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Procédé de fabrication de pièces forgées en magncsium et on alliages de magnésium.
Dans la fabrication de pièces forgées on cherche presque toujours à obtenir simultanément aussi, en plus de la forme à donner à la pièce,unaffinage de la structure et par la ,une amélioration des propriétés de résistance. Or,on a constaté que, lorsqu'il s'agit de travailler du magnésium et des allia- ges de magnésium,!''Affinage du grain peut aboutir à des pièces dont on peut dire qu'elles sont orientées dans une grande mesure en ce qui concerne leurs propriétés de résistance.
Ceci est vraisemblablement dû au réseau cristallin hexagonal du magnésium, On sait en effet, que les cristaux hexagonaux ont des limitesrd'élasticité notablement différentes suivant les
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différents axes ; en outre le mécanisme de translation du magné- sium et de ses alliages' est limité sensiblement à une surface cristalline unique.
Il résulte d'e cette orientation cristalle- graphique que les pièces ont des propriétés de résistance diffé- rentes dans différents sens et suivant les efforts auxquels elle sont soumises. Mais,d'autre part,il n'est nullement dit que l'o- rientation particulière produite au cours de la déformation dans les propriétés de résistance des pièces forgées est optima en ce qui concerne précisément les efforts et les directions des efforts auxquels la pièce est soumise à l'usage.
La présente invention- a pour objet un procédé permettant d'utiliser,de façon déterminée d'avance. pour les pièces à @ fabriquer l'orientation des différentes propriétés de résistan- ce telle qu'elle est produite lorsqu'on forge du magnésium et des alliages de magnésium. Par suite de sa particularité,le pre- cédé. présente des avantages particuliers en premier lieu lorsqu' il s'agit de fabriquera partir d'un grand bloc coulé,un assez grand nombre de pièces forgées dont les propriétés de résistance doivent être orientées de façon déterminée d'avance.
Conformément à la présente invention on commence par forger le bloc brut coulé, par exempl e par écrasement,puis on cherche à obtenir un rapport déterminé de dépendance d'orientation dans les propriétés de resistance du bloc forgé, sans qu'il soit nécessaire de tenir compte de la déforration exigée par la for- me à donner à la pièce forgée à obtenir. On prélève ensuite dans le bloc ainsi obtenu des pièces brutes pour les différentes pièces à forger,mais en faisant en sorte que lesens dans lequel on désire que la pièce terminée résiste . l'effort maximum coin- cide avec le sens dans lequel cette propriété avait précisément des valeurs optima dans le bloc coulé et forgé.
Le procédé est expliqué dans ce qui suit àl'aide de plu- sieurs exemples et avec référence au dessin ci-joint.
On ¯suppose qu'il s'agit de produire une pièce forgée, tout
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d'abord de forme quelconque,en partant d'un alliage de magné- sium contenant environ 8 % d'aluminium et se prêtant bien au forgeage,cette pièce ayantdans un sens déterminé,une grande limite élastique par traction ou une grande limite élastique par pression. On prend un bloc cylindrique coulé de cet allia- ge,bloc dont la hauteur est suffisamment grande, par rapport aux dimensicns qu'on désire donner à la pièce forgée,pour que l'on obtienne un affinage suffisant du grain, et on le forge @ à une température comprise entre 280 et 400 o C.
On prend par exemple un bloc coulé a ayant un diamètred'environ 200 mm. et une hauteur d'environ 800 mm. et dans lequel les cristalli- tes sont repartis sans ordre et l'on en fait ensuite - f étan le sens de déformation - un corps forgé b ayant environ 380 mm de diamètre et une hauteur d'environ 250 mm. et dont les cris- tallites sont maintenant placés,par suite de la déformation subie, de façon que leur axe principal se trouve sensiblement dans la direction indiquée en traits interrompus dans le des- sin.
On prélevé ensuite dans ce corps forgé, par exemple par de des coupes de séparation appr priés, des pièces brutes aux- quelles on donne la forme définitive par un nouveau travail mécanique,13 cas échéant aussi au moyen de presses à étampe, ou en combinaison avec ces presses. Pour réduire au minimum les pertes que la déformation subséquente à l'état plastique occasionne dans l'orientation,primitivement obtenue des pro- priétés de résistance des pièces brutes,il convient d'effec- tuer,le cas échéant,la partie la plus essentielle de la défor- mation des pièces brutes au moyen d'outils qui enlèvent des copeaux,de manière à réduire à une importance modérée le changement de forme par une déformation subséquente à l'état plastique.
Si la conformation ultérieure des pièces brutes découpées dans le bloc préalablement forgé,est obtenue par une déformation à l'état plastique,il convient également, pour éviter les phénomènes de recristallisation et par con- séquent aussi les pertes d'orientation,d'effectuer la défor- mation , une température aussi basse que possible.
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La direction du matage ou de l'écrasement sera appelée dans ce qui suit, la direction principale de dé- formation, car le procédé peut aussi être appliqué d'une façon correspondante au moyen d'autres méthodes plasti- ques de déformation, par exemple, par étirage. Pour ob- tenir des pièces forgées ayant une limite élastique par pression aussi grande que possible dans un sens dans le- quel la pièce terminée sera soumise principalement aux efforts de pression, on prélève les différentes pièces brutes c dans le bloc préalablement forgé, parallèlement au sens principal de déformation.
On a constaté dans ce cas les valeurs de résistance suivantes dans le sens principal de travail :
Limite élastique par traction.......11 kg/mm2
Limite élastique par pression.......17 kg/mm2
S'il s'agit par contre de produire des pièces forgées ayant une limite élastique par traction aussi grande que possible dans un sens dans lequel la pièce terminée est soumise principalement aux efforts de la traction, on prélève les pièces d, dans le bloc forgé, perpendiculairement au sens principal de déformation.
On obtient à peu près les valeurs suivantes dans le sens principal de travail :
Limite élastique par traction.......1*7 kg/mm2
Limite élastique par pression.......II kg/mm2
Lorsque les différentes pièces brutes e sont prélevées dans le bloc préalablement forgé sous un angle de 45 par rapport au sens principal de déformation, on a observé les valeurs de résistance suivantes :
Limite élastique par traction....... 6 kg/mm2
EMI4.1
Limite él-ast"i"que par pression... 6 kg/mra2
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On expliquera maintenant, à l'aide des quel- ques exemples ci-dessous, l'application du procédé à la fabrication de pièces forgées déterminées.
I.- Pour les bielles des moteurs à combustion interne, on cherche à obtenir notamment une grande ré- sistance à la compression dans le sens longitudinal.
Dans un bloc préalablement forgé de la façon décrite plus haut on découpe donc des barres à quatre pans parallèle- ment au sens du matage et on leur donne par un travail mécanique (autour, à la fraise, etc....) une forme préa- lable telle que la conformation définitive à l'étampe soit si minime qu'il ne se produise plus de modifica- tions importantes de la structure orientée. L'achèvement de la pièce traitée à la presse a lieu à une température d'environ 3200 C.
II.- Pour une roue à aubes destinée à un com- presseur à turbine, on cherche à obtenir une limite élas- tique par traction aussi grande que possible dans le sens des efforts dûs à la force centrifuge, c'est-à-dire dans le sens radial. Par conséquent, dans la fabrication d'une pièce de ce genre, il faut diviser le bloc préala- blement forgé de la façon décrite ci-dessus en pièces correspondant aux dimensions de la roue à aubes, de fa- çon que le plan du corps de la roue du compresseur soit perpendiculaire au sens du matage, Les différentes piè- ces brutes sont ensuite terminées par un travail mécani- que, le cas échéant aussi au moyen de presses à étampe ou en combinaison avec ces presses, comme/cela est ex- pliqué dans l'exemple I.