FR2965596A1 - Procede de fabrication de bielle par forgeage - Google Patents

Procede de fabrication de bielle par forgeage Download PDF

Info

Publication number
FR2965596A1
FR2965596A1 FR1057901A FR1057901A FR2965596A1 FR 2965596 A1 FR2965596 A1 FR 2965596A1 FR 1057901 A FR1057901 A FR 1057901A FR 1057901 A FR1057901 A FR 1057901A FR 2965596 A1 FR2965596 A1 FR 2965596A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
rod
blank
core
foot
head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1057901A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2965596B1 (fr
Inventor
Jean-Yves Morin
Virginie Foehrle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles SA filed Critical Peugeot Citroen Automobiles SA
Priority to FR1057901A priority Critical patent/FR2965596B1/fr
Publication of FR2965596A1 publication Critical patent/FR2965596A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2965596B1 publication Critical patent/FR2965596B1/fr
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/76Making machine elements elements not mentioned in one of the preceding groups
    • B21K1/766Connecting rods

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de forgeage d'une bielle comportant un pied, une tête et un corps ou âme s'étendant entre la tête et le pied, comprenant les étapes suivantes consistant à : débiter de l'acier en lopin, chauffer ledit lopin par induction, laminer ledit lopin, estamper une ébauche, puis ébarber et déboucher l'ébauche. L'invention consiste en en ce que, lors de l'étape d'estampage, est formée une ébauche de bielle dont l'âme est plus épaisse que ses ailes ou nervures, et on met alors en œuvre les étapes consistant à : - réchauffer par induction l'ébauche sous atmosphère et - à calibrer à chaud la tête et le pied de la bielle pour assurer une meilleure précision dimensionnelle et comprimer l'âme de la bielle pour en réduire l'épaisseur sans générer de bavure.

Description

Procédé de fabrication de bielle par forgeage [0001 La présente invention concerne un procédé de fabrication de bielle par forgeage. La bielle est la pièce du moteur qui permet de transformer le mouvement alternatif des pistons en un mouvement rotatif du vilebrequin. Une bielle comporte une tête munie d'un alésage pour la liaison sur le vilebrequin, un corps et un pied également muni d'un alésage pour la liaison avec le piston. La bielle subit par conséquent des sollicitations importantes de traction, compression, à-coups et vibrations. Chaque bielle doit, de ce fait, être dimensionnée au juste nécessaire afin d'optimiser les masses en mouvement (alternatif pour le pied, rotatif pour la tête). [0002] De manière connue, les bielles de moteurs utilisées peuvent être estampées à chaud sur des presses mécaniques pour certaines fabrications et sur marteaux pilons pour d'autres. De tels procédés de forgeage sont notamment décrits dans FR FR 2 746 683 qui propose de réaliser une bielle par forgeage d'une ébauche exempte de bavures latérales et comportant sur la tête et sur le pied au moins une amorce d'alésage, puis par calibrage en contenu de l'ébauche forgée par écrasement entre deux inserts à l'intérieur d'une matrice, comportant des moyens pour recevoir l'excédent de métal. [0003] Ainsi, FR-A-2 746 683, propose de réaliser le réchauffage d'un lopin d'acier pour en effectuer le laminage pour obtenir une pré-ébauche comportant à une extrémité une partie massive destinée à devenir la tête, au centre une partie étirée qui deviendra le corps de la bielle et à l'autre extrémité une partie moins massive qui devient le pied. La pré-ébauche est ensuite forgée soit par matriçage soit par estampage et on obtient alors une ébauche pourvue d'une bavure à sa périphérie. On peut alors enlevée la bavure périphérique par découpage. Pour calibrer en contenu cette ébauche, on dispose l'ébauche dans l'évidement d'une matrice puis on l'écrase entre deux inserts, l'excédent de matière étant recueilli dans un moyen prévu à cet effet de manière à ne pas affecter la géométrie de la bielle formée. On peut ainsi ajuster l'épaisseur de la tête et du pied et assurer le dressage de la bielle. Puis, on effectue ensuite un traitement thermique de l'ébauche avant de réaliser un grenaillage. [0004] Pour limiter la présence de bavures et donc les opérations d'usinage nécessaires pour les retirer, on a proposé dans FR 2 837 730 de réaliser à partir d'un lopin d'acier une étape de répartition longitudinale par laminage ou martelage après chauffage de la matière pour former une pré-ébauche cylindrique présentant dans une direction longitudinale plus de matière dans les zones d'extrémité destinées à former la tête et le pied puis à effectuer ensuite dans un premier jeu de matrices une étape de répartition longitudinale et transversale de la matière une pré-ébauche pour obtenir une ébauche sans bavure puis dans un second jeu de matrices effectuer une étape de finition par répartition de la matière longitudinalement, transversalement et en épaisseur de l'ébauche pour obtenir une bielle brute sans bavure et réaliser ensuite les alésages de la tête et du pied. Chaque jeu de matrices comporte une matrice inférieure comportant une empreinte fermée et une matrice supérieure formant poinçon et coulissant dans la matrice inférieure avec un jeu compris entre 0,3 et 0,05 mm. Ainsi grâce à une matrice fermée, on obtient une pré-ébauche et une ébauche sans bavure la matière se déplaçant pour se « répartir » lors des opérations de forgeage. Cependant, un tel procédé reste onéreux à mettre en oeuvre du fait des coûts des matrices. [0005i Les concepteurs de moteurs demandent aux fabricants de pièces brutes de gagner de la masse dans les zones peu chargées et en particulier sur les épaisseurs d'âmes de bielles. A ces demandes, s'ajoutent un besoin de réduction des tolérances des cotes d'épaisseur et de la symétrie des âmes de bielles. Toutefois, la réduction de masse qu'il est possible de réaliser sur les bielles dépend des limites de la technologie de forgeage. Ainsi les épaisseurs des âmes de bielles ne peuvent être inférieures à 2,6 / 2,8mm ce qui correspond à l'épaisseur du plan de joint lors d'un estampage. [0006] Les tolérances d'épaisseur actuelles sont de 0,8mm (±0,4mm) et la symétrie de l'âme par rapport à l'axe passant par la tête et de pied de bielle est de l'ordre de 0,4 à 0,8mm. [000n Réduire encore une telle épaisseur conduirait à un outillage de forge (matrices) qui serait conçu pour réaliser une épaisseur d'âme inférieure à 2,6 / 2,8 mm. Or, il risque de se produire une collision entre les matrices supérieures et inférieures conduisant au cas d'un coup de presse à vide. Cette collision entrainerait une dégradation rapide des outillages qui génèrerait en outre un défaut sur la pièce forgée. [000s] Les tolérances d'épaisseurs sont directement liées à la précision de l'outillage, et de la presse. Il se produit lors de l'estampage un défaut de parallélisme de la tête et du pied qui résulte de l'écart des efforts de forgeage nécessaires à la déformation de ces zones. Lors du forgeage, ces écarts ont une incidence directe sur les jeux de fonctionnement de la machine qui se traduisent par une position aléatoire du coulisseau sur lequel la matrice supérieure est fixée. [000s] Les opérations d'ébarbage (découpe de la bavure) et de débouchage (découpe de la matière situé dans l'alésage de la tête de bielle) ne peuvent pas réduire les épaisseurs d'âme ainsi que les tolérances d'épaisseurs. Seul un outillage qui maintient la bielle pendant la découpe de la bavure et de la débouchure peut limiter sa déformation et c'est ce type d'outillage qui est actuellement utilisé par de nombreux forgerons. [oolo] La présente invention a donc pour but de proposer un procédé de forgeage de type connu mais qui permet d'obtenir une âme de bielle plus fine et plus précise en épaisseur et en position tout en étant d'une mise en oeuvre économique et simple. [oo11] L'invention propose donc un procédé de forgeage d'une bielle comportant une tête, un pied et un corps ou âme s'étendant entre la tête et le pied, comprenant les étapes suivantes consistant à : - débiter de l'acier en lopin, - chauffer ledit lopin par induction, - laminer ledit lopin, - estamper une ébauche, puis - ébarber et déboucher l'ébauche, caractérisé en ce que, lors de l'étape d'estampage, est formée une ébauche de bielle dont l'âme est plus épaisse que ses ailes ou nervures et on met alors en oeuvre les étapes consistant à : - réchauffer par induction l'ébauche sous atmosphère et - à calibrer à chaud la tête et le pied de la bielle pour assurer une meilleure précision dimensionnelle et comprimer l'âme de la bielle pour en réduire l'épaisseur sans 30 générer de bavure. [0012] Ainsi de manière avantageuse, on forge des bielles de manière relativement classique mais dont l'ébauche présente une géométrie du corps permettant une réduction de la masse sans provoquer de perturbation au niveau de l'étape d'estampage en proposant une âme d'une certaine épaisseur par rapport aux ailes, l'âme présentant une cote plus épaisse que celle souhaitée pour l'âme de la bielle tandis que les ailes ou nervures présentent une cote moins épaisse que celle souhaitée pour les ailes ou nervures de la bielle, puis on rétablit la géométrie du corps de la bielle en proposant une étape supplémentaire de réduction d'épaisseur de l'âme sans avoir besoin de mettre en oeuvre des étapes complémentaires de finition, le calibrage permettant avantageusement de déplacer la matière de l'âme vers les ailes sans générer de bavure. [0013] Ainsi, le calibrage à chaud dans un outillage spécifique, contrairement à un calibrage classique qui consiste à écraser la matière, a pour but de comprimer la matière au niveau de l'âme pour la faire se déplacer de l'âme vers les ailes pour obtenir une épaisseur d'âme réduite, rétablissant ainsi la géométrie de l'âme de la bielle recherchée. Le réchauffage par induction est effectué à au moins 1000°C, de manière que le déplacement de la matière de l'âme de l'ébauche de la bielle vers ses ailes s'effectue correctement. [0014] De manière avantageuse, on peut ainsi proposer une bielle dont l'épaisseur de l'âme est réduite ce qui influe directement sur la réduction de la masse de l'attelage mobile du moteur (masse alternative et rotative). De même, on a diminué les tolérances des cotes d'épaisseur et donc on a obtenu un gain en usinage tandis qu'on a diminué également la tolérance de symétrie de l'âme ce qui a une incidence directe sur la tenue de la bielle au flambage. [0015] L'invention concerne également une ébauche de bielle, comprenant une tête, un pied et une âme s'étendant entre la tête et le pied pourvue d'ailes ou nervures, et dont l'âme présente une cote plus épaisse que celle souhaitée pour l'âme de la bielle et dont les ailes ou nervures présentent une cote moins épaisse que celle souhaitée pour les ailes ou nervures de la bielle, ainsi que la bielle obtenue par le procédé selon l'invention et un moteur à combustion interne, comportant au moins une telle bielle. [0016] On décrira maintenant l'invention plus en détails en référence au dessin dans lequel : [0017] La figure 1 représente une vue en coupe d'un exemple d'outillage de calibrage selon le procédé de l'invention ; [ools] La figure 2 représente une vue en coupe après rotation à 90°de la figure 1 ; [0019] La figure 3 représente une vue agrandie de la figure 2 ; [0020] La figure 4 représente une vue de dessus de la partie inférieure de l'exemple d'outillage de la figure 1 ; et [0021] La figure 5 représente une vue de dessus de la partie supérieure de l'exemple de d'outillage de la figure 1. [0022] Une bielle est donc constituée d'une tête comportant un alésage, un corps et un pied pouvant comporter un alésage. [0023] Pour réaliser une telle bielle, on débite un lopin d'acier que l'on chauffe par induction à une température désirée en fonction de l'acier le composant. Ainsi, pour des aciers C70 sécable, 50MnS6, 45Mn5 BT UA2, on chauffe à 1260°+/-15°C. Puis ce lopin est transformé par laminage en une pré-ébauche qui est ensuite C. Puis ce lopin est transformé par laminage en une pré-ébauche qui est ensuite soumise à une opération d'estampage pour la transformer en ébauche de bielle E. [0024] Cette ébauche E de bielle présente alors un corps présentant une âme et des ailes ou nervures, l'âme étant réalisée de manière à être plus épaisse que les ailes et l'âme présentant une cote plus épaisse que la cote de la l'âme de la bielle finale souhaitée. [0025] Ensuite, on réalise l'ébarbage et le débouchage en une seule et même opération. [0026] Après découpe des bavures de l'ébauche réalisée et débouchure, on réchauffe ainsi la bielle dans un inducteur pour atteindre une température voisine de 1150°C au moins sur l'âme de la bielle. Ce chauffage par induction est préférablement réalisé sous atmosphère (azote) de manière à limiter la formation de calamine. On peut également prévoir de réaliser ce réchauffage par un inducteur de forme similaire à celle de l'ébauche de manière à obtenir un chauffage homogène de l'ébauche et éviter le plus possible la formation de calamine. [0027] On peut ensuite décalaminer superficiellement l'ébauche de bielle par un système mécanique (brosses métalliques) ou par jet d'eau sous pression. [0028] On entreprend ensuite le calibrage à chaud de la tête et du pied de la bielle pour assurer une meilleure précision dimensionnelle et comprimer l'âme de la bielle pour en réduire l'épaisseur. [0029] Pour cela on met en place l'ébauche sur la partie inférieure 1 d'une presse pourvu de l'empreinte 2 de la bielle souhaitée finale. Puis on ferme la partie supérieure 3 de la presse sur la partie inférieure 1. Les parties inférieure 1 et supérieure 3 sont respectivement montées sur des rondelles élastiques 4 qui assurent une force de fermeture permettant d'éviter le fluage de matière en bavure lors du calibrage de l'âme puisque la matière qui est comprimée dans l'âme de bielle doit être canalisée et assurer le remplissage des ailes (nervures), mais ne doit pas s'écouler vers l'extérieur pour éviter la formation d'une nouvelle bavure. [0030] Ce calibrage de l'âme est effectué à l'aide de deux poinçons 5 ménagés au niveau de chaque partie supérieure 3 et inférieure 1. Ainsi, ces deux poinçons 5 n'interviennent au niveau de l'âme de la bielle qu'une fois la presse fermée ce qui évite la formation de bavures latérales lors du fluage de la matière. [0031] Chaque poinçon 5 porte l'empreinte de l'âme souhaitée donc avec une partie saillante pour former une âme réduite en épaisseur et des creux à remplir pour former des ailes plus hautes Ainsi, l'épaisseur de l'âme sous l'action des poinçons en regard est réduite de 1,5 à 2 mm en fonction des réglages effectuées et le remplissage des ailes ou nervures s'effectue correctement sans couler vers l'extérieur. [0032] On peut ainsi proposer une bielle dont l'épaisseur de l'âme est réduite ce qui influe directement sur la réduction de la masse de l'attelage mobile du moteur (masse alternative et rotative) sans provoquer d'usure ou de dégradation des outillages.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de forgeage d'une bielle comportant un pied, une tête et un corps ou âme s'étendant entre la tête et le pied, comprenant les étapes suivantes consistant à : débiter de l'acier en lopin, chauffer ledit lopin par induction, laminer ledit lopin, estamper une ébauche, puis ébarber et déboucher l'ébauche, caractérisé en en ce que, lors de l'étape d'estampage, est formée une ébauche de bielle dont l'âme est plus épaisse que ses ailes ou nervures, et on met alors en oeuvre les étapes consistant à : - réchauffer par induction l'ébauche sous atmosphère et - à calibrer à chaud la tête et le pied de la bielle pour assurer une meilleure précision dimensionnelle et comprimer l'âme de la bielle pour en réduire l'épaisseur sans générer de bavure.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réchauffe ainsi l'ébauche de bielle dans un inducteur pour atteindre une température au moins égale à 1000°C, et préférence voisine de 1150°C au moins sur l'âme de la bielle.
  3. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on décalamine superficiellement l'ébauche de après réchauffage par induction tel que par un système mécanique notamment des brosses métalliques, par jet d'eau sous pression.
  4. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on met en place l'ébauche chauffée par induction sur la partie inférieure (1) d'une presse pourvu d'une empreinte (2) de la bielle souhaitée finale, on ferme la partie supérieure (3) de la presse sur la partie inférieure (1), les parties inférieure (1) et supérieure 3) étant respectivement montées sur des rondelles élastiques (4) assurant une force de fermeture permettant d'éviter le fluage de matière en bavure lors du calibrage de l'âme effectué à l'aide de deux poinçons (5) ménagés au niveau de chaque partie supérieure (3) et inférieure (1) et les deux poinçons (5) n'interviennent au niveau de l'âme de la bielle qu'une fois la presse fermée ce qui évite la formation de bavures latérales lors du fluage de la matière. 7
  5. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque poinçon (5) porte l'empreinte de l'âme souhaitée donc avec une partie saillante pour former une âme réduite en épaisseur et des creux à remplir pour former des ailes plus hautes.
  6. 6. Ebauche de bielle, comprenant une tête, un pied et une âme s'étendant entre la tête et le pied pourvue d'ailes ou nervures, caractérisé en ce que l'âme de l'ébauche présente une cote plus épaisse que celle souhaitée pour l'âme de la bielle et dont les ailes ou nervures présentent une cote moins épaisse que celle souhaitée pour les ailes ou nervures de la bielle, l'âme de l'ébauche étant plus épaisse que les ailes.
  7. 7. Bielle comprenant une tête, un pied et une âme s'étendant entre la tête et le pied pourvue d'ailes ou nervures, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par le procédé selon l'une des revendications 1 à 5.
  8. 8. Moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une bielle selon la revendication 7.
FR1057901A 2010-09-30 2010-09-30 Procede de fabrication de bielle par forgeage Expired - Fee Related FR2965596B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1057901A FR2965596B1 (fr) 2010-09-30 2010-09-30 Procede de fabrication de bielle par forgeage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1057901A FR2965596B1 (fr) 2010-09-30 2010-09-30 Procede de fabrication de bielle par forgeage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2965596A1 true FR2965596A1 (fr) 2012-04-06
FR2965596B1 FR2965596B1 (fr) 2013-07-05

Family

ID=44144912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1057901A Expired - Fee Related FR2965596B1 (fr) 2010-09-30 2010-09-30 Procede de fabrication de bielle par forgeage

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2965596B1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110594278A (zh) * 2018-06-12 2019-12-20 本钢板材股份有限公司 一种初轧推床翻钢机翻钢枢杆销轴孔润滑结构

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62240123A (ja) * 1986-04-11 1987-10-20 Honda Motor Co Ltd コンロツドの成形方法
JPS6349342A (ja) * 1986-08-19 1988-03-02 Honda Motor Co Ltd コンロツドの製造方法
FR2746683A1 (fr) * 1996-03-29 1997-10-03 Ascoforge Safe Procede de fabrication d'une ebauche de bielle forgee
JP2006038194A (ja) * 2004-07-30 2006-02-09 Toyota Motor Corp コンロッドの製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62240123A (ja) * 1986-04-11 1987-10-20 Honda Motor Co Ltd コンロツドの成形方法
JPS6349342A (ja) * 1986-08-19 1988-03-02 Honda Motor Co Ltd コンロツドの製造方法
FR2746683A1 (fr) * 1996-03-29 1997-10-03 Ascoforge Safe Procede de fabrication d'une ebauche de bielle forgee
JP2006038194A (ja) * 2004-07-30 2006-02-09 Toyota Motor Corp コンロッドの製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110594278A (zh) * 2018-06-12 2019-12-20 本钢板材股份有限公司 一种初轧推床翻钢机翻钢枢杆销轴孔润滑结构

Also Published As

Publication number Publication date
FR2965596B1 (fr) 2013-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9248503B2 (en) Powder metal forging and method and apparatus of manufacture
JP2846263B2 (ja) 半割り機械部品の製造方法
EP0071522B1 (fr) Procédé de forgeage pour la fabrication de maillons de chaînes de roulement, notamment pour engins de chantier
WO2015075924A1 (fr) Procédé de production d'un vilebrequin forgé
WO2015075934A1 (fr) Procédé de fabrication de vilebrequin forgé
WO2016009620A1 (fr) Procédé de fabrication de vilebrequin coulé
EP1629906A1 (fr) Procédé de fabrication de pièces constitutives d'une aube creuse par foréage sur presse
CA2533994A1 (fr) Procede de forgeage, produit forge et appareil de forgeage
WO2015075940A1 (fr) Procédé de production pour un vilebrequin forgé
EP1693127A1 (fr) Procédé de corroyage d'un lopin métallique et ensemble d'une chemise et d'un couvercle pour la mise en oeuvre du procédé
FR2965596A1 (fr) Procede de fabrication de bielle par forgeage
EP3421153A1 (fr) Procédé de forgeage, arbre de rotor et moteur électrique
US20030221514A1 (en) Hollow shaft and method of manufacturing a hollow shaft
EP1348501B1 (fr) Procédé de fabrication d'une bielle forgée et outillage pour la mise en oeuvre de ce procédé
FR3109326A1 (fr) Procédé de fabrication d’une porte d’aéronef monobloc par matriçage multi-passes
FR2474908A1 (fr) Procede et dispositif d'extrusion en chambre fermee pour configurer une tige en metal en une piece en forme de tulipe
WO2023186795A1 (fr) Procédé et installation de fabrication par forgeage à chaud d'une pièce intermédiaire allongée
JP2012232328A (ja) コネクティングロッドの閉塞鍛造方法および閉塞鍛造装置
EP1350584B1 (fr) Procédé de mise en forme d'une bielle forgée et outillage pour la mise en oeuvre d'un tel procédé
FR2748677A1 (fr) Procede de forgeage a froid pour fabriquer des moyeux d'embrayages de vehicules automobiles
EP2004341B1 (fr) Procede d extrusion de precision de pieces metalliques creuses et dispositif associe
JP5871482B2 (ja) ゴムクローラの製造方法
JP6555393B2 (ja) 鍛造クランク軸の製造方法
RU2703075C1 (ru) Пуансон для закрытой матрицы горячего штампа
EP1652600B1 (fr) Procédé de laminage et d'estampage à chaud d'une pièce profilée ayant des variations de section

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

ST Notification of lapse

Effective date: 20170531