" Procédé et dispositifs pour la fabrication de corps creux en métal et corps creux ainsi produits" métal et corps creux ainsi produits ".,
L'invention est relative à un procédé pour la.fabri- cation de corps creux et notamment de douilles et cnncerne aussi les dispositifs capablés d'appliquer ce procédé ainsi que les corps creux ainsi obtenus..
Le but de l'invention est de réaliser,, à l'encontre des procédés connus, un moyen échappant aux nombreux inconvé- @ nients et aux difficultés considérables qui résultent de la substitution de l'acier au laiton dans la fabrication indus-. trielle de corps creux, respectivement de douilles de petit o et de gros calibres.
Ces inconvénients et difficultés sont divers.
.Les principaux sont substantiellement comme suit :
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- la plus grande résistance de l'acier par rapport au laiton nécessite, dans les procédés usuels, des puissances relative- ment considérables; , - le coefficient d'allongement étant inférieur à celui du laiton, il en résulte une réduction sensible de la longueur des passes, c'est-à-dire une augmentation du nombre de celles- ci, d'où également une augmentation du nombre des traitements thermiques à des températures plus élevées; - la nécessité d'utiliser des aciers sphéroidisés obtenus grâce à un long traitement de recuit isotherme en zone perlitique fait dépendre le succès de cette opération délicate et coû- teuse, dont les résultats ne sont pas nécessairement stables, même en partant d'acier calmé à l'aluminium;
- l'obligation de traiter les flans, godets et passes soit à la phosphatation, soit à un cuivrage, genre "couprodène" à chaque opération, constitue une sujétion supplémentaire.
Ces différents inconvénients s'ajoutent encore à ceux venant des difficultés dans le choix des aciers et dans la complexité, la lenteur et le coût relativement élevé des moyens industriels mis en oeuvre.
Le procédé, objet essentiel de la présente invention, a pour but d'éliminer systématiquement tous ces inconvénients, en réalisant des corps creux, respectivement des douilles, par des moyens relativement très simples, des presses à puissance rela- tivement très réduite et dans des conditions économiques excep- tionnelles.
Le procédé de l'invention part d'un tube en acier dûment calibré; réalise une pré-ébauche d'une manière absolument inédite et transforme ladite pré-ébauche par forgeage, respecti- vement par refoulement, en une ébauche comportant le corps tubulaire proprement dit et le culot éventuellement pourvu de son bourrelet.
La pré-ébauche est réalisée en plissant uniformément le tube calibré sur une partie de sa longueur, ladite partie
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plissée constituant une préparation idéale pour le formgeage respetivemetn le refoulement ultérieur, en vue d'amener ladite pré=ébauche à l'état d'ébauche.
Dans une forme préférée de réalisation, le procédé elle l'invention consiste donc substantiellement à partir d'un tube généralement en acier dûment calibré; à soutenir ce tube périphériquement sur une partie de sa longueur et à le soumettre à un effort de pression longitudinale,de manière à refouler, en la plissant, la partie non soutenue du tube, réalisant ainsi la pré-ébauche; ladite partie plissée est ultérieurement forgée, respectivement refoulée à chaud.réalisant ainsi l'ébauche proprement dite comportant le corps creux, le culot et éventuel- lement le bourrelet.
La partie du tube à maintenir intacte est soutenue inté- rieurement et extérieurement. La pré-ébauche est réalisée à froid et la transformation de celle-ci.en ébauche est réalisée à chaud. De préférence, pendant l'opération de forgeage, res- pectivement de refoulement, seule la partie plissée du tube sera chauffée à la température de forge.
En vue d'appliquer ce procédé, on pourra faire usage de tous genres de presses et de tous moyens de chauffage appropriés aux conditions prérappelées dudit procédé. D'une manière géné- rale cependant le chauffage de la partie plissée se fera électri- quement en introduisant ladite partie plissée, comme résistance, dans un circuit électrique approprié. De préférence aussi, la fermeture du circuit électrique par ladite partie plissée faisant office de résistance se fera en deux phases distinctes, la première assurant un contact franc entre ladite partie plissée et les pièces adjacentes du circuit électrique et la deuxième assurait la fermeture du circuit électrique proprement dit.
Lescaractéristiques essentielles tant du procédé que des dispositifs appropriés ressortiront davantage de l'examen plus détaillé ci-après, lequel se réfère aux dessins Annexés
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dans lesquels: les figures 1 à 4 schématisent en demi-coupe radiale et en demi-vue en élévation; les quatre stades successifs du procédé, respectivement le tube en acier calibré de départ, la pré-ébauche, l'ébauche et la douille terminée.
Les figures 5, 6 et 7 schématisent, dans trois positions caractéristiques, le dispositif pour la transformation-du tube en pré-ébauche.
Les figures 8, 9 et 10 schématisent dans trois positions caractéristiques, le dispositif pour la transformation de la pré-ébauche en ébauche.
Comme schématisé aux figures 1 à 4 on part d'un tube en acier 1, dûment calibré, dont la longueur est déterminé par la masse de métal nécessaire pour la formation du corps creux envisagé ; cetube 1 soutenu sur une partie de sa longueur, est soumis à un effort axial de manière à produire le plissage 2 de la partie non soutenue du tube réalisant ainsi la pré- ébauche 3 ladite partie plis'sée 2 étant chauffée à températu- re convenable, est forgée, respectivement refoulée, de manière à produire.le culot 4 éventuellement pourvu du trou central 5 constituant ainsi l'ébauche 6;
celle-ci est ensuite mécanisée de toute manière appropriée pour réaliser finalement le corps creux, respectivement la douille 7
Pour transformer le tube 1 en pré-ébauche 3 on peut, par exemple, faire usage du dispositif schématisé dans ses éléments essentiels aux figures 5, 6 et 7. Ce dispositif est, - par exemple, constitué, dans ses parties essentielles, par un mandrin 8 parfaitement calibré, dont le diamètre est égal au diamètre intérieur du tube, avec une tolérance suffisante pour permettre à ce dernier d'y prendre appui pratiquement sans jeu.
Ledit mandrin 8 est prolongé par une tête 9 engagée dans l'alésage 10 d'une virole 11 Ledit alésage a un diamètre prati-
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quement identique au diamètre extérieur du tube calibre 1 et la profondeur dudit alésage est plus grande que la largeur de ladite tête 9de manière à laisser subsister un,espace annulaire 12 dans lequel peut s'engager le bout correspondant dudit tube 1.
La tête .2 du mandrin est solidaire d'un piston
13 auquel est solidarisée ladite virole 11 par le fait que celle-ci présente une nervure annulaire intérieure 14 engagée dans un décolletage approprié 15 Ledit piston 13 est engagé à frottement doux dans un cylindre -- fixe 16 où sont ménagés des espaces libres 1Z-18. permettant un certain mouvement axial dudit piston 13 et, par'conséquent aussi, du mandrin 8 dans des limites prédéterminées, ces éléments mobiles étant sollicités en permanence par un ressort de rappel 19 prenant appui enre ledit piston 13 et ledit cylindre 16.
La course limite de rappel dudit piston 13 est elle-même limitée par une butée périphérique 20 dont le fond présente une ouverture 21 de grand diamètre permettant le libre passage de la virole 11 solidaire des mouvements axiaux du mandrin 8 et du piston 13 Dans le prolongement des organes supports ainsi réalisés est disposé le dispositif complémentaire formé d'un manchon 22 dont le diamètre intérieur est égal au diamètre de l'alésage 10 et dont la longueur est égale à la longueur de la partie saillante du mandrin 8 par rapport audit alésage 10. Ce manchon 22 est soli- daire de la matrice 23 qui le prolonge.
L'alésage de cette matrice 23 présente un diamètre égal au diamètre du' tube après plissage et sa longueur est au moins égale à la longueur du tronçon de tube à plisser, ajoutée de la longueur de la tête 24 du poinçon 25 Ladite tête 24 est en forme de cuvette et est fermement solidarisée audit poinçon 25 d'une telle maniera que celui-ci.fasse légèrement saillie au centre de ladite tête,réalisant ainsi une protubérance 26. dont la section est décroissante à partir de la base vers le bout libre.
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Le fonctionnement de ce dispositif est comme suit : au départ les deux groupes d'organes, mâles et femelles, sont mutuellement écartés et un tube calibré 1 est ajusté sur le mandrin 8 de manière à en introduire une extrémité dans le logement annulaire 12, puis les deux groupés d'organes sont rapprochés, par exemple, par le déplacement axial du deuxième groupe vers le premier fermement immobilisé.
On obtient ainsi, comme schématisé à la figure 6, que ledit tube 1 fermement soutenu vers l'intérieur et vers l'extérieur, sur toute la longueur à maintenir intacte, se trouve libre et en porte-à-faux dans la matrice 23 en contact avec la tête 24 du poinçon 25 Ensuite, le mouvement de rapprochement des deux groupes d'orga- nes étant poursuivi, on obtient, comme schématisé à la fig 7, en que, tout/étant maintenu 8 froid, ledit tube 1 sur ledit tronçon libre est régulièrement plissé en deux et ladite partie plissée est prolongée par une calotte 26 produite par contact avec la tête 24 du poinçon 25 La pré-ébauche 3 est ainsi ter- minée et il suffit d'écarter à nouveau les deux groupes d'orga- nes dudit dispositif pour libérer instantanément ladite pré- ébauche.
Celle-ci peut maintenant être transformée en ébauche dans un dispositif de forgeage, respectivement de refoulement, par exemple du type dont les éléments essentiels sont décrits , ci-après et sont schématisés aux figures 8 à 10.
Ce dispositif peut également, comme le précédent, être constitué de deux groupes d'organes. Le premier comporte un mandrin 27 dont le diamètre est sensiblement le même que le diamètre intérieur du tube et ce mandrin est prolongé par une tête 28 fixée en bout d'une tringle axiale 29 Ladite tête, comporte une protubérance centrale 30 La longueur du mandrin
27 additionnée de la longueur de la tête 28 est égale à la -partie tubulaire de la douille.
Ledit mandrin 27 est fixé, par
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exemple par vissage, dans une bague 31 logée dans le fond d'un pot 32 Le mandrin 27 et la tête 28 sont logés dans un envelop- pement 33 dont le diamètre intérieur est sensiblement le même que le diamètre extérieur du tube, de manière à laisser subsis- ter un espace annulaire 34 pour pouvoir y introduire la partie tubulaire de la pré-ébauche et soutenir J.adite partie tubulaire sur toute sa longueur, intérieurement et extérieurement. Ledit enveloppement 33 est prolongé par une matrice de forgeage 35 dont le diamètre intérieur est égal au diamètre du culot présent par l'ébauche. Le mandrin 27 est seul conducteur grâce à une isolation judicieuse de l'ensemble décrit et susceptible d'être inséré dans un circuit électrique approprié.
La matrice est solidarisée à l'enveloppement ±± et au pot 32 par une baue vissable 36 Le second groupe d'organes est constitué par un poinçon de forgeage 27 prolongé par un piston 38 capable de coulisser, sur une faible distance prédéterminée, dans un cylindre 39 et rappelé en permaenc par un ressort 40 contre une bague d'arrêt 41 Les espaces libres 42,43 délimitent la longueur de la course dudit piston 38 respectivement dudit piston de forgeage 37
Le fonctionnement de ce dispositif est comme suit: au départ les deux groupes d'organes sont mutuellement écartés et la pré-ébauche 3 est fixée sur le mandrin 27 et la. tête 28, d'une telle manière que le corps tubulaire de ladite pré-ébaiche soit parfaitement soutenu intérieurement et extérieurement.
Ensuite, les deux groupes d'organes sont mutuellement rapprochée. par exemple, par déplacement axial du poinçon de forgeage, le premier groupe d'organes étant maintenu immobile. Pendant la première partie de ce mouvement de translation, le circuit électrique est maintenu ouvert.
La tête du poinçon de forgeage :iL entre en contact avec le fond du culot de la pré-ébauche 3 et, par.la compression du ressort de rappel 40, il s'établit,
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avant la fermeture du circuit électrique, sous une pression relativement forte, un contact franc entre ledit poinçon de forgeage 37 et le fond du culot de la pré-ébauche 3 C'est dans ces conditions qu'est fermé le circuit électrique dans lequel se trouvent automatiquement insérés la tête de forgeage 37 la partie plissée ± de la pré-ébauche et le mandrin 27;
lorsque ladite partie plissée est à température de forgeage,.le poinçon de forgeage 37 poursuit son mouvement axial de translation et façonne par forgeage, respectivement refoulement, ladite partie plissée 2 dans la matrice 35 jusqu'à obtention du culot d'ébau- che 4-±. Ensuite, le circuit électrique est ouvert,le poinçon de-forgeage est retiré et l'ébauche 6 est éjectée par suite du mouvement axial de la tringle 29 solidaire de la tête 28 formant éjecteur.
On a ainsi réalisé l'ébauche 6, par exemple telle. que représentée à la figure 3 ou de toutesautresconformation et dimensions, Il suffira de passer ensuite à la mécanisation, par les moyens traditionnels au prorata des exigences des pièces creuses à réaliser.
La figure - représente une douille 2 ainsi produite.
Il va de soi que les- moyens décrits ne limitent pas l'invention et que la partie électrique non spécialement décrite pourra appliquer tous les moyens, procédés et dispositifs con- nus pour assurer un circuit, opportunément ouvert et fermé, dans lequel la partie plissée de la pré-ébauche intervient comme résistance et, par ce moyen, est susceptible d'être rapidement et économiquement portée à la température de forge.
L'invention's'étend évidennnent à toutes les pièces creuses produites par application dudit procédé et présentant, par le fait même, les caractéristiques et avantages qui en résultent.
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1-procédé pour la fabrication de corps creux, par exemple do douilles, caractérise oin ce qu'il consiste à partir d'un tube généralement cn acier douent calibre;
ce tube,
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périphériqucment soutenu sur une par Lie dc sa longueur, est transforme en une pré-ébanche par lui effort d pression longitudinale conditionne de maniere à refouler en la plissait; la partie non soutenue du tube, la partie plissée étant ulté
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rieurertcnt forgée, respectivement rocouiée à çfH1U.d, raliwc. it ainsi une ébauche comportant la partie creuse proprement dite, le culot et éventuellement le bourrelet.
2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on part d'un tube en acier calibré aux diamètres intérieur et extérieur exacts de la pièce creuse à réaliser et dont la longueur est déterminée par la masse nécessaire pour constituer la pièce creuse à exécuter, ce tube étant, sur la longueur de la partie creuse de la pièce à réaliser, soutenu, à la fois, par un mandrin intérieur et par un manchon extérieur, l'autre partie du tube se prolongeant dans une matrice dont le diamètre extérieur est plus grand que le diamètre extérieur du tube, la poussée axiale étant appliquée sur cette dernière partie du tube.
3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube 'en acier dûment calibré est utilisé tel que venant d'étirage sans recuit ni apprêt quelconque.
4.- Procédé selon les revendications précédentes, carac- térisé en ce que l'effort de poussée longitudinale est réalisé sur la partie non soutenue du tube d'une telle manière que le bout libre dudit tube porte sur un élément concave dont le fond est éventuellement pourvu d'une partie proéminente formant butée au prorata de la forme à donner à la partie correspondante de la pré-ébauche et, ultérieurement, de l'ébauche.
. 5..- Procédé selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que l'effort de poussée longitudinale ést
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appliqué exactement dans l'axe du tube et quo la surface de contact entre le bout adjacent du tube et l'organe de poussée est parfaitement symétrique d'une telle manière qu'on réalise un plissage régulier du tronçon de tube non soutenu, le bord libre dudit plissage étant orienté vers l'axe longitudinal du tube, réalisant ainsi une préparation idéale pour le forgeage, respectivement le refoulement'., ultérieur de ladite partie plissée dans la forme finale de, ., l'ébauche.
6. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube préalablement préparé'par plissage d'une partie de sa longueur est chauffé au moins dans sa partie plissée et ultérieurement forgé, refoulé ou traité de toute autre manière en vue d'amener ladite partie plissée dans toute forme désirée, la partie creuse tubulaire proprement dite restant inchangée.
7.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le tube partiellement plissé est chauffé sur toute la longueur plissée, cependant que la partie tubulaire est dûment soutenue pendant que la partie plissée est disposée dans une matrice dans laquelle ladite partie plissée est soumise à un effet de forgea' de refoulement ou autre en vue de donner à cette partie du tube la forme de la partie correspondante de l'ébauche à réaliser.
8.- Procédé selon les revendications 1 et 7, caractérisé en ce que le tube dûment soutenu sur une partie de sa longueur est inséré comme résistance électrique dans un circuit d'aliinen- tation tel qu'au moins la partie plissée dudit tube soit rapi- dément portée à la température de forgeage.
9.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que, seule, la partie plissée est chauffée.
10 Procédé selon les revendications 1 et 9, caractérisé. en ce que le tube partiellement plissé et dûment soutenu inté- rieurement et extérieurement sur sa partie non plissée est
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introduit conune résistance dams un circuit électrique en deux phases distinctes, l'une préalable à la connexion électrique proprement dite est conditionnée de manière à assurer un contact mécanique franc entre ledit tube et les éléments adja- cents fermant le circuit et la seconde assurant l'amenée du courant électrique, évitant ainsi les inconvénients pouvant provenir de contacts défectueux et notamment d'extra-courant de rupture.
Il.- Procédé selon une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que le chauffage du tube partiel- lement plissé s'effectue virtuellement à l'abri de l'atmosphère ambiante, évitant ainsi l'oxydation superficielle de la pièce forgée, respectivement refoulée.
12. - Procédé selon.!l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plissage est préalablement enduit d'un lubrifiant approprié de manière à coopérer;, pendant l'opération de forgeage, à préserver la pièce contre tout contact avec l'air ambiant en vue de favoriser la protection de ladite pièce pendant son chauffage à la température de forge contre toute oxydation.
13. - Procédé pour la fabrication de douilles, selon une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste substantiellement à partir d'un tube généra- lement en acier dûment calibré aux diamètres intérieur et exté- rieur du corps de la douille à produire, la longueur du tube étantdéterminée par la masse de métal nécessaire pour l'exécu- tion de ladite douille avec son culot et son bourrelet; à supporter ce tube intérieurement et extérieurement sur une longueur égale à celle de la partie creuse de la douille à réaliser; à appliquer sur le bout non soutenu du tube un effort de poussée longitudinale provoquant à froid le plissage régu- lier du,tube concomitamment à une réduction de sa longueur et à un repliage du bord périphérique vers l'intérieur;
à intro- duire ultérieurement le tube ainsi partiellement plissé, comme
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résistance électrique, dans une presse munie d'un outillage conditionne d'une telle manière qu'il puisse supporter inté- rieurement et extérieurement la partie de tube non plissée la partie plissée étant enclavée dans une matrice dont la forme est appropriée au culot de douille à réaliser;
à établir tout d'abord un contact mécanique franc entre le tube ainsi condi- tionnc et les éléments adjacents, puis à fermer le circuit électrique au-travers dudit tube ainsi immobilisé en tout ou en partie et, enfin, à exercer sur la partie plissée et adéquate- ment chauffée du tube un effort suffisant pour en produire, par forgeage, respectivement par refoulement, la transformation morphologique telle qu'après cette opération on obtient une ébauche de douille complète avec son culot et son.bourrelet.
14 Pré-ébauche préparée en vue de la réalisation par forgeage, refoulement ou toute autre opération appropriée, d'une ébauche de douille avec son culot'et son bourrelet, caractérisés en ce qu'elle se présente sous la forme d'un tronçon de tube parfaitement calibré prolongé par un tronçon de tube régulièrement plissé sur toute sa périphérie.
15 Elément tubulaire préparé en vue de la réalisation par forgeage, refoulement ou toute autre opération'appropriée, d'une ébauche de douille avec son culot et son bourreiet, carac- térisé en ce qu'il 'se présente sous.la forme d'un tronçon de tube parfaitement calibré prolongé par un tronçon de tube régulièrement plissé sur toute sa périphérie, le bord libre de ladite partie plissée étant replié, respectivement courbé, vers l'intérieur, c'est-à-dire vers l'axe longitudinal du tube en vue de faciliter l'opération ultérieure de forgeage ou de refou- lement pour réaliser le culot avec éventuellement le bourrelet caractéristique de la douille.
16.- Ebauche de douille, caractérisée en ce qu'elle est réalisée.par l'application du procédé conforme à une ou plusieurs des revendications 1 à 13.
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17.- Ebauche de douille, caractérisée en ce qu'elle est exécutée à partir d'un élément tubulaire conforme à la revendi cation 14 ou 15.
18.- Douille, caractérisée en ce qu'elle résulte de l'application d'une ou de plusieurs des revendications précéden- tes.