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Procédé pour le travail mécanique à froid du mata'!.
La présente invention se rapporte à un procéda pour former des objets creux en partant d'ébauches de feuilles de métal.
Le terme "creux" employé ici doit être compris comme s'appliquant à un article de forme tronconique, par exemple de forme analogue à un mégaphone, et s'étend à un objet de forme générale hémisphérique tel qu'une coupelle ou à un article en forme de trompe ou de forme générale tubulaire. En outre le terme s'appliqué à un article dont une partie a la forme ci- dessus. D'autre part le terme "feuille métallique" comprend une plaque ou des éléments analogues à des feuilles ou des plaques, ,même s'ils sont obtenus par coulée, forgeage, soudage ou analogue.
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L'invention concerne un proceédé pour le formage d'arti- cles ayant des côtés dont l'épaisseur décroît progressivement et qui n'ont apparemment jamais été réalisés jusqu'à maintenant par travail à froid avec un galet.
Suivant la présente invention, le procédé comprend la manière de supporter l'ébauche sur un outil ou broche et tandis que l'outil ou broche et l'ébauche tournent, de faire suivre à un galet une trajectoire incurvée de manière à déplacer axia- lement le métal de l'ébauche pour que l'épaisseur des côtés formés, mesurée à n'importe quel point de la longueur des côtés dans un sens parallèle à l'axe de rotation, soit égale à l'épais- seur initiale de l'ébauche.
L'amincissement peut être uniforme ou non uniforme et la direction être vers l'extérieur ou vers l'intérieur par r@@@port à l'embouchure de l'objet. Le procédé de l'invention est caracté- risé en ce que, une ébauche étant supportée sur une broche pré- sentant une surface courbe de révolution, la broche et l'ébauche sont entraînées en rotation et le métal de l'ébauche est déplacé axialement en contraignant un galet à suivre une courbe qui est identique à la courbe de la surface de la broche mais axialement décalée par rapport à celle-ci d'une quantité égale à l'épaisseur originale de l'ébauche. En utilisant une broche ayant une courbe définie par une formule propre à l'invention on peut former un article ayant des côtés à amincissement uniforme.
Le procédé ci-dessus est particulièrement applicable pour former une roue d'automobile du type à disque. De telles roues présentent généralement une portion centrale plane qui est ouverte pour recevoir le moyen. La section du disque autour du trou central est cambrée pour constituer un centrage du tambour de
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frein at 1 diiqu- se courbe vers 1-lir-.,-tteri,eur a?p'c une jante firée 1 son r;()l1rt(Jur. Il est préférable dans .me '012t auto'-.1objle aune
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la portion courbée vers l'extérieur présente une épaisseur dé- croissante et le procédé de l'invention convient pour cette réa- lisation.
L'invention concerne le travail à froid d'ébauches métalli- ques ou analogue en objets finis ou semi-finis par un procédé com- prenant une ou plusieurs des caractéristiques de fluage ou écou- lement du métal à grande vitesse, des pressions opératoires éle- vées de manière à élargir le domaine d'opération, une précision exceptionnelle du travail et du fini de surface du produit et une grande souplesse par rapport à la variété et aux dimensions des objets à fabriquer, avec en outre la production d'objets à parois inclinées mais également d'objets ayant une épaisseur de paroi variable,qui peut varier en direction, en degré et en type de décroissance de l'épaisseur.
L'invention s'étend en outre aux objets conformes à ceux obtenus par application dudit procédé ou procédé similaire.
La description qui. suit est faite avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
Les figures 1 à 7 représentent la façon de former des objets creux suivant le procédé de l'invention.
Procédés de l'invention.
Un procédé est connu pour le formage d'objets creux par travail à froid. Comme on le voit dans la fig.l, ce procédé s'applique à une ébauche plane 1200 d'épaisseur uniforme qui est serrée par une contre-tête 1201 sur une broche de forme tronconique 1202. L'ébauche est entraînée en rotation et un galet 1203 est utilisé pour déplacer axialement l'ébauche vers la forme désirée pour l'objet creux 1204. Le galet se déplace suivant un parcours fixe parallèle à la surface de la broche.
En utilisant un tel procédé le galet est déplacé suivant un parcours qui est parallèle à la surface de la broche de manière à ce qu'on provoque un déplacement réellement axial. Par exemple,
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si on suppose que l'ébauche est faite de couches parallèles 1203 (fig. 2) qui sont perpendiculaires aux surfaces de l'ébauche, le déplacement vraiment axial sera obtenu si ces couches sont dé- placées par le galet de telle sorte qu'elles restent parallèles entre elles. Un déplacement vraiment axial est souhaitable en rai- son de la facilité avec laquelle un objet peut être ainsi formé et en raison de certaines qualités de l'objet fini données par l'orientation de la structure granulaire.
Un déplacement vraiment axial ne peut pas être obtenu par le procédé ci-dessus si le galet se déplace dans une direc- tion non parallèle s'éloignant de la surface de l'ébauche parce que une partie du métal de l'ébauche ne sera évidemment pas dé- placée ou travaillée. Si le galet se déplace suivant une direc- tion non. parallèle se rapprochant de la surface de l'éba@@@e le métal peut être forgé ou écroué mais non réellement déplacé.
Tandis que l'écrouissage peut être effectué dans une opération à chaud, il est pratiquement impossible de le réaliser en appli- quant les techniques ci-dessus en raison de problèmes de paliers de support pour résister à la force nécessaire. Ainsi il appa- raît que le procédé ci-dessus ne peut être appliqué pour obtenir par déplacement axial des objets creux ayant des cotés d'épais- seur croissante ou décroissante.
Par contré l'invention concerne un procédé permettant l'obtention de tels objets malgré le fait que le galet est amené à suivre un parcours qui n'est pas parallèle à la surface de la broche..
Dans la figure 3, une broche 1204 présente une sur- face de révolution 1205 définie par une courbe 1206. La portion avant ou tête de la broche comporte une surface plane circulaire 1207. Une ébauche 1208 qui peut être plane ou en coupelle, est maintenue sur la broche par exemple par une contre-tête 1209, la surface intérieure 1208a, de l'ébauche s'engageant avec la
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surface 1207, tandis que la surface extérieure 1208b est engage avec la contre-tête. La périphérie de la surface 1207 forme un cercle dont le centre coïncide de préférence avec l'axe de rotation 1210. Egalement la surface 1207 est disposée perpendi- culaire à cet axe.
Ainsi l'ébauche se trouve placée perpendicu- lairement à l'axe 1210.
La courbe 1206 est tangente à un plan contenant les sur- faces 1207 et 1208a en un point 1211. La courbe est constituée par un nombre fini ou infini d'arcs ayant chacun un ràyon de plus en plus grand en s'éloignant de l'axe de la broche (rayons 1212).
En d'autres termes la courbe 1206 a un rayon de courbure qui augmente à mesure que la courbe s'éloigne de l'axe de la broche.
La surface de la broche est formée par la révolution de la courbe 1206 et est symétrique autour de l'axe 1210.
Il est à remarquer qu'une portion quelconque de la sur- face 1205, la portion 1216 par exemple, comporte une infinité de courbes (par exemple 1217 et 1218) dont les centres sont dans un cercle (représenté -par la ligne pointillée 1219) coaxial avec et perpendiculaire à l'axe 1210.
. Lorsque l'ébauche est montée sur la broche comme décrit, un galet 1220 déplace le métal en commençant en un point 1221 qui est dans le plan contenant la surface extérieure 1208b.
Le point 1221 est axialement distant du point de tangence 1211 de l'épaisseur originale T de l'ébauche et radialement distant de l'axe 1210 de la même distance radiale que le point 1211.
L'ébauche est alors entraînée en rotation et le galet est amené à suivre une courbe de travail 1222 pour déplacer le métal de l'ébauche et former l'objet 1223. La courbe de travail 1222 est identique à la courbe de surface 1206 et est tangente à la surface 1208b ou à son plan au point 1221.
Lorsque le galet se déplace à partir du point de départ 1221 vers un point d'arrêt quelconque 1224, un déplaceront vraiment axial se produit parce que les couches 125-1225 restent parallèles
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entre elles. Ainsi l'épaisseur de l'objet fini, mesurée le long d'un point quelconque dans une direction parallèle à l'axe 1210, reste égale à l'épaisseur originale de l'ébauche.
Il est à remarquer que l'épaisseur 1226-1226 de l'objet fini, mesurée dans une direction normale à la courbe de surface 1206, décroît progressivement. Cela est obtenu en obligeant le galet à suivre une courbe de travail qui est identique à la courbe de surface mais décalée axialement par rapport à celle-ci d'une'quantité égale à l'épaisseur originale de l'ébauche.
Ainsi, en appliquant le procédé de l'invention on met à profit les avantages du déplacement axial et on peut former rapi- dement et facilement un objet creux. Un objet analogue à celui re- présenté fig. 3 convient pour les roues d'automobiles du type à disque. Le centre de l'objet peut être ouvert pour recevoir le moyeu de roue, tandis que la portion autour du centre peut être cambrée pour fournir-un centrage pour les tambours de freins. On peut réaliser une telle forme par des opérations usuelles de for- mage à la presse avant ou après le formage de l'objet ou bien l'opération de cambrage peut être effectuée en munissant la tête de la broche d'une forme convenable et amenant le galet à déplacer le métal de manière à tourner cette forme.
La portion extérieure de l'objet peut être forcée par pressage, usinage ou soudage ou autres opérations pour obtenir la jante.
Il y a lieu également d'observer qu'un objet de'forme tronconique avec parois inclinées dans leur épaisseur peut être formé à partir de l'objet représenté fig.3 par une opération ulté- rieure de presse pour aplatir les parois.
Avant de poursuivre il est utile de préciser que le terme "épaisseur originale" de l'ébauche est employé pour désigner l'epaisseur de l'ébauche mesurée entre les surfaces intérieure et extérieure de l'ébauche dans une direction générale parallèle à l'axe de la broche et située au commencement de la portion de l'ébauche destinée à être déformée en cône. Par exemple dans la
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fig.3 1?épaisseur originale est mesurée entre les points 1211 et
12,21.
L'ébauche 1208 est représentee comme ayant une épaisseur uniforme. Cependant il peut se faire dans certains cas que l'épais- seur ne soit pas uniforme. Par exemple la portion de l'ébauche qui est serrée entre la contre-tête et la surface 1207 peut avoir une épaisseur plus grande que la portion extérieure à la zone de serrage. Egalement il peut se produire des cas où l'épaisseur de l'ébauche n'est pas uniforme à l'extérieur de la zone de serrage.
Bien que dans le mode de réalisation décrit ci-dessus la broche est constituée de telle sorte que la courbe de surface 1206 est tangente au point 1211, la broche peut être telle, que la courbe de surface coupe au point 1211. Dans ce cas un galet est déplacé de manière analogue à ci-dessus décrit, c'est-à-dire de telle sorte que sa courbe de, travail soit déplacée axialement par rapport à la courbe de"surface d'une. quantité égale à l'épais- seur de l'ébauche.
La relation représentée dans la fig. est celle dans le cas où la courbe de surface 1206' et la courbe de travail 1222' coupent des plans perpendiculaires à l'axe 1210' aux points 1211' et 1221' (plans contenant respectivement les surfaces intérieure et extérieure d'une ébauche 1208'). Il est à remarquer que les tangentes 1227 et 1228 aux points 1211' et 1221' forment des angles égaux 1229 et 1230 respectivement avec les plans contenant ces points.
La broche peut également être construite de telle sorte que la courbe de surface est un arc de cercle, c'est-à-dire que le rayon de courbure reste constant lorsque la courbe de surface s'éloigne de l'axe de la broche. La courbe peut être du type tangente ou du type sécante comme dit plus haut. En outre la cour- be peu avoir des changements de direction. Dans chacun de ces
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cas le alet est dépincé de la Jle"le .1"lanière que celle nentionne.
En outre il apparaît que la surface 1207 peut ne conte-
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nir qu'une faible surface telle que la tête de broche soit prati- quement réduite à un point. Les mânes principes restent encore applicables à ce cas.
La description qui précède s'applique à la fabrication d'objets creux ayant des côtés à amincissement non uniforme.
De tels articles peuvent cependant être fabriqués comportant des côtés à amincissement uniforme. Dans la figure 5, une broche 1231 présente une surface courbe de révolution 1232 définie par une courbe 1233. La tête de broche présente une surface plane en forme de disque 1234 dont le plan est perpendiculaire à l'axe de broche 1235. La courbe 1233 est tangente à la surface ou plan en 1236.
X-X représente 1-1-axe des ordonnées de la courbe 1233. Il est parallèle à l'axe 1235 et contient le point 1236.
Y-Y est l'axe des abscisses de la courbe,!.233, la courbe est définie par l'opération suivante :
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x L -yi-2y . V2y -sin' Vl-2y x L 2 %/ 2y -sin-l, 2 1-2y Tl - 2 2 4j dans laquelle L est la longueur totale de la courbe y la distance le long de l'axe des abscisses. x la distance le long de l'axe des ordonnées.
Avec une broche construite suivant cette formule un galet déplace l'ébauche 1237 en commençant en un point 1236' et suivant une courbe de travail 1238 qui est identique à la courbe de surface 1233 mais décalée axialement d'une quantité égale à l'épaisseur originale de l'ébauche. Les points 1236 et 1236' représentent l'épaisseur originale de l'ébauche et la courbe de travail 1238 est tangente au plan de la surface extérieure de l'ébauche au point 1236' . L'ob j et formé aura un côté qui présentera un amincissement progressif uniforme.
Il est à remarquer que l'ordonnée x x peut être à une distance quelconque désirée de l'axe de la broche de sorte que la surface 1234 est grande (fig.5), ou peut coïncider avec
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L'axe de sorte que la surface est relativement faible et réduite à un point.
En outre il est souligné que la courbe de surface 1233 peut être du type sécante (fig.6). Une broche 1239 a une courbe de surface 1240 qui est une portion de la longueur totale L, la courbe 1239 coupant le plan de la surface circulaire 1241 de la broche 1242. Un galet est amené à suivre la courbe de travail 1243, jusqu'à ce que la réduction désirée soit obtenue.
Dans chacun des modes de réalisation ci-dessus, que l'amincissement soit uniforme ou non uniforme, ou bien que la courbe soit du type tangente ou sécante, l'objet peut être formé sans emploi de mandrin.
La description ci-dessus concerne la formation d'un objet creux dont une face présente un amincissement décroissant en direction de l'embouchure de l'objet. La description Suivante concerne l'application du procédé au formage d'un objet dont une face va en épaississant progressivement en direction de l'em- bouchure.
Pans la fig.7, une broche 1245 ,a une surface courbe de révolution 1246 définie par une courbe 1247. La partie avant ou tête de la broche présente une'surf ace plane circulaire 1248. Une ébauche 1249 qui peut être plane ou cambrée en coupelle est main- tenue sur la broche-par une pièce de queue (non représentée), la surface intérieure 1249a de l'ébauche engageant la surface 1248 de la broche, tandis que la surface extérieure 1249b est engagée par la pièce de queue. La périphérie de la surface 1248 forme un cercle dont le centre coïncide avec l'axe de rotation 1250. La surface 1248 est perpendiculaire à cet axe.
La surface de la broche est formée pour ainsi dire par la révolution de la courbe 1247 et est symétrique autour de l'axe 1250.
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La courbe 1247 coupe un plan contenant les surfaces 1248 et 1249a, et la tangente 1251 au point d'intersection 1252 fait un angle 1253 qui est plus grand que 90 avec ce plan. La courbe 1247 est constituée par un nombre fini ou infini d'arcs, chacun .ayant un rayon décroissant dans une direction s'éloignant de la tête de la broche (rayons 1254-1254). En d'autres termes la courbe 1247 a un rayon de courbure qui décroît à mesure que la courbe s'éloigne de l'axe de la broche.
Il est à noter que n'importe quelle portion de la sur- face 1246, par exemple 1255 a un nombre infini de courbes (par exemple les courbes 1256, 1257) dont les centres sont sur un cercle (cercle pointillé 1258) coaxial avec une perpendiculaire à l'axe 1250.
Avec une ébauche montée sur la broche comme décria un galet déplace le métal de l'ébauche en commençant en un point 1259 qui est dans le plan contenant la surface extérieure 1249b. Le point 1259 est distant du point 1252 de l'épaisseur originale T' de l'ébauche et distant radialement de l'axe 1250 de la même quantité que le point 1252. L'ébauche tourne et un galet est amené à suivre une courbe de travail 1260 pour déplacer le métal de l'ébauche en formant l'objet 1261. La courbe de travail 1260 est identique à la courbe de surface 1247 et coupe la surface extérieure 1249b, ou son plan au point 1259, La tangente au point 1259 fait un angle 1262 avec la surface 1249b qui est égal à l'angle 1253.
Lorsqu'un galet se déplace à partir du point de départ vers son point d'arrêt 1263, il se produit un déplacement réelle- ment axial parce que les couches 1234, 1234 restent parallèles entre elles. Ainsi l'épaisseur de l'objet fini, mesurée en un point dans une direction parallèle à l'axe 1250, reste égale à l'épaisseur originale de l'ébauche. Il est à remarquer que l'épais- seur du côte de l'objet présente un épaississement progressif dans la direction de l'embouchure de l'objet.
Bien que dans la description ci-dessus la broche est
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telle que la courbe de surface 1247 coupe un plan passant par la surface 1248, la broche peut être construite telle que la courbe , de surface soit normale à un plan passant par la surface 1248.
Dans une telle disposition le galet est déplacé de manière similaire c'est-à-dire que sa courbe de travail est décalée de la courbe de surface de l'épaisseur originale de l'ébauche.
Egalement la broche peut être construite de sorte que la courbe de surface soit un arc de cercle, c'est-à-dire que le rayon de courbure reste constant à mesure que la courbe s'éloigne de l'axe de la broche. Dans ce dernier cas la courbe de surface peut être du type tangent ou sécant. En outre la surface 1248 peut contenir une très petite surface telle que la tête de broche soit réduite à un point. Dans ce cas les mêmes principes décrits pour le déplacement du galet restent applicables.
Bien que la description des procédés de l'invention ait été faite à propos d'un seul galet, il est bien entendu qu'on peut utiliser plusieurs galets. Par exemple dans le cas de deux galets, leurs courbes de travail sont symétriques par rapport à l'axe de la broche.
REVENDICATIONS 1.- Procédé pour former des objets creux dont les côtés sont d'épaisseur progressivement variable, procédé caractérisé par les étapes suivantes : on supporte l'ébauche sur un outil ou une broche et, pendant que cette broche tourne avec l'ébauche, on contraint un galet à suivre un trajet courbe pour déplacer axia- lement le métal de l'ébauche de sorte que l'épaisseur des côtés formés mesurée en un point quelconque dans une direction parallèle 1 l'axe de rotation soit égale à l'épaisseur originale de l'ébauche.