<Desc/Clms Page number 1>
Procédé et appareils pour la fabrication de jantes métalliques d'une seule pièce sans soudure, pour cycles, automobiles et analogues .
La présente invention se rapporte à un procédé et à des appareils pour la fabrication de jantes d'une seule pièce sans soudure, pour cycles, motocycles, automobiles ou analogues . L'invention concerne plus particulièrement mais non exclusivement, la fabrication de jantes en aluminium ou en alliages légers mais elle peut être appliquée aussi,à l'usinage de jantes en fer ou en autre métal .
Il.est connu, pour fabriquer les jantes, de partir d'une barre laminée extrudée (c'est-à-dire formée par refoulement du métal à travers un trou) ou étirée, suivant la, qualité du métal et le genre de profil que l'on veut obtenir.
La barre en question est ployée en anneau, de façon à faire
<Desc/Clms Page number 2>
joindre ses deux extrémités que l'on assemble l'une à l'autre par soudure , La pièce ainsi obtenue présente cependant différents défauts . En particulier, quand il s'agit de jantes en aluminium ou en alliage léger, celles-ci reçoivent un traitement thermique de trempe et vieillissement ; ou bien, si le métal ne permet pas le traitement thermique, on lui donne la résistance maxima qu'il peut avoir, mais au prix d'une tendance à la fragilité . Or, dans la zone où se fait la jonction, la soudure va produire une surchauffe du métal qui détruira l'effet des traitements précédents .
On aura donc une pièce qui ne sera pas homogène dans toute son étendue, avec l'inconvénient que, si la jante est,assujettie à des fortes sollicitations, ce sera la zone de soudure qui formera l'endroit le plus faible .
Pour diminuer ce défaut on est, par suite, amené à augmenter les épaisseurs mais cette mesure n'est jamais très efficace ; par contre, elle entraîne une augmentation de poids et un gaspillage de matières premières .
Le nouveau procédé d'usinage viseà éliminer ces inconvénients et à donner des pièces douées de caractéristiques techniques supérieures tout en réduisant au minimum ou en supprimant les gaspillages de métal . Le principe du procédé est de créer dans le métal des fibres et de les orienter dans la direction la meilleure par rapport aux efforts auxquels la jante est soumise, tout en évitant les solutions de continuité .
L'une des caractéristiques importantes de l'invention est par conséquent de créer des fibres orientées les
<Desc/Clms Page number 3>
unes dans la direction transversale et les autres dans le sens de la circonférence de la bande annulaire qui forme la jante, de façon que le métal présente finalement une structure à fibres croisées .
Cette disposition des fibres est celle qui offre le coefficient maximum d'allongement . La fabrication d'une telle bande à fibres croisées se réalise en laminant une pièce annulaire de petit diamètre qui a précédemment subi un étirage transversal et qui, du fait de cet étirage, possède déjà des fibres orientées dans cette direction transversale ; le laminage de cette pièce annulaire étirée est un laminage circonférentiel continu assurant l'élargissement progressif de l'anneau aux dépens de son épaisseur, jusqu'au moment où. le diamètre voulu est atteint .
Cette opération qui, partant d'une ébauche annulaire étirée, l'amène à son diamètre définitif, a en outre pour effet de créer des fibres orientées suivant la circonférence de l'anneau .
Le résultat de ces opérations successives est une bande plate annulaire, d'épaisseur uniforme, possédant les meilleures propriétés de résistance et pouvant recevoir le profil voulu dans un façonnage final exécuté par des machines appropriées .
Pour que ces opérations puissent être exécutées correctement en donnant à la jante, non seulement le profil voulu mais encore le diamètre exact désiré, il est nécessaire que la bande annulaire donnée par le laminage continu atteigne toujours exactement la circonférence finale désirée. Ce résul-
<Desc/Clms Page number 4>
tat est obtenu en associant au laminoir en porte-à-faux un anneau calibreur qui arrête le laminage exactement à la limite voulue .
Ce procédé va être expliqué plus en détail à l'aide des dessins annexés : Les figures 1 et 2 représentent en plan et en coupe axiale une ébauche de départ obtenue par coulée en coquille.
La figure 3 montre l'opération qui sert à faire naître des fibres en direction axiale .
La figure 4 représente la pièce allongée axialement qui résulte de cette opération .
La figure 5 représente l'opération suivante, au cours de laquelle on coupe la couronne dont était munie l'ébauche et qui avait servi seulement pour exécuter l'opération de la figure 3 .
La figure 6 représente, partie en vue et partie en coupe, une ébauche annulaire découpée dans un tube en alliage léger, extrudé à chaud et présentant de ce fait des fibres orientées axialement .
La figure 7 représente l'opération du laminage continu effectuée sur une machine appropriée.
La figure 8 est une vue de côté de la bande obtenue par laminage suivant la figure 7 .
La figure 9 montre en coupe frontale l'appareil calibreur associé au laminoir pour le laminage en porte-à-faux ; la figure 10 le montre en vue latérale .
La figure 11 est une vue de face du dispositif calibreur ouvert après achèvement du laminage continu de la bande .
<Desc/Clms Page number 5>
La figure 12 montre d'une façon schématique la disposition croisée des fibres dans la bande obtenue .
Les figures 13 et 14 montrent deux phases.successives du façonnage destiné à former le profil de la bande .
La figure 15 représente le découpage du bord de la bande laminée .
Les figures 16 et 17 représentent l'opération de bordage.
Les figures 18 et 19 représentent deux profils de jantes différents que l'on peut obtenir par'ce procédé .
La figure 20 représente un autre genre de jante pouvant être réalisé par ce procédé .
En se référant particulièrement aux figures du dessin : 1 est une ébauche obtenue par fonderie ; elle présente une couronne 2 ; 3 est une filière (fig.3) dans laquelle, au moyen d'un poinçon 4, on réalise l'allongement de l'anneau 1 en utilisant la couronne 2 pour pousser cet anneau au travers de la filière l'a représente l'anneau étiré (fig.4) : sa texture présente déjà des fibres transversales, c'est-à-dire orientées suivant la direction axiale ; 5,6 sont des outils de coupe au moyen desquels on supprime la couronne 2 sur l'anneau 1 a monté d'une façon appropriée sur un mandrin rotatif 7 .
La figure 6 montre une ébauche de départ annulaire 8 possédant déjà des fibres de résistance orientées suivantla direction transversale ;"'tel serait le cas d'un anneau découpé dans un tube en alliage léger fabriqué par extrusion à chaud .
9,9 (fig.6) représentent les fibres engendrées dans l'anneau 8 suivant la direction transversale . La fabrication de l'ébauche par cohlée en coquille (utilisable dans le cas d'aluminium et de
<Desc/Clms Page number 6>
certains alliages) permet une installation plus simple que la fabrication par extrusion à chaud et découpage de tubes.
L'anneau 8 est ensuite introduit entre les galets 10, 11, montés sur une machine appropriée et appuyés l'un contre l'autre par une force suffisante ; ils produisent l'étirage d'une portion de l'anneau 8 interposé . La rotation des galets 10, 11, commandés d'une façon appropriée, produit une rotation suivant la direction cireonférencielle et l'anneau 8 dans ses transformations successives 8, 8', 8", va en diminuant d'épaisseur tout en augmentant continuellement de diamètre jusqu'au diamètre final désiré.8a (fig. 7) ; sur la figure 8, on voit en 12, 13, deux outils servant à découper les bords de la bande 8a . Le laminage qui vient d'être décrit a donné naissance, en effet, à des bords irréguliers avec des commencements de crevasses .
Dans la figure 9, on voit en 14,15, deux demianneaux articulés l'un sur l'autre en 16 ; 17,17 désignent de petits rouleaux tournant sur des axes fixés sur les anneaux 14,15 ; ces rouleaux font saillie dans le profil interne des demi-panneaux 14,15 . Ces pièces forment un dispositif calibreur ayant le rôle important de limiter le laminage à la valeur préalablement choisie . Ce dispositif est complété par un anneau interne 18 de préférence en acier, guidé en 19 et interrompu en 20, 20' dans la zone voisine des galets lamineurs 10, 11 . Par rapport à l'anneau 18 l'anneau composé 14,15 agit comme anneau de retenue.
L'interruption de l'anneau 18, au voisinage des galets lamineurs, permet l'introduction de l'ébauche de départ 8. Ensuite la rotation continue de l'ébauche entre les galets lamineurs réduit progressivement son épaisseur en augmentant son diamètre jusqu'à ce que la pièce obtenue s'appuie par sa
<Desc/Clms Page number 7>
paroi externe sur la paroi interne de l'anneau 18, atteignant ainsi exactement la dimension préalablement fixée. A ce moment, la rotation des galets lamineurs 10,11, sera arrêtée à la main ou automatiquement . L'arrêt automatique des galets lamineurs 10,11, peut être obtenu de la manière suivante : lorsque l'ébauche 8 successivement élargie en 8', 8", 8"' vient à s'appliquer par sa surface externe sur la,paroi interne de l'anneau calibreur 8, son contact avec celui-ci crèe un frotte- ment qui tend à faire tourner l'anneau 18.
Dès que cetterotation commence, une dent ou un plan incliné 32 actionne le dispositif d'arrêt des galets lamineurs 10,11, par l'intermédiaire d'une commande 33. Cette commande pourra être purement mécanique ou - être en partie électrique . Dans ce cas, il suffira de monter à l'emplacement de la commande 33 un contact fermant un circuit électrique ,
L'anneau 18 pourra être ramené en position d'attente au moyen d'une butée en saillie 21 traversant une fente 22 de l'anneau 14 et sur laquelle agit un ressort 23 de rappel fixé en 24 à l'anneau 14. Les petits rouleaux 17,17, facilitent les déplacements de l'anneau 18 et par suite le fonctionnement de l'arrêt automatique .
Après l'arrêt du mouvement de rotation de la paire de galets lamineurs 10 et 11, l'anneau 15 peut être basculé dans la position indiquée sur la fig.ll et l'anneau interne 18 peut être écarté de façon à permettre la sortie de la pièce laminée 8a .
La figure 12 montre sur la pièce ainsi obtenue les
<Desc/Clms Page number 8>
fibres transversales 9,9;croisées avec les fibres 9a, 9a circonférencielles . On a produit une bande plate, résistante dans toutes les directions .
Dans les figures 13 et 14, les galets 24, 25,26, 27, servent à façonner la bande 8a placée sur le siège annulaire 28, monté sur un arbre rotatif 29 .
Le profil des galets 24, 25,26, 27, est choisi suivant la forme définitive que l'on veut donner au profil de la jante .
La figure 15 représente schématiquement la phase de découpage du bord vif . Le découpage effectué par l'outil de coupe 31 est suivi d'un enroulement au moyen des rouleaux 30.
Les opérations représentées sur les figures 13,14 et 15 peuvent être exécutées au moyen de moules et contremoules rotatifs ou à l'aide de galets profilés ; elles peuvent être remplacées par un pressage sur la machine avec tout outillage approprié ; enfin elles peuvent être effectuées suivant la méthode usuelle au moyen de paires de galets,profilés, l'un mâle et l'autre femelle .
Les figures 16, 17, 18,19, 20 montrent quelques profils de jantes qui peuvent être obtenus par ce procédé.
Il est entendu que ce ne sont là que des exemples particuliers pris dans une série qui peut être beaucoup plus étendue.