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mesure que le forgeage progresse.
Dans 4e "ombrionqie # , "> # ,'j ' ' , # # Si pièces forgées, en raison do la forée de l'article ou / ' . > . ;3 pièce que l'on doit forger, la contrainte réalisée par ## ##,* ce type.de ohofniae diminue le plus souvent aux endroit* > , qui sont soumis à un travail intense rt qui par conad. l quont devraient bénéficier du support le plus énergique** La présente invention ne propose en conséquences de fournir z - un procédé de forgeage destiné a Ctre appliqué au for* , t wage de métaux fragiles, ce procède éliminant le bey soin d'employer une chemise classique tout en assu- ''Aï rant une contrainte totale et constante pendant .o. ' poration do 'forgoage ! Î 0 un procédé de forgeage du type décrit dans lequel On 1..
emploie pour assurer la contrainte un support d#aoiêr-1 chauffa dilatable, le dit support étant déformé par l'opération de forgeage simultanément par et avec la déformation du métal de la pièce forgée * un procédé de forgeage dans lequel le métal que l'on forge agit comme un fluide sous compression, qui son tour déforme le support d'acier chaud, ce dernier. constituant en fait une partie de Matrice plastique
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qui permet à la déformation du la pinoe que l'on forgez de n'avoir lieu qu'après que la pression de oampre , | >;
, sien exoroée sur elle dépasse la limite élastique de l'élément de support d'acier chauffé
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un procédé perfectionné qui permet de forger des m6- **${ taux fragiles tel que le'béryllium a une température réduite telle que les produits qui se dégagent, tels
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que lde battitures volantes, la vapeur métallique de 4 béryllium et la vapeur d'oxydede béryllium,qui sont
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des toxiques en puissance sont en proportions si ré- duites que l'on resta dans des limitée de sécurité* ;
. -un procédéforgeage de métaux fragiles qui permet de forger des pièces d'une manière économique, avec un réglage étroit des dimensions et avec un bon fini do surface qui permet une inspection do surface et un conditionnement entre les opérations de forgeage si on la désire ; - un appareil pour la mise en oeuvre industrielle de ce procédé.
Dans les dessins annexés, qui représentent plu- sieurs exemples de l'appareil et du procédé perfectionné de l'invention et dans lesquels les mêmes numéros de référence désignent les mêmes pièces sur toutes les fi- guras : - la figure 1 est une vue, principale- ment en coupe verticale, représentait les matrices supé- rieure et inférieure en position ouverte ainsi qu'un élément cylindrique de support en acier dilatable, les composants étant prêts à obtenir par forgeage un cylin- dre creux à partir d'une ébauche cylindrique, massive de métal fragile tel que du béryllium.
- La figure 2 est une vue montrant les parties de matrice de la figure 1 en position fermée après que la matière ait été déformée pour donner un cylindre creux ayant une extrémité? formée, la figure représentant également l'élément de support en acier déformé à la fin de l'opération de forgeage.
- La figure 3 est une vue principale- ment on coupe verticale d'une autre forma de l'appareil représentant les ensembles de matrice supérieure et infé-
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pleure au moment où elles vont agir sur un morceau massif de métal qui doit être forgé pour lui donner une forma différente de celle do la figura 2, - La figure 4 est une vue principalement en coupe verticale représentant la position des pièces de la figure 3 à la fin do l'opération de forgeage.
- La figure 5 ont une vue en coupe verticale représentant encore une autre forme de l'appareil de forgeage prêt à agir sur un morceau cylindrique massif de matière, tel que du béryllium, pour le forger en un disque aplati et, - :Le. figure 6 est une vue de la pièce forgée et de l'élément de support environnant, avant la séparation, après qu'ils aient subi l'action des matrices supérieure et inférieure de la figure 5. En se référant aux dessins, on observera qu'ils re présentant trois formes différentes d'appareil permettant de mettre en oeuvre le procédé perfectionne. La forme dos matrices et la forme particulière do l'appareil peuvent varier salon la forme que l'on désire obtenir dans la pièce forgée terminée.
La technique est applicable au forgenge du béryllium, du tungstène, do super-alliage (qui habituellement est un pourcentage de 65 % ou plus en éléments d'alliage) ou d'autres métaux ou matières qui sont fragiles, et pout être appliquée pour forger de telles matières fragiles dans n'importe quelle direction convenable depuis la verticale jusqu'à l'horizontale, la possibilité existant d'obliger le métal à s'écouler depuis les extrémités de la billotte vers le centre, ou du centre vers les extrémités ou à la fois du centre et des extrémités vers des sections intermédiaires, à volonté.
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Olout une caractéristique importante de la prdsente Invention que le forgoage du la matière puisse être exécuté h des températures pou élevées. Dans le cas du béryllium, on peut forger avuc succès selon le présent procédé quand le béryllium out uno température
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aussi faible que 26000. Bien qu'on opère habituellement sur le béryllium dans l'intervalle allant de 26000 à '6B C, suivant le type do déformation, la dimension de la pièce à forger, la quantité de déformation et les caractéristiques du métal,. il est néanmoins pratique de
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forger le béryllium selon la présent prooddd k une température supérieure à 78800.
Néanmoins, oooi *et habi- tuellemont à éviter étant donné que les température. inférieures réduisent les problèmes de toxicité, ainsi qu'on l'expliquera ci-après. Dame le cas du tungstène,
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la forguago selon lu prdaent prood peut 8tre effectue avec auccèe à une température descendant jusqu'à 982 0, mais il est préférable d'utiliser un intervalle allant entre 98200 et 1927 0.
Bien que la temperpture du tungstène puisse dépasser 1927 C, il n'est habituelle. ment pas souhaitable d'utiliser cette température parce que les températures élevées accroissent l'oxydation et que ceci a pour résultat une perte de poids indésirable , Dans le cas du molybdène, le forgoage selon le présent procède peut 6 être effectué à une température aussi fai-
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ble tiue 788 0, mais on l'effectue habituellement dans l'intervalle allant de 88 C z 1.42700s La température du molybdène peut dépasser 142fi C, mais ce n'est pas habituellement souhaitable étant donné que les températures plus élevées augmentent le taux d'oxydation, ce qui a pour résultat une perte de poids indésirable.
Pour oer-
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tains typas de pièces forgées en béryllium, on peut em- ployer l'intervalle de température préféré le plue élevé, par exemple do 732 C à 788 C, afin de bénéficier des avantages de pressions de forgeage réduites. Jusqu'au présent, avec 1'emploi do chemisée d'acier épaisses dans le forgoage de métaux tel que le béryllium, il était ha- bituollement considère comme souhaitable de recourir à des températures comprises dans l'intervalle allant de 871 0 à 1093 C ce qui soulevé des objections.
De telles objections sont particulièrement vraies dans le cas du béryllium qui dégage des produits tels que des battitures volantes, de la vapeur de béryllium métal et des vapeurs d'oxyde de béryllium qui sont des toxiques potentiels à des températures élevées de façon à contaminer l'atmosphère environnante si les chemisas d'acier que l'on emploie d'habitude venaient a se percer.
Avec le présent procédé il cet possible de forger le béryllium à une température telle que les produits dégagés, tels que les battitures volantes, la vapeur de béryllium métal et la vapeur d'oxyde de béryllium qui sont des toxiques poten"- tiele, sont en quantités si réduites que l'on se trouve dans les limites de sécurité.
En se référât d'abord à l'appareil représenté sur les figures 1 et 2, elles représentent le matriçage d'une forme pour produire une pièce forgée creusa cylin. drique ayant une extrémité fermée, Sur ces figures, le numéro de référence 10 désigne une matrice supérieure ayant un poinçon 11 faisant saillie vers le bas. Le numéro 12 désigne une matrice inférieure comportant une cavité de matrice 13, ayant un diamètre intérieur un peu plus grand que le diamètre extérieur du poinçon 11, ainsi
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qu'on le décrira ci-après Dans la aise en oeuvre du procédé, le poinçon étant retiré hors de la matrice inférieure, on plaoe dans la cavité une ébauche massive 14 du métal à forger, par exemple du béryllium.
Dana l'exemple représenté, l'ébauche est cylindrique, le diamètre extérieur de l'ébauche étant sensiblement égal au diamètre intérieur de la cavité 13 comme il est représenté sur la figure 1. Cette ébauche a été préalablement chauffée à une température requise, ainsi qu'on le décrira ci-après. On emploie un élément de support métallique 15, de préférence en acier, ayant la forme d'un élément creux, et cet élément, dans la forme de l'invention do la figure 1, a la même lon- gueur que le poinçon 11 et a une paroi d'une épaisseur suffisante pour remplir l'espace cylindrique compris entre le poinçon et la paroi de la cavité 13, comme il est représenté sur la figure 1.
Le support métallique 15 est chauffé à une température supérieure à la température du béryllium 14. L'appareil de la figure 1 peut être sono. cié avec une presse mécanique, une presse hydraulique, ou un marteau-pilon capable de provoquer un mouvement relatif entre les matrices supérieure et inférieure 10 et 12, pour amener les pièces depuis la position de la figure 1 à colle do la figure 2.
Pendant une telle action de forgeage, le béryllium 14 se trouve confiné sur les côtés et sur le fond par la matrice inférieure 12, et sur le dessus par l'extrémité inférieure du poinçon 11 et par l'extrémité inférieure du support métallique 15. Lorsque le poinçon su- périeur 11 so déplace vars le bas jusque la position de la figure 2, il déplace une partie du béryllium, qui naît
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comme un fluide en compression pour. à son tour, défor- mer le support d'acier chaud 15 jusque l'état final représenté sur la figure 2, où il est accessible pour être facilement enlevé.
Le support d'acier 15 de la figure 1 est en fait un composant de matrice plastique qui permet qu'une déformation importante du béryllium se produise seulement après que la pression de compression exercée sur le béryl- lium par le poinçon 11 et le support d'acier 15 ait dépassé la licite élastique du support. En général, l'élément de support en acier chauffe 15 exerce une pression sur les parties de la surface de l'ébauche de béryllium chauffée qui ne sont pas en contact direct avec les ma- trices de forgeage.
Si le forgeage nécessite de nombreux coupa, comme par un marteau-pilon à vapeur, alors il peut être désirable que le support 15 soit fixé sur le pain... çon 11 au moyen d'un têten 11', comme il est représenté . aur la figure 2, qui pénètre dans une onooohe 11".
Apres quo le forgeage de la figure 2 eet termina, on retire le poinçon 11, on enlevé le support d'acier 15 aplati, et on enleva de la cavité de matrice inférieure la pièce forgée terminée 14', ayant la forme d'un cylindre creux dont une extrémité est fermée.
Dans un exemple, le béryllium 14 de la figure 1 a été chauffé à une température de 760 C et l'élément de support 15 a été formé d'acier au carbone AISI 1020, chauffé à une température de 1149 C. On peut faire varier la température exacte de l'élément de support selon le matériau utilisé En outre, on peut faire varier la résistance offerte par l'élément de support en faisant varier la température de l'élément support ou en changeant
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la nature du matériau utilisé.
Le figures 3 et 4 montrent comment il est possible* par une force d'outillage un peu différente, de produire une pièce forgés massive ayant des dimensions et des formes modifiées à partir d'une ébauche massive.
Dans cotte formu d'appareil, il est prévu un poinçon 111 destiné à être supporté par une matrice supérieure, telle que la matrice 10 de la figura 1, poinçon qui peut se déplacer dans une cavité 113 ménagée dans une matrice inférieure 112, la dite matrice comportant en prolongement une cavité 130 d'un diamètre inférieur à celui de la partie de cavité 113, qui à non tour communique avec une partie de cavité inférieure 131 de diamètre plue grand, le fond de la matrice inférieure étant destiné à être fermé par une plaque amovible 132.
Dans la mise en oeuvre du procédé perfectionné à l'aide de cet appareil, on commence par insérer dans la cavité de matrice inférieure un élément de support 115 en acier massif, ayant un diamètre égal au diamètre de la partie de cavité de matrice 130 et une longueur , qui s'étend dopuis le fond de la partie de cavité 113 jusqu'au-dessus de la plaque inférieure 132. Ceci laisse un espace de déformation annulaire 133 qui entoure la partie inférieure de l'élément de support.
Pendant le forgeage, le poinçon 111se déplace depuis la position do la figure 3 juequ'à celle de la figure 4, en obligeant le métal chaud, par exemple le béryllium 114, à être déformé pour venir se placer dans les conditions de la figure 4, dans lesquelles il remplit la partie de oavité de matrice 130 et la partie évasée 134 pour donner une pièce forgée massive ayant la
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forme et la section verticale représentées sur la figure 4.
Pendant un tal, processus, le béryllium 114 se trouve confina au fond par l'élément do support on acier chauf- fé 115, tandis que le béryllium sous pression agit pour déformer l'élément de support et le pousser en totalité dans la partie de cavité de matrice 131, où il remplit complètement l'espace annulaire 133 de la figure 3, comme il est représente sur la figure 4.
Après forgeage, on retire le poinçon 111afin de permettre d'enlever la pièce forgée de la matrice su- périeure, après quoi on peut enlever la plaque 132 afin de permettre l'enlevèrent du support d'acier déforme 115.
On a représenta sur les figures 5 et 6 un au* tre type d'outillage. Dans ce cas, il s'agit de forger une pièce massive chauffée 214 du matériau à forger, qui est représentée ici sous tome d'un cylindre, mais qui peut avoir d'autres formes on section transversale, et qui est supportée en bout entre une matrice supérieure 210 et une matrice infériouro 212, la paroi cylindrique de la matière h forger étant supportée par la paroi intérieure d'un élément de support métallique tubulaire 215. Pendant l'opération de forgeage il se produit un mouvement relatif entre les matrices supérieure et inférieurs 210 et 212 qui amènent le métal 214, par exemple du béryllium,
à être déformé jusqu'à prendre la forme de disque représenté sur la figura 6 en étant confiné circonférentiellement par l'élément de support 215, ce dernier étant également déformé et aplati en forme d'anneau, comme il est représenté sur la figure 6, et peut être par la suite enlevé. Ce type de procédé et d'appareil
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est particulièrement intéressant quand on désirs fournir de la chaleur à la pièce forgea, Dans la ferme de l'invention des figures 5 et 6, on pout fournir une telle chaleur par l'élément de support 215.
Il est évident que ce typo d'appareil et ce procède permettent do forger économiquement don pièces en ayant un réglage précis due dimensions et avec un bon
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fini de surface. te procédé permet également 111nspuc- , tison de surface et le conditionnement de la surface outre des opérations de forgeage si on le désire. Si on déeirt un support plus important pendant l'opération de forgea-
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ge, on peut abaisser la température du métal de l'elëcmnt de support 15,115 ou 215, ou on peut changer le type de métal ou de matériau. On peut aisément obtenir ainsi un réglage précis de l'opération.
On peut produire diverses autres formes de piè-
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cou forgées, pur exemple des héaiaphèrea, l'appareil et les formes représentés ne l'étant qu'à titre d'exemple.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au 'mode opé-
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ratoire et aux exemples déorits et représentés et peut recevoir diverses variantes rentrant dans l'esprit et la portée de l'invention.
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R-B 8--P-X A - Procède de forgeage d'un matériau fragile oúotri8d par les pointa suivants pris isolément ou en combinaisons s 1) il consiste a supporter toutes les parties extérieures sauf certaines d'une ébauche chaudfde constituée du dit matériau, par des parties de ma- trice qui sont en contact avec les dites parties suppor-
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tées, à former un élément de suuport métallique en lui , donnant une forme convenable pour supporter le reste de .
l'extérieur de la dite ébauche, à chauffer la dit été- ment de support, à installer le dit élément de support chauffe dans une position de support par rapport aux di- tes parties de matrice et en contact avec les dites par- ties extérieures do l'ébauche qui ne sont pas en contact avec les parties de matrice, tout en laissant libre l'es*. pace dans lequel la dit élément support peut s'écouler quand il est déformé, à obliger les dites matrioes à exercer une pression de forgeage sur la dite ébauche telle qu'il se produise une déformation de l'ébauche après que la pression de compression exercée sur elle a dépassé la limite élastique de l'élément de support chauffé,
et à continuer d'appliquer la dite pression pen- dant que le dit élément de support est déformé à mesure qu'il laissu la place pour la forme finale de la pièce forgée, le dit élément de support et les matrices main-' tenant une pression de support sur pratiquement la tota- lité des parties du l'extérieur de la matière que l'on forge pendant l'opération de forgeage et jusqu'à ce que la forgoage soit terminé.
2) La matière fragile que l'on forge est du béryllium.
3) La matière et la température de l'é- lément de support sont choisies ot réglées de telle fa- qun qu'elles obligent le béryllium à s'écouler pendant que le béryllium est h une température suffisamment basse pour que tous produits toxiques potentiel qui sont dégagea soient d'une importance suffisamment faible pour que l'on soit dans des limites de sécurité.
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4) L'ébauche en matériau fragile chauffée est massive et est supportée entre les parois de la cavité d'une matrice et le poinçon d'une autre matrice, et le dit poinçon est déplacé dune la cavité pour axer-* oer une pression do forgeage.
5) L'élément de support métallique a une forme tubulaire et est monté dans unu position tll qu'il entoure la poinçon.
6) Les côtés do l'ébauche chauffée de mdtal frailo sont supportée par les côtés de la cavité d'une matrice et 1' élément de support métallique a une forme toile qu'il est on contact et supporte une extrémité de la dite ébauche et la pression de forgeage est exercée en faisant déplacer le poinçon d'une autre matrice contre l'extrémité opposée de l'ébauche.
7) Les extrémités d'une ébauche massive chauffée sont on contact entre les matrices et l'élément de support métallique a une forme telle qu'il entoure et supporte les côtés de l'ébaucha de métal.
B - Appareil à forger, caractérisé par les points suivants pris isolément ou en combinaisons ;
1) Il comprend une paire de matrices déplaablos l'une par rapport à l'autre ot ayant une forme telle qu'elles sont on contact avec toutes les parties de l'extérieur d'une ébauche à forger, sauf certaines, et un élément do matrice en métal plastique ayant une forme tulle qu'il est on contact avec le restant de l'extérieur de la dite ébauche,
au moins uzsa des dites matrices comportant des moyens de supporter la dite matrice on métal plastique en relation fonctionnelle
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par rapport aux matrices et à l'ébauche de façon que la- dite ébauche puisse être complètement confinée pendant le forgeage untro les matrices et l'élément de matrice en métal plastique,
un espace d'expansion existant au voisinage d'au moins une partie du dit composant de ma- trioo on métal plastique dans lequel il peut s'écouler tandis qu'il supporte une partie de l'ébauche et que les forces do compression exercées sur l'ébauche provoquent une déformation du dit composant de matrice en métal plastique.
'2) L'élément de matrice comporte une cavité ayant un fond, la cavité ayant une forme telle qu'elle reçoive une ébauche de métal ayant une forme analogue en section transversale à celle de la cavité, les parois de la dito cavité étant en contact avec toute l'ébaucha sauf le sommet de celle-ci, et l'autre élément de matrice ayant la forme d'un poinçon et étant entouré par un élément de matrice en métal plastique ayant la môme longueur que le poinçon, la surface du fond du dit poinçon et du composant do matrice étant en contact avec l'extrémité opposée de l'ébauche.
3) La cavité de l'élément de matrice comporte des extrémités agrandies disposées à l'opposé l'une de l'autre et dans lesquelles l'ébauche de métal est destinée à être reçue à une de ces extrémités et possède la même forme en section transversale, l'autre élément do matrice comportant un poinçon d'une dimension telle qu'il s'ajuste dans la dite extrémité agrandie mentionnée en dernier du premier élément de matrice afin d'entrer en contact avec une extrémité de l'ébauche, le composant do matrice en métal plastique ayant une dimen-
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lion telle qu'il remplit la partie intermédiaire de la dite cavité de matrice,
une longueur tell* qu'il vient en contact avec l'autre extrémité de la dite ébauche et. fait saillie dans la partie de cavité agrandie du pramier élément de matrice qui se trouve opposée à la cavite de poinçon, un espace d'expansion existant autour de la dite partie mentionnée en dernier du composant de Matrice plastique,
4) Les éléments de matrice sont diapo- ses face 4 face afin d'entrer en contact avec les extrémités opposées de l'ébauche à forger, et la matrice en métal plastiqua a la forme d'une chemise entourant le restant de l'extérieur de l'ébauche et se trouve entre les éléments de matrice, un espace d'expansion existant à l'intérieur de la dite chemisa.