque en alliage spécial sera ici plus épaisse que dans la version principale. Son épaisseur sera choisi en fonction de la profondeur de la gravure à réaliser. The special alloy plate will be thicker here than in the main version. Its thickness will be chosen according to the depth of the engraving to be produced.

Dans cette solution, les opérations suivantes seront réalisées : 1/Sous traitance du soudage par explosion des deux plaques. On pourra souder comme dans la solution précédente deux plaques de grandes dimensions pour découper le volume adéquat de matériau bimétal. (FIG 6). In this solution, the following operations will be carried out: 1 / Subcontracting of the explosion welding of the two plates. We can weld as in the previous solution two large plates to cut the adequate volume of bimetal material. (FIG 6).

2/Usinage ébauche éventuel de la gravure sur machine spéciale donc onéreuse (FIG 7) 3/Traitement thermique adéquat aux deux matériaux. 2 / Possible rough machining of the engraving on a special and therefore expensive machine (FIG 7) 3 / Adequate heat treatment for both materials.

Les dispositions identiques à la solution principale seront adoptées. The same provisions as the main solution will be adopted.

4/Usinage finition de la gravure sur machine spéciale et onéreuse. Selon les matériaux et machines utilisés, la totalité de l'usinage pourra être réalisé à ce stade en éliminant l'opération 2. (FIG 7) 5/Polissage manuel éventuel. 4 / Finishing machining of engraving on special and expensive machine. Depending on the materials and machines used, all of the machining can be carried out at this stage by eliminating operation 2. (FIG 7) 5 / Possible manual polishing.

Cette solution plus simple au niveau de la réalisation est plus onéreuse à l'utilisation.This simpler solution in terms of implementation is more expensive to use.

Claims

CLAIMS 1 / Method for producing tools from a raw material obtained by explosion welding, characterized in that it consists of a portion of steel of substantial thickness serving as a support and a portion of small thickness made of special alloys intended to be exposed to mechanical stresses.

2 / A method according to claim 1, characterized in that engravings are made in the bimetallic material using an adequate punch.

3 / A method according to the preceding claim characterized in that one optionally performs a recess on the face opposite to the engraving before forging.