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La présente invention oonoerne la mise en forme d'articles d'acier et particulièrement d'outils faits d'a- cier à forte teneur en carbone ou d'un acier rapide supérieur quelconque, par exemple un acier contenant du tungstène ou une subetance duroissante équivalente. L'invention se rappor- te plus particulièrement aux outils qui se présentent en prin- cipe comme des cylindres avec des rainures ou cannelures, comme par exemple des tarauds à rainures, des alésoirs et des fraises, Ces outils sont ordinairement fraisés, puis recti- fiés à la meule mais on peut, dans certains cas, utiliser un processus d'extrusion que l'on fait suivre d'une rectification.
A une certaine étape du processus de fabrication, il faut durcir l'acier par un traitement thermique. Par exemple, dans le cas d'acier rapide supérieur, on peut le durcir en le chauffant à une température appropriée d'environ 1150 C ou davantage,puis en' le trempant.
Au contraire, dans le cas d'acier à forte teneur en carbone, une température convenable serait de 7600 à 800 C et on tremperait ensuite l'article (dans de l'huile ou dans de l'eau suivant les cas).
On a trouvé qu'il était possible et extrêmement pratique de donner à un article sa forme fondamentale en for- geant une barre à la température de durcissement, ou de trempe ou à une température légèrement inférieure. L'avantage prin- cipal de ce procédé est que l'on porte l'outil à la tempéra- ture de trempe en même temps qu'on lui donne sa forme essen- tielle.
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Dans le cas d'acier rapide supérieur, la tempéra- ture initiale et la vitesse de forgeage doivent être telles que la température de la barre ne s'élève à aucun moment après la première chute en dessous de 1150 C. En d'autres termes, une fois que la température est tombée en dessous de 1150 C, elle doit continuer à tomber.
Après que l'on ait forgé l'article, on peut le por- ter à nouveau à la température de trempe et alors le refroi- dir pour assurer qu'il soit convenablement durci. Ceci s'ap- plique spécialement à l'acier rapide supérieur qu'on peut réchauffer à une température de 1150 C ou davantage ou, en variante, auquel on peut donner un traitement thermique de précipitation secondaire comprenant le chauffage deux ou plu- sieurs fois à une température inférieure d'environ 550 0.
L'invention s'applique plus particulièrement aux tarauds à rainures. Un taraud à rainures peut consister fon- damentalement en un corps cylindrique dont la partie termi- nale est à section carrée pour être prise dans un tourne-à- gauche ou outil analogue et avec des rainures axiales (Cites goujures) qui s' étendent dans la partie cylindrique depuis l'autre extrémité, sur à peu près la demi-longueur de la par- tie cylindrique, La partie rainurée a un diamètre légèrement supérieur au reste et on y taille finalement un filet à la meule. Les rainures peuvent s'étendre légèrement dans la partie non filetée. Le filet peut être formé grossièrement dans l'opération de forgeage, la forme finie du filet étant obtenue par rectification.
Un taraud à rainures peut avoir quatre rainures, auquel cas la machine pour forger le taraud suivant la pré- sente invention comporte, de préférence, quatre organes for- geurs qui se déplacent radialement pour entrer dans la barre, chaque organe forgeur comportant une nervure pour former l'une
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des rainures. En variante, il peut y avoir deux, trois ou cinq rainures avec un nombre correspondant d'organes forgeurs.
On prépare, de préférence, la barre en l'usinant sous la for- me d'un cylindre aveo une rainure périphérique arrondie peu profonde autour du cylindre, à peu près à mi-distance des . extrémités du cylindre. Le diamètre du cylindre est légère- ment inférieur au diamètre extérieur de la partie rainurée du taraud puisque la matière est chassée légèrement vers l'ex- térieur par les nervures qui forment les rainures et par les parties qui forment la portion d'extrémité à section carrée,
Une opération de forgeage suivant la présente inven- tion s'exécute de préférence au moyen d'organes forgeurs qui appliquent une pression sur toutes les faces de la barre.
Dans'le cas d'un taraud à quatre rainures, il doit y avoir six organes forgeurs mobiles, à savoir les autre organes ner- vurés qui se déplacent radialement pour entrer dans la bar- re et que l'on peut appeler "lames" par commodité, et deux organes qui exercent une pression sur'les deux extrémités de la barre et que l'on peut appeler "tampons". Les dessins joints au présent mémoire représentent une machine préférée pour l'exécution d'une opération de forgeage suivant l'in- vention.
Sur ces dessins : - figure 1 est une vue latérale en partie coupée de la machine; - figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne 2-2 de la figure 1; - figure 3 est une vue partielle agrandie montrant les organes forgeurs; - figure 4 montre la forme d'une barre avant for- geage, et - figure 5 montre la forme de la barre après for-
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geage,
Les organes forgeurs de la machine comprennent qua- tre lames 2, un tampon supérieur 4 et un tampon inférieur 6.
Ces organes sont représentés le plus clairement à la figure 3, où deux des lames ont été omises pour la clarté. On verra que chaque lame présente une nervure arrondie 8 et que la partie supérieure 10 du tampon 6 a des rainures pour pouvoir faire saillie dans l'intervalle entre les lames. L'extrémité inférieure du tampon 4 est de section carrée et correspond à la forme de l'intervalle entre les lames et l'extrémité supérieure,
Les barres dont cette machine forge les tarauds sont usinées initialement à la forme montrée à la figure 4, qui est cylindrique avec une rainure périphérique arrondie peu profonde 12.
Chaque tampon présente une saillie centrale 16 sur sa face active dans le forgeage, qui forme une dépres- sion 14 dans la face extrême de la barre pendant l'opération de forgeage,
La suite des opérations pendant le forgeage oomprend d'abord le chauffage de la barre, puis le placement de cel- le-ci entre les lames 2 que l'on a écartées pour faire place à la barre ; puis, on rapproche les tampons 4 et 6 l'un de l'autre pour forger la barre et enfin on oblige les lames 2 à s'engager vers l'intérieur pour forger la barre en lui don- nant la forme montrée à la figure 5.
Pendant cette dernière opération, les tampons 4 et 6 se déplacent légèrement axiale- ment en s'écartant l'un de l'autre à l'encontre de l'action des ressorts 18 et 20 jusqu'à ce que des épaulements 22 et 24 (voir figure 1) viennent en contact avec des surfaces de butée immobiles comme on l'exposera dans la suite. Après que l'ébauche de taraud montrée à la figure 5 ait été produite par forgeage, un filet est taillé de la manière habituelle dans les plages 26. On verra que les plages 26 sont divisées
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par quatre rainures 28 qui ont des tronçons d'extrémité 30 s'avançant dans le fût du taraud, ces tronçons d'extrémité 30 étant, en fait, ce qui reste de la rainure périphérique 12 montrée à la figure 4.
Comme montré particulièrement à la figure 1, chaque lame 2 est fixée à un organe porte-lame 32 par deux vis 34 et est pressée à distance de l'axe central de la machine par deux ressorts 36, Une extrémité de chaque ressort est accro- chée sur une broche 38 passant à travers une fente d'une pa- roi support 40 et l'autre extrémité est accrochée sur une broche 42 vissée dans la paroi support 40. La position de li- mitation extérieure de chaque organe 32 porte-lame est dé- terminée par une vis d'arrêt réglable 44.
Pendant l'opération de forgeage, chaque organe 32 porte-lame est poussé vers l'intérieur à l'encontre de l'ac- tion de ses deux ressorts 36 par un mécanisme de poussée com- prenant trois galets 46,48 et 50, le galet central 48 étant pressé vers le bas entre les galets extérieurs de façon à pousser le galet 46 et, par conséquent, aussi l'organe porte-lame vers l'axe, central de la machine. Le galet 48 est poussé vers le bas par une tige de poussée formée de trois tronçons 52, 54 et 56 dont le tronçon 56 est vissé dans le tronçon 54 qui porte sur le tronçon 52. Le tronçon 54 est fixé à une bride 58 par des colliers taraudés 60 et 62 et on peut régler sa position axiale dans la bride.
Le col- lier taraudé 64 bloque le tronçon de tige 56 par rapport au tronçon 54 et on peut desserrer ce collier pour permettre le réglage de la profondeur à laquelle le tronçon 56 est vis- sé dans le tronçon 54. La poussée est transmise au galet central 48 par la bride 58 et aussi par une bride 65 qui por- te sur l'extrémité supérieure du tronçon de tige 56 par l'intermédiaire d'un élément intercalaire 56a, la bride su-
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périeure étant boulonnée à un élément 66 relié à un piston ou poussoir (non montré).
Les liaisons à filets de vis per- mettent de régler le point auquel le tronçon de tige 54 vient toucher le tronçon 52 pendant le mouvement de descente du poussoir,
L'ensemble commandé par le poussoir supérieur relié à l'élément 66 comprend un élément central 68 qui contient dans son extrémité inférieure le tampon supérieur 22. Après l'avoir élevé bien à distance des lames pour permettre d'in- troduire une barre dans l'espace entre les lames, on fait descendre l'élément 68 par le poussoir supérieur, et le tampon 4 pénètre dans l'espace entre les lames et vient en contact avec la barre. Lorsque le mouvement de descente de l'élément central se poursuit, les tronçons 54 des tiges de poussée viennent en contact avec les tronçons 52, et commencent à ' obliger les galets 48 à descendre, forçant ainsi les lames à entrer dans la barre.
L'allongement de la barre provoqué par l'écrasement de la barre par les lames fait que les tampons 4 et 6 sont éloignés l'un de l'autre jusqu'à ce que les épau- lements 22 et 24 viennent en contact avec les parties en man- chons 70 et 78 qui jouent le rôle de butées déterminant la lon- gueur finale de la barre forgée. Les vis 80 et 82 retiennent les tampons dans les parties en manchons tout en permettant le mouvement axial relatif nécessaire. Les vis pénètrent dans des rainures axiales des tampons pour maintenir les tampons dans la position angulaire correcte pour pénétrer dans les ouvertures correspondantes entre les lames.
Lorsque la machine doit produire des tarauds de dimensions différentes, on change les lames a et les tampons.
Les tampons peuvent être enlevés en dévissant les vis 80.
Pour remplacer les lames 2 par des lames de dimensions diffé- rentes, on retire les vis 34 après dévissage des vis d'arrêt
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42 pour permettre d'amener les vis 34 en alignement avec les trous 82 dans les parois de dessus et de dessous qui entourent les galets.
Le tampon inférieur 6 est commandé par un poussoir inférieur 83 relié à un élément 84. Après que les lames aient été déplacées vers l'intérieur pour forger la barre, le tam- pon inférieur est abaissé et l'élément 84.'entraîne vers le bas un broche pivot 86 par laquelle il est relié à pivotement à un élément 88 qui pivote autour d'une broche fixe 90. L'élé- ment 88 bascule par conséquent dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre et entraîne une plaque déflectrice 92.
La plaque déflectrice arrive alors dans.une position dans laquelle elle forme en gros la suite d'une goulotte 94. Lorsqu'on soulève le poussoir supérieur, les, pistons chargés par ressorts 96 soulèvent les galets centraux 48 et permettent aux ressorts 36 de retirer les lames ; @ barre tombe alors qur la plaque déflectrice 92 et descend par la goulotte 94.
La force avec laquelle le ressort 18 oblige le tampon supérieur 4 à descendre est réglable par vissage et dévissage d'un piston fileté 96 dont l'extrémité inférieure porte sur l'extrémité supérieure du tampon 4, le vissage se faisant par un tournevis que l'on introduit par une ouverture
98 dans la pièce centrale 68 après avoir détaché l'élément extérieur à bride du poussoir 66. La force qu'exerce le res- sort 20 sur le tampon 6 est réglable par une vis 100 qui détermine la position latérale d'une came 102, agissant sur un poussoir 104 qui porte sur l'extrémité inférieure du res- sort 20.
Dans un exemple particulier, le poussoir supérieur est un piston hydraulique de 50 tonnes et le poussoir in-
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férieur est un piston de 15 tonnes,
Les lames 2 peuvent' être de stellite ou de tout autre acier à outils convenable et elles peuvent être refroi- dies à l'eau et, dans ce but, elles comportent des passages pour le fluide de refroidissement,
L'outil peut être formé par exemple d'acier rapide supérieur dont la composition s'établit sensiblement à 18% de tungstène, 4% de chrome et 1% de vanadium et environ 0,75% de carbone. Dans ce cas, pour durcir l'acier, on chauffe ini- tialement la barre à une température de 1150 C ou davantage, et on la forge de préférence lorsque la température est tombée à une valeur comprise entre 9000 et 1100 C.
REVENDICATIONS --------------
1,- Procédé pour la fabr@cation d'articles d'acier trempé ou durci de forme générale cylindrique avec des rai- nures sensiblement axiales, dans lequel la formation des rainures s'obtient en forgeant une barre à la température de trempe de l'acier ou juste en dessous de celle-ci.