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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une Demando d'un BREVET D'INVENTION en BELGIQUE "Nouveau procédé de fabrication des étuis métalliques à partir d'un tronçon de tube ". la présente invention a pour objet un nouveau pro- cédé qui permet la fabrication des étuis métalliques en général) et en particulier les douilles de cartouche, les détonateurs et autres, à partir d'un tronçon de tube étirée de préférence sans soudure
On sait que le procédé courant de fabrication des étuis de cartouche consiste à partir d'un flan métallique en général en cuivre ou en laiton ,à l'emboutir et à l'étirer par passes successives,
En particulier dans le cas des cartouches de guerre ces passes sont au nombre d'environ une dizaine jus- qu'à l'obtention d'une première forme d'étui cylindrique de lon-
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gueur égale à celle de la douille à obtenir et comportant les mêmes épaisseurs de paroi, ces passes d'étirage nécessitant plu- sieurs recuits intermédiaires.
Le culot de cette première forme dtétui est modifié ensuite par des opérations de matriçage pour prendre sa forme définitive comprenant le logement de l'amorce, L'étui subit ensuite vers l'extrémité ouverte un rétreint pour former le collet de sertissage de la balle , en même temps que le corps est ramené de la forme cylindrique à la forme légères ment oonique du corps de la douille , Celle-ci est enfin termi- née par un décolletage pour finition du culot (saignée du char- geurt etc*) et par le perçage des trous d'évent.
Ce procédé par le nombre d'opérations qu'il comporte, nécessite un matériel mécanique fort important et une installa- tion de fours à recuire, Par l'étirage extrêmement long subi par le métal il entraîne un pourcentage de pièces de rebut considérable, déchet qui est encore aggravé par les difficultés d'estampage du culot , Enfin ce procédé n'a permis pratiquement jusqu'ici que l'obtention des douilles en laiton
Le procédé faisant l'objet de l'invention considéré dans son application à la fabrication de tels étuis, est très différent :
il consiste essentiellement à partir non d'un flan de métal mais d'un tronçon de tube étiré sans soudure , Dans une première phase comportant un nombre très réduit d'opéra- tions une partie de ce tronçon de tube subit un tréfilage de façon ). prendre une forme correspondant au corps de l'étui otest à dire même longueur ,mêmes épaisseurs de paroi et même forme extérieure. Dans une deuxième phase comportant une seule opération , la partie non tréfilée du tube est fermée de façon à former le clot qui est obtenu avec ses épaisseurs, ses faces intérieure et extérieure terminées, y compris par conséquent le logement de l'amorce dans le cas d'exécution d'une douille de cartouche.
Celle-ci est ensuite terminée suivant le processus !
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ordinaire ; finition du culot par déoolletage , rétreint du collet et perçage des évehts # par comparaison avec le procédé ordinaire le nouveau procédé permet l'obtention de l'étui en un nombre plus restreint d'opérations, il nécessite donc un matériel bien moindre, il supprime l'emploi des fours à recuire ;
d'autre part, le tréfi- lage du métal étant beaucoup moins important que dans le procède normal et le matriçage du culot étantisupprimé le déchet @ sera très réduit Toutes ces raisons réductions du nombre des opérations réduction du matériel nécessaire, réduction des pièces de rebut font ressortir en faveur du nouveau procédé un prix de revient nettement Inférieur . Enfin un autre avantage extrêmement intéressant du nouveau procédé est qu'il peut s'ap- pliquer aussi bien au laiton qu'à certains autres métaux ou alliages t en particulier à l'aluminium et à certains de ses alliages légers.
Le nouveau procédé comprend essentiellement dans le cas particulier ci-dessus deux phases d'opérations :
1 - Une phase de tréfilage,
2 - Une phase de fermeture ,
Il comprend accessoirement et éventuellement une troi- sième phase de finition par des procédés connus .
Le procédé objet de l'invention va être décrit maints- nant en détail dans son applioation à titre d'exemple, à la fabrication d'une douille de cartouche du.type "Mauser", en regard des dessins annexés, donnés également à titre d'exemple; dans lesquels :
Les fig. 1 à 6 montrent en coupe longitudinale les transformations subies par le tube dans la première phase [4
La fig, 7 est une coupe longitudinale d'une pressa utilisé. pour effectuer cette première phase dans sa position
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de repos '.
'La fig, 8 est une coupe semblable montrant la butte- extracteur dans sa position extrême gauche
La fig, 9 montre le poinçon en fin de course avant à droite ,
La fig, 10 est une coupe longitudinale semblable mon- trant les organes en position d'attente pour le tréfilage .
La fig, 11 montre le poinçon en fin de course avant . en fin de tréfilage ,
La fig, 18'montre le dégagement du tube en fin de tréfilage .6
Les fige 13 à 15 montrent les transformations du tube pendant la deuxième phase
La fig. 16 montré en coupe longitudinale. au repos ltappareillage utilisé pour la deuxième phase ,
Les fig, 17, 18, 19, 80 et 21 montrent semblable ment les positions de fonctionnement des organes de cet appa- reillage pendant la deuxième phase
Les fig.
22 à 24 montrent en coupe longitudinale , les transformations de l'étui pendant la phase de finition ,
La première phase du procédé a pour objet de transfor- mer le tronçon du tube initial, de telle façon que celui-ci se présente sous la forme indiquée à la fige 6, Cette forme com- prend une partie cylindrique 14 composée du métal qui sera ulté- rieurement repoussé dans le cours de la deuxième phase pour cons- tituer le culot de la douille et une autre partie 15 présentant exactement les cotes du corps de la douille a obtenir ainsi que ses épaisseurs de paroi
Les fig, 1,2,3,4,5 et 6 indiquent les transformations subies par le tronçon de tube depuis l'état initial (fig. 1) jusque 1'état inal (fig. 6).
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L'appareil utilisé est essentiellement une presse méoanique , La fig, 7 et les figures suivantes montrent schéma- tiquement et dans leurs diverses positions relatives les élé- ments essentiels de l'appareillage monté sur cette presse. Cet appareillage comprend ,montas sur le même axe général ; :
1 - Un poinçon 1 monté sur le porte poinçon 2.
2 Une lunette-guide 3 ,
3 - Une matrioe 4 ,
4 - Une butée-extracteur 5 ,
Le poinçon 1 est formé de deux parties cylindriques la partie avant de plus petit diamètre est au diamètre intérieur du tube initial la partie arrière de plus grand diamètre est sensiblement au diamètre intérieur de la douille terminée La face avant du poinçon présente une surface sphérique concave 6 ; les fig. 7 et 8 montrent le poinçon à sa position arriérera gauche ;la fige 9 le montre en fin de course avant ,à droite,
La lunette-guide 3 comprend un passage cylindrique 7' au diamètre le plus grand du poinçon , Ce passage s'élargit du côté du poinçon , à gauche en 8 pour laisser pénétrer le collet du poinçon à sa position avant .
Il s'élargit aussi du côté opposé en 9 de façon à présenter un diamètre supérieur de quel- ques dixièmes de millimètre au diamètre maximum de la matrice.
La lunette-guide comporte d'autre part un trou cylindrique 10 d'axe normal au passage 7 et de même diamètre , La lunette- guide est fixe par rapport au bâti de la presse.
La matrioe 4 comporte une partie conique 11 dont le plus grand diamètre est du côté de la lunette-guide, à gauche sur la figure., Cette partie conique est aux cotes extérieures de la partie conique du corps de la douille à obtenir et sur la même longueur. La matrice est ensuite cylindrique jusqu'à son autre extrémité à droite.
La matrice peut coulisser de façon à prendre deux positions .'la position de gauche qui est celle indiquée par la fig. 7 et dans laquelle la matrice peut être
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calée et la position de droite qui est représentée à la fig, la*
La butée-extracteur 5, formée d'une partie massive la prolongée du cotématrice par une queue cylindrique 13,est ,centrée sur l'axe général de coulissement* Le diamètre extérieur de cette queue est égal au diamètre extérieur du tronçon de tube initial, L'ensemble est percé d'un trou cylindrique de même aze au diamètre intérieur du tube initial , Comme la matrice la butée-extracteur 5 peut coulisser de façon à occuper deux pool- tions :
la position de gauche dans laquelle elle peut être calée. position qui est représentée à la fig. 8, et la position de dé- gagement à droite représentée à la fig, 7
Le processus des opérations est alors le suivant t
Le cycle complet comprend cinq opérations caractéri- sées chacune par une course aller et retour du poinçon , Le tube utilisé pour Inexécution des douilles de cartouche usuelles (Calibres de 7,5 à 8 mm. environ) est un tube cylindrique étiré sans soudure de 1 mm, d'épaisseur de paroi son diamètre exté- rieur est de quelques dixièmes de millimètre plus faible que le plus petit diamètre extérieur du corps de la douille à obtenir (non compris le collet de sertissage de la balle);
sa longueur est conditionnée par la quantité de métal nécessaire , aveo un léger excès, Par la première opération le tube prend la forme représentée à la fig, 2. La fig. 7 montre la position de char- gement : le poinçon est à sa position arrière c'est à dire à gauche sur la figure !la matrice 4 est à sa position à gauche et la butée- extracteur 5 à droite.
Dans ces conditions le tube initial 16 peut être introduit dans la matrice de la droite à la gauche dans le sens de la flèche 22.,, La butée-extracteur 5 est alors ramenée à sa position de gauche comme l'indique la fig. 8 .Dans ce mouvement la partie tubulaire 13 pénètre Sans la matrice et repousse le tube 16 vers la gauche jusqu'à ce que
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oe dernier , ayant pénétré dans l'évidement 9 de la lunette- guide , se trouve arrête par l'épaulement dû au ohangement de diamètre entre 7 et 9 . Le poinçon entre alors en aotion et en fin de course à droite occupe la position indiquée par la fig.9.
Sa partie avant de plus faible diamètre a ainsi passé dans le tube 16 sans lui faire subir de modification ,puis a pénétré dans le logement de la butée -extracteur, Le tube 16 se trouve de cette façon buté vers la droite par la butée-extracteur et centré sur l'axe par la partie avant du poinçon.
La partie arriè- re du poinçon agissant jusqu'à l'entrée de la matrice force alors le tube à un diamètre supérieur dans la partie 17 à l'exté- rieur de la matrice Le diamètre extérieur de la partie 17 ainsi forcée devient sensiblement égal au diamètre du logement 9 de la lunette-guide, c'est à dire supérieur au plus grand diamètre de la matrice de quelques dixièmes de millimètre, En fin d'opéra- tion le poinçon se dégage à gauche tandis que la butée-extrac- teur est ramenée à sa position à droite Les positions relati- vos sont alors celles indiquées par la fig,. 10.
Au début de la deuxième opération , les positions étant celles de la fig, 10. une bille d'acier 18 est introduite par le trou 10 de la lunette- guide dans le sens de la flèche 19 et tient tomber dans l'évide- ment 7 . Cette bille a un diamètre supérieur de quelques dixiè- mes de millimètre au diamètre intérieur du tube initial Le poinçon agissant alors force la bille à l'intérieur du tube.
Celui-ci est retenu à l'entrée de la matrice par sa partie rén- flée 17 et la partie à l'intérieur de la matrice est élargie, foroée contre les parois et subit un premier tréfilage de façon à prendre la forme représentée à la fig. 3. En fin de course du poinçon la bille se trouve éjeotée hors de la matrice, comme l'indique la fig. 11, dans le sens de la flèche 20 et en fin d'o-
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pration le poinçon se dégage à gauche .
Les troisième ,quatriè- me et cinquième opérations sont identiques à la deuxième : le poinçon étant à sa position arrière à gauche , une nouvelle bille est introduite en 7 par le trou 10 ; dans son mouvement en avant le poinçon force la bille dans le tube ,la bille étant éjectée oomme le montre la fig. 11 en fin de course du poinçon Les billes utilisées dans ces opérations successives ont des diamé- tres progressivement croissants de 2/10 en 2/10 de mm, environ de telle façon que la bille de la dernière opération soit du diamètre Intérieur de la douille à obtenir,, par le forçage suc- oessif de ces billes le tube est progressivement tréfilé de façon à prendre successivement les formes représentées aux fige 4 et 5 et enfin la forme déjà décrite et représentée à la fig.6.
La fig, 11 montre le poinçon en fin de course, pendant la cin- quième opération ,le tréfilage du tube étant à ce moment ter- miné La fig. la montre la fin de la cinquième opération le poinçon est revenu à sa position arrière à gauche* la matrice est repoussée à sa position à droite en entraînant avec elle dans ce mouvement le tube . En fin de course de la matrice, la partie tubulaire 13 de la butée-extracteur fonctionne en extracteur pour repousser hors de la matrice le tube qui est alors retiré suivant le sens de la flèche 21.
La matrice étant ensuite ramenée et immobilisée à sa position à gauchele cycle des opérations est terminé et la matrice est prête à re- cevoir un nouveau tube
Une variante de cette phase permet de limiter le nombre des opérations à deux Elle consiste à bloquer les deuxième troisième , quatrième et cinquième tpératione en une ! seule 4 Les actions successives des billes sont remplacées par Inaction d'un poinçon spécial comportant plusieurs renflements de diamètres croissants et correspondante a ceux des billes.
La
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distance entre ces renflements sur le poinçon est telle que cha- cun d'eux n'a-gis@ que lorsque le précédent a terminé son tra- vail de tréfilage Le poinçon ainsi constitué est relativement long et doit être monté sur une presse de course suffisante , La matrice est identique à oelledéorite et de cette façon Inaction de tréfilage du poinçon est identique à celle des billes '.
Dans la deuxième phase du procède , l'ébauche obtenue en fin de la première phase , et qui est représentée à la fig.13, est fermée du coté de la partie cylindrique renflée et non tré- filée 14 de façon à se présenter sous la forme de ltétui montré à la fig, 15. Cet.étui comprend un corps 15 provenant de la for- me primitive de la fig, 13, sans modification , et correspon- dant par conséquent , comme il a été dit , au corps de la douille à obtenir. D'autre part la fermeture réalisée constitue un culot 23 identique à celui de la Veuille, avec des faces intérieure et extérieure 24 et 25 entièrement terminées y compris le loge- ment de l'amorce 26.Ce culot présente un léger excès de métal sur sa périphérie en 27.
La description de l'appareillage utilisé pour l'obten- tion de cette fermeture du tube est donné ci-après,ainsi que le détail du procédé.
L'appareillage utilisé est représenté aux fig, 16, 17, 18 19, 80 et 21 dans ses diverses positions . L'ensemble de cet appareillage est monté sur les deux têtes 28 et 29 d'un bâti de machine 30 très ..buste . Les organes essentiels en sont t
1 - Une matrice tournante , 31 ,
2 - Un poinçon 32 avec son guide 33.
3 - Un mandrin extérieur 34.
4 - Un contre-poinçon 35 ,,
La matrice tournante 31 est un disque en acier rapide de 6 à 8 mm, d'épaisseur environ. percé en son centre d'un trou cylindrique 36 de diamètre égal au diamètre extérieur de la par-.
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tie 14 de l'ébauche obtenue à la première phase du procédé , Cette matrice est animée d'un mouvement de rotation d'environ 1500 tours par minute autour de l'axe général 37 , Ce mouvement de rotation lui est communiqué par un système d'entrafnement dont elle est solidaire ,
par exemple toi un pignon 38 à denture extérieure pour recevoir son mouvement d'un engrenage non re- présenté sur la figure %'ensemble matrice et pignon d'entraî- nement est monté sur la'tête 28 au moyen de deux roulements à billes dont l'un 39 comporte un roulement de butée pour les efforts tendant à presser la matrice vers la tête 28 dn bâti , o'est à dire à droite sur la figure
Le poinçon 38 également constitua en acier rapide est cylindrique , Il passe dans un guide 33 fixé sur la tête 28, le diamètre du poinçon et le diamètre intérieur du guide étant égaux au diamètre du trou 36 de la matrice % La face avant 40 du poinçon présente une forme inverse de celle de la face arriè- re du culot de la douille , de façon à Imprimer cette dernière forme au métal ,
Ce poinçon est représenté sur la fig.16 à sa position arrière à droite ;il peut être animé d'un mouvement d'avance vers la gauche de façon à venir occuper la position* représentée à la fig, 19 et d'un mouvement de rappel en arriè- re de façon à reprendre la position primitive , Le mouvement d'avance commandé soit par une presse à vis ,soit par une presse hydraulique ou toute autre , doit avoir une puissance largement suffisante pour écraser la section de métal offerte par la partie 14 du tube à fermer .
Enfin le poinçon doit être claveté de manière à ne pas tourner sur son axe , La face avant 41 du guide est ajustée pour que la matrice porté sur elle à frottement doux;
Le mandrin extérieur 34 présente un-évidement 42 identique à celui de la matrice 4 de l'appareillage décrit pour la première pase ; ceci permet d'y emboîter exactement la par- tie conique 15 du tube Ce mandrin est fixé à l'extrémité d'un
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ooulisseau 43 qui lui permet de prendre deux positions t une position arrière représentée sur la fig, 16 et une position avant représentée sur la fig. 17.
Le coulisseau porte sur sa face avant un roulement 4 butée 44 , L'ensemble est ajusté de façon à ce que la position avant du coulisseau 43 amène la matrice tournante 31 à être serrée entre les deux roulements à butée 39 et 44 , et que d'autre part la faoe avant 45 du man- drin 34 vienne porter à frottement doux sur la face extérieure de la matrice tournante.
Le contre-poinçon 35 est une pièce cylindrique en acier rapide , de diamètre égal à la cote intérieure du culot de la douille avec un léger jeu * Sa faoe avant 46 présente une forme inverse de oelle de la face intérieure du culot de la douille Ce contre-poinçon peut ocouper plusieurs positions : 1 Une position arrière représentée à la fig.16. 2 Une posi- tion avant représentée aux fige 18 et 19 , dans laquelle l'ex- trémité du contre-poinçon vient affleurer le plan de la face extérieure du mandrin 34 le coulisseau étant à ce moment à sa position avant , 3 Une position intermédiaire représentée aux fig. 20 et 21 et qui est prise pendant le mouvement de rap- pel de la position avant à la position arrière \.
Enfin l'espaoe 48 compris entre les deux têtes 28 et 89 du bâti est établi de açon à former cuvette ;de lthuile est maintenue à un niveau un peu inférieur à celui de l'axe des mécanismes , On obtient ainsi la lubrification et le refroidis- sèment de ces mécanismes , en particulier de la matrice tour- nante .
L'échauffement de l'huile est combattu par une mise en circulation dans un circuit de réfrigération , Un cartel de protection , non représenta sur la figure est disposé autour des pièces en rotation pour éviter les projections d'huile ,
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Le processus de l'opération est alors le suivant S
La fig, 16 montre la position de chargement t le cou- lisseau 43 est revenu à sa position arrière, c'est à dire IL gau- che, ainsi que le contre-poinçon 35 ;
le poinçon 38 cet égale. ment à sa position arrière à droite Le tube obtenu à la pre- mière phase est alors présente de façon que son axe coïocide avec l'axe général de l'appareil entre les têtes 88 et 89. la partie renflée 14 étant côté matrice tournante et la partie tréfilée 15 étant coté mandrin extérieur 34.Le coulisseau se porte alors à sa position avant vers la droite comme le montre la fig, 17 le contre-poinçon 35 suivant exactement ce mouve- ment De ce fait , la partie renflée 14 du tube se trouve em- boîtée dans le logement ménagé par l'alésage de la matrice tour- nante 31 et du guide 33 du poinçon 32,
tandis que la partie tréfilée 15 s'emboîte exactement dans le logement du mandrin extérieur 34 ,
Le coulisseau s'étant immobilisé à sa position avant. le contre-poinçon 35 poursuit sa course en passant dans le tube pour prendre également sa position avant comme le montre la fig. 18 , La phase de travail commence :
le poinçon !8 se perte à sa position avant à gauche pour venir en fin de course COCU-' per la position représentée à la fig, 19 de telle façon que l'espace compris entre lui-même et lé contre-poinçon présente exactement la forme du culot de la douille 6 Le mouvement dn poinçon est relativement lent - une à deux secondes par exem- ple , Il provoque le refoulement et l'écrasement du métal du tube , mais sous l'action de la matrice tournante et de l'é- chauffement table qui se produit du fait du frottement sur les parois du tube ,le métal de ce dernier se conduit dans la zone de la matrice comme une matière plastique t un bourrelet se forme dans cette zone et s'épaissit en gagnant vers le con-
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tre à mesure que le poinçon avance.
Le bord intérieur de oe
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bourrelet finit par et referme? eur l'axe le mét4 ae soudant à lui-même en retrouvant sur cette ligne de fermeture tonte sa
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cohésion moléoulZ'e . En même temps que se produit oette fer- meture le métal se trouve modelé entre le poinçon et le contre- poinçon de façon à prendre la forme du culot de la douille. La fig. 14 montre en 47 le bourrelet de métal avant la fermeture
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pendant le coure 40 l'opérat1on .
La ig, 16 àé jà décrite mon- tre l'étui tel qu'il est obtenu en fin de coupe* du poinçon Celui-ci est ensuite rappelé en arrière * De son cote l'ensem-
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ble ooulisseau et aontre-poingou eat aussi rappela en arrière et lorsqu'il @et arrive & la position repr6.tn'" . la fige 80 le contre-poinçon sl,maabi.ise * cette position intermédiaire tandis que le coulisseau continue son mouvement de rappel pour reprendre sa position arrière comme le montre la fig. 21.
Dans
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cette partie du mouvement du coulteacau 10 contZ"4ItpoinçÓn extrait lt étu, hors du m=crtn # Le contre poinçon reprend. alors son mouvement de rappel pour atteindre sa position arriè- re. pendant ce mouvement l'étui sera :facilement extrait* Le
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v3c.e complet de l'opération est terminé et I$a 4re:tllàge go trouve dans la position du début.
Dans une variante de réalisation on voudra la matrice
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31 fise, et on fera tourner 'A..m'b1e 1. OOP:1.W..,ôie90 315 et le oorpw de l"t111, Po tout moyen a9propS< k
La troisième phase consiste en la finition de l'étui: celui-ci représenté à la fig. 22 tel qu'il provient de la deu- xième phase du procédé subit un décolletage pour finition du culot * Ce décolletage enlève l'excès de métal qui se trouve normalement on 49 ainsi que le métal qui peut avoir giclé en
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50 et 51 il ferme également la saignée fi8 du chargour e le chanfrein 53.
L'étui ce présente après cette opération sous la¯
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forme repr6gentde à la fige la # Il ont enewite i.s! oo llexdaution da rétreint dw eellét 54 te ilortiteffl de la M par les prea<d4a habittalti ta fig.24 montre la dewâlla ex plètment ttralcét ltar 1 a confection à'wn étui eoenq- qnalawo, à oupe oyundriqxe 0, Il va te soi que la première jMtM it inutile* le proc d éla Unité à la temièm ou !w< de fer-
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DESCRIPTIVE MEMORY filed in support of an Application for a PATENT OF INVENTION in BELGIUM "New process for manufacturing metal cases from a section of tube". the present invention relates to a new process which allows the manufacture of metal cases in general) and in particular cartridge cases, detonators and the like, from a section of drawn tube preferably without welding
It is known that the current process for manufacturing cartridge cases consists of starting from a metal blank, generally made of copper or brass, of stamping it and of stretching it by successive passes,
In particular in the case of cartridges of war these passes are about ten in number until obtaining a first form of cylindrical case of long.
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equal to that of the sleeve to be obtained and having the same wall thicknesses, these drawing passes requiring several intermediate anneals.
The base of this first form of case is then modified by stamping operations to take its final shape comprising the housing of the primer, The case then undergoes towards the open end a shrinkage to form the crimping collar of the bullet, at the same time as the body is reduced from the cylindrical shape to the slightly oonic shape of the body of the sleeve, the latter is finally terminated by a turning to finish the base (bleeding of the loader etc *) and by drilling the vent holes.
This process, due to the number of operations that it includes, requires a very large mechanical equipment and the installation of annealing furnaces, By the extremely long drawing undergone by the metal it involves a considerable percentage of scrap parts, waste which is further aggravated by the difficulties of stamping the base, Finally this process has practically so far only made it possible to obtain brass bushes
The process forming the subject of the invention considered in its application to the manufacture of such cases is very different:
it essentially consists not of a metal blank but of a stretched tube section without welding, In a first phase comprising a very small number of operations, part of this tube section undergoes wire drawing so) . take a shape corresponding to the body of the test case, ie same length, same wall thicknesses and same external shape. In a second phase comprising a single operation, the non-drawn part of the tube is closed so as to form the clot which is obtained with its thicknesses, its inner and outer faces completed, consequently including the housing of the primer in the case execution of a cartridge case.
This is then completed following the process!
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ordinary; finishing of the base by deoolletage, shrinking of the neck and drilling of the openings # compared with the ordinary process the new process allows the case to be obtained in a smaller number of operations, it therefore requires much less material, it eliminates the use of annealing furnaces;
on the other hand, the drawing of the metal being much less important than in the normal process and the die-forging of the base being eliminated, the waste @ will be very reduced All these reasons reduction in the number of operations reduction of the material required, reduction of scrap parts show in favor of the new process a cost price significantly lower. Finally, another extremely interesting advantage of the new process is that it can be applied just as well to brass as to certain other metals or alloys, in particular to aluminum and to certain of its light alloys.
In the particular case above, the new process essentially comprises two phases of operations:
1 - A wire drawing phase,
2 - A closing phase,
It comprises incidentally and possibly a third finishing phase by known methods.
The process which is the subject of the invention will now be described in detail in its applioation by way of example, to the manufacture of a cartridge case of the "Mauser" type, with reference to the accompanying drawings, also given by way of illustration. example; wherein :
Figs. 1 to 6 show in longitudinal section the transformations undergone by the tube in the first phase [4
Fig, 7 is a longitudinal section of a used press. to perform this first phase in its position
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rest '.
'Fig, 8 is a similar section showing the butt extractor in its extreme left position
Fig, 9 shows the punch at the end of its front right stroke,
Fig. 10 is a similar longitudinal section showing the members in the standby position for wire drawing.
Fig, 11 shows the punch at the end of the front stroke. at the end of drawing,
Fig, 18 'shows the clearance of the tube at the end of drawing. 6
Figures 13 to 15 show the transformations of the tube during the second phase
Fig. 16 shown in longitudinal section. at rest, the equipment used for the second phase,
Figs, 17, 18, 19, 80 and 21 similarly show the operating positions of the members of this apparatus during the second phase.
Figs.
22 to 24 show in longitudinal section, the transformations of the case during the finishing phase,
The purpose of the first phase of the process is to transform the section of the initial tube, so that the latter is in the form shown in fig. 6. This form comprises a cylindrical part 14 composed of the metal which will be subsequently pushed back into the course of the second phase to constitute the base of the sleeve and another part 15 having exactly the dimensions of the body of the sleeve to be obtained as well as its wall thicknesses
Figs, 1,2,3,4,5 and 6 indicate the transformations undergone by the tube section from the initial state (Fig. 1) to the inal state (Fig. 6).
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The apparatus used is essentially a mechanical press. FIG. 7 and the following figures show diagrammatically and in their various relative positions the essential elements of the apparatus mounted on this press. This equipment comprises, mounted on the same general axis; :
1 - A punch 1 mounted on the punch 2 holder.
2 A guide telescope 3,
3 - A matrioe 4,
4 - A stop-extractor 5,
The punch 1 is formed of two cylindrical parts the front part of smaller diameter is at the inner diameter of the initial tube the rear part of the largest diameter is substantially at the inner diameter of the finished sleeve The front face of the punch has a concave spherical surface 6 ; figs. 7 and 8 show the punch in its rear left position; freeze 9 shows it at the front end of travel, on the right,
The guide bezel 3 comprises a cylindrical passage 7 'with the largest diameter of the punch. This passage widens on the side of the punch, on the left at 8 to allow the collar of the punch to penetrate in its front position.
It also widens on the opposite side at 9 so as to present a diameter which is a few tenths of a millimeter greater than the maximum diameter of the die.
The guide telescope also comprises a cylindrical hole 10 of axis normal to the passage 7 and of the same diameter. The guide telescope is fixed relative to the frame of the press.
Matrioe 4 has a conical part 11, the largest diameter of which is on the side of the guide bezel, on the left in the figure., This conical part is at the outer dimensions of the conical part of the body of the sleeve to be obtained and on the same length. The die is then cylindrical to its other end on the right.
The die can slide so as to take two positions. 'The left position which is that indicated by FIG. 7 and in which the matrix can be
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wedged and the right-hand position which is shown in fig, the *
The stop-extractor 5, formed of a solid part extended from the cotématrice by a cylindrical shank 13, is centered on the general sliding axis * The external diameter of this shank is equal to the external diameter of the initial tube section, The assembly is drilled with a cylindrical hole of the same size as the inside diameter of the initial tube. Like the die, the stop-extractor 5 can slide so as to occupy two pools:
the left position in which it can be wedged. position which is shown in FIG. 8, and the release position to the right shown in fig, 7
The process of operations is then the following t
The complete cycle comprises five operations each characterized by a back and forth stroke of the punch. The tube used for the execution of the usual cartridge cases (calibres from 7.5 to 8 mm. Approximately) is a drawn cylindrical tube without welding of 1 mm, of wall thickness its external diameter is a few tenths of a millimeter smaller than the smallest external diameter of the body of the sleeve to be obtained (not including the ball crimping collar);
its length is conditioned by the quantity of metal necessary, with a slight excess. By the first operation the tube takes the form shown in fig, 2. Fig. 7 shows the loading position: the punch is in its rear position, ie on the left in the figure! The die 4 is in its position on the left and the stop-extractor 5 on the right.
Under these conditions, the initial tube 16 can be introduced into the die from right to left in the direction of arrow 22. ,, The stop-extractor 5 is then returned to its left position as shown in FIG. 8. In this movement the tubular part 13 penetrates Without the die and pushes the tube 16 to the left until
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The latter, having entered the recess 9 of the guide telescope, is stopped by the shoulder due to the change in diameter between 7 and 9. The punch then enters into motion and at the end of its travel on the right occupies the position indicated in fig. 9.
Its front part of smaller diameter has thus passed through tube 16 without subjecting it to any modification, then entered the housing of the stop-extractor, The tube 16 is in this way stopped to the right by the stop-extractor and centered on the axis by the front part of the punch.
The rear part of the punch acting up to the entry of the die then forces the tube to a greater diameter in the part 17 outside the die The outer diameter of the part 17 thus forced becomes substantially equal the diameter of the housing 9 of the guide window, that is to say greater than the largest diameter of the die by a few tenths of a millimeter, At the end of the operation, the punch is released on the left while the stop-extrac- tor is returned to its position on the right. The relative positions are then those indicated in fig ,. 10.
At the start of the second operation, the positions being those of fig, 10. a steel ball 18 is introduced through the hole 10 of the guide telescope in the direction of the arrow 19 and keeps falling into the recess. 7. This ball has a diameter which is a few tenths of a millimeter greater than the inside diameter of the initial tube. The punch then acting forces the ball inside the tube.
This is retained at the entrance of the die by its swollen part 17 and the part inside the die is widened, drilled against the walls and undergoes a first drawing so as to take the shape shown in fig. 3. At the end of the punch stroke, the ball is ejected from the die, as shown in fig. 11, in the direction of arrow 20 and at the end of
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pration the punch is released on the left.
The third, fourth and fifth operations are identical to the second: the punch being in its rear left position, a new ball is introduced at 7 through hole 10; in its forward movement the punch forces the ball into the tube, the ball being ejected oas shown in fig. 11 at the end of the punch stroke The balls used in these successive operations have progressively increasing diameters from 2/10 to 2/10 of a mm, approximately so that the ball of the last operation is of the inner diameter of the sleeve to be obtained ,, by the successive forcing of these balls, the tube is progressively drawn so as to take successively the shapes shown in pins 4 and 5 and finally the shape already described and shown in fig.6.
FIG. 11 shows the punch at the end of its stroke, during the fifth operation, the drawing of the tube being completed at this moment. the watch at the end of the fifth operation the punch has returned to its rear position on the left * the die is pushed back to its position on the right, dragging the tube with it in this movement. At the end of the die stroke, the tubular part 13 of the stop-extractor functions as an extractor to push the tube out of the die, which is then withdrawn in the direction of arrow 21.
With the die then brought back and immobilized in its left-hand position the cycle of operations is complete and the die is ready to receive a new tube.
A variant of this phase makes it possible to limit the number of operations to two It consists in blocking the second, third, fourth and fifth tpératione in one! only 4 The successive actions of the balls are replaced by Inaction of a special punch comprising several bulges of increasing diameters and corresponding to those of the balls.
The
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distance between these bulges on the punch is such that each of them did not lie until the previous one has finished its drawing work The punch thus formed is relatively long and must be mounted on a racing press sufficient, The die is identical to Oelledéorite and in this way The drawing action of the punch is identical to that of the balls.
In the second phase of the process, the blank obtained at the end of the first phase, and which is shown in fig. 13, is closed on the side of the swollen cylindrical part and not threaded 14 so as to appear under the shape of the case shown in fig, 15. This case comprises a body 15 from the original form of fig, 13, without modification, and corresponding therefore, as has been said, to the body of the socket to get. On the other hand, the closure produced constitutes a base 23 identical to that of the Veuille, with internal and external faces 24 and 25 entirely completed including the housing of the primer 26. This base has a slight excess of metal on it. its periphery in 27.
The description of the apparatus used to obtain this closure of the tube is given below, as well as the detail of the process.
The apparatus used is shown in Figs, 16, 17, 18, 19, 80 and 21 in its various positions. All of this equipment is mounted on the two heads 28 and 29 of a machine frame 30 very ..buste. The essential organs are t
1 - A rotating die, 31,
2 - A punch 32 with its guide 33.
3 - An external mandrel 34.
4 - A 35, counter-punch
The rotating die 31 is a high speed steel disc 6 to 8 mm thick, approximately. drilled in its center with a cylindrical hole 36 of diameter equal to the outside diameter of the par-.
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tie 14 of the blank obtained in the first phase of the process, This die is driven by a rotational movement of about 1500 revolutions per minute around the general axis 37, This rotational movement is communicated to it by a system of training of which it is integral,
for example you a pinion 38 with external toothing to receive its movement of a gear not shown in the figure% 'the die and drive pinion assembly is mounted on the head 28 by means of two ball bearings of which one 39 comprises a thrust bearing for the forces tending to press the die towards the head 28 in the frame, that is to say on the right in the figure
The punch 38 also made of high speed steel is cylindrical, It passes through a guide 33 fixed on the head 28, the diameter of the punch and the inside diameter of the guide being equal to the diameter of the hole 36 of the die% The front face 40 of the punch has a shape opposite to that of the rear face of the socket base, so as to imprint the latter shape on the metal,
This punch is shown in fig. 16 in its rear position on the right; it can be driven by a forward movement to the left so as to occupy the position * shown in fig, 19 and by a movement of return to the rear so as to resume the original position. The forward movement controlled either by a screw press, or by a hydraulic press or any other, must have a power largely sufficient to crush the section of metal offered by the part 14 of the tube to be closed.
Finally, the punch must be keyed so as not to rotate on its axis. The front face 41 of the guide is adjusted so that the die is carried on it with gentle friction;
The outer mandrel 34 has a recess 42 identical to that of the die 4 of the apparatus described for the first pass; this enables the conical part 15 of the tube to be fitted into it exactly. This mandrel is fixed to the end of a
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ooulisseau 43 which allows it to take two positions t a rear position shown in FIG, 16 and a front position shown in FIG. 17.
The slide carries on its front face a 4 thrust bearing 44, The assembly is adjusted so that the front position of the slide 43 causes the rotating die 31 to be clamped between the two thrust bearings 39 and 44, and that d on the other hand, the front plate 45 of the chuck 34 comes to bear gently on the outer face of the rotating die.
The counter-punch 35 is a cylindrical piece of high speed steel, with a diameter equal to the internal dimension of the base of the sleeve with a slight play * Its front faoe 46 has a reverse shape of the inner face of the base of the sleeve. counter-punch can cut several positions: 1 A rear position shown in fig. 16. 2 A front position shown in figs 18 and 19, in which the end of the counter-punch comes flush with the plane of the outer face of the mandrel 34, the slide being at this moment in its front position, 3 An intermediate position shown in fig. 20 and 21 and which is taken during the return movement from the front position to the rear position \.
Finally the space 48 included between the two heads 28 and 89 of the frame is established in order to form a bowl; the oil is kept at a level a little lower than that of the axis of the mechanisms, thus obtaining lubrication and cooling. - seed of these mechanisms, in particular of the rotating matrix.
The heating of the oil is combated by putting it into circulation in a refrigeration circuit, A protective cartel, not shown in the figure, is placed around the rotating parts to prevent oil projections,
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The process of the operation is then the following S
FIG. 16 shows the loading position t the slider 43 has returned to its rear position, that is to say IL left, as well as the counter-punch 35;
the punch 38 equals this. the tube obtained in the first phase is then present in such a way that its axis coincides with the general axis of the apparatus between the heads 88 and 89. the swollen part 14 being on the rotating die side and the drawn part 15 being on the outer mandrel 34 side. The slider then moves to its front position towards the right as shown in fig, 17 the counter-punch 35 following exactly this movement Therefore, the bulging part 14 of the tube is fitted into the housing formed by the bore of the rotating die 31 and of the guide 33 of the punch 32,
while the drawn part 15 fits exactly into the housing of the outer mandrel 34,
The slide having come to a stop in its front position. the counter-punch 35 continues its course passing through the tube to also take its front position as shown in FIG. 18, The work phase begins:
the punch! 8 is lost in its front position on the left to come to the end of the COCU- 'stroke for the position shown in FIG, 19 so that the space between itself and the counter punch has exactly the shape of the socket base 6 The movement of the punch is relatively slow - one to two seconds, for example. It causes the metal in the tube to be pushed back and crushed, but under the action of the rotating die and the table heating which occurs due to the friction on the walls of the tube, the metal of the latter is conducted in the zone of the die like a plastic material t a bead is formed in this zone and thickens as it gains towards the con
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as the punch advances.
The inner edge of oe
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bead ends with and closes? on the axis the met4 ae welding to itself by finding on this closing line mowing its
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moléoulZ'e cohesion. At the same time as this closing occurs, the metal is modeled between the punch and the counter punch so as to take the shape of the base of the socket. Fig. 14 shows in 47 the metal bead before closing
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during the course 40 the operation.
The ig, 16 àé jà described shows the case as it is obtained at the end of the cut * of the punch This one is then recalled back * For its part the assembly
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The roller and the counter-punch are also recalled back and when it arrives at the position shown. ". the freezes 80 the counter-punch sl, maabi.ise * this intermediate position while the slide continues its movement to return to its rear position as shown in Fig. 21.
In
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this part of the movement of the coulteacau 10 contZ "4ItpoinçÓn extracts the case, out of the m = crtn # The counter punch then resumes its return movement to reach its rear position. during this movement the case will be: easily extracted * The
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Full v3c.e of the operation is finished and I $ a 4re: tllàge go is in the start position.
In an alternative embodiment we will want the matrix
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31 fise, and we will run 'A..m'b1e 1. OOP: 1.W .., ôie90 315 and the oorpw of t111, Po any means a9propS <k
The third phase consists of finishing the case: the latter shown in FIG. 22 as it comes from the second phase of the process undergoes a free-cutting to finish the base * This free-cutting removes the excess metal which is normally found on 49 as well as the metal which may have squirted out.
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50 and 51 it also closes the bleeding fi8 of the charger and the chamfer 53.
The case is present after this operation under the
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form resumes when frozen # They have enewite i.s! oo llexdaution da shrinkage dw eellét 54 te ilortiteffl de la M par les prea <d4a habittalti ta fig. 24 shows the dewâlla ex pletely ttralcét ltar 1 a making a'wn eoenq- qnalawo case, à oupe oyundriqxe 0, It goes without saying that the first jMtM it useless * the process of the Unity at the third or! w <to close
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