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"Procédés de production d'ancrages filetés aolidesdana des pièces et bagues utilisées dans de tels procédés "
La présente invention est relative à des procédés de production d'ancrages filetés solides dans des pièces et à des bagues destinées à être utilisées pour de tels procédés.
Dans une demande de brevet aux Etats- Unis d'Amérique, déposée le 24 mars 1961, l'on a décrit un ancra- ge fileté solide dans une pièce et un procédé pour sa fabrication qui impliquent l'utilisation d'une bague pratiquement cylindrique la pièce étant faite d'un métal relativement doux, tel que l'alu- minium, tandis que la bague est faite d'un métal relativement dur tel qu'un acier à faible teneur en carbone.
Suivant ce procédé,
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un alésage pratiquement cylindrique est pratiqué dana la pièce et la bague est introduite dans cet alésage et en oontact par fric- tion avec sa paroi pour fixer ainsi fermement la bague en p1 aoe Ensuite, la surface intérieure de la bague est soumise à une pres- aion d'emboutissage ou d'étampage avec un organe d'emboutissage' de filetage extrêmement dur, afin d'emboutir ainsi simultanément un filetage interne sur la surface intérieure de la bague et une structure externe semblable à un filetage aur la surface extérieu- re de la bague et pour comprimer une atruoture interne semblable à un filetage aur la pièce à l'intérieur de l'alésage,
les deux structures semblables à un filetage précitées étant oomplémentai- rea et la structure externe semblable à un filetage eat emboutie jusqu'à un contact par friction la verrouillant avec la structure interne semblable à un filetage, afin d'ancrer ainsi la bague fer- moment en place dans l'alésage, le filetage interne et lea deux structures semblables à un filetage étant en phaae l'une avec l' autre et le filetage interne eat prévu pour recevoir et engager un filetage externe coopérant porté par la tige d'une via ou d'un élément analogue.
Un but général de la présente inven- tion est d'offrir un procédé perfectionné du genre décrit, oompo tant l'utiliaation d'une bague de construction et d'agencement perfectionnés.
Un autre but de l'invention eat d'of- frir une bague de construction et d'agencement perfectionnés qui -convient particulièrement pour l'utilisation lors de la mise en oeuvre du procédé perfectionné du genre décrit. D'autres caracté- ristiques de l'invention concernent l'agencement particulier des étapes du procédé pour la production d'un ancrage fileté solide dans la pièce et en ce qui concerne l'agencement des éléments de la bague destinés à être utilisés pour la mise en oeuvre du procé- dé, qui permet d'obtenir les caractéristiques de fonctionnement dépeintes et d'autres caractéristiques.
D'autres détails et particularités de
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l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annex és, dans lesquels
La figure 1 est une vue en élévation latérale partielle d'une bague suivant la présente invention, utilisée pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention.
La figure 2 est une vue de dessus de la bague.
La figure 3 est une vue en coupe lon- gitudinale de la bague et une vue en élévation latérale partiel- le d'un mandrin coopérant utilisé pour introduire cette bague au cours d'une étape initiale du procédé,
La figure 4 est une vue en perspective d'une coupe longitudinale d'une pièce avec la bague dans sa posi- tion introduite dans un alésage pratiqué dans la pièce.
La figure 5 est une vue en coupe lon- gitudinale à grande échelle de la pièce et de la bague et une vue en élévation latérale partielle d'un outil d'emboutissage de fi- letage coopérant utilisé pour emboutir un filetage interne dans 1 bague au coure d'une étape ultérieure du procédé.
La figure 6 est une autre vue en cou- pe longitudinale à grande échelle de la pièce et de la bague et une vue en élévation latérale d'une vis coopérante, tout en illus- trant en outre un organe fixé à la pièce par la vis précitée,
En se référant aux figures 1 à 4, in- clusivement, l'on y a représenté une bague 10 comportant les cara@ téristiques de la présente invention et qui est utilisée dans le procédé suivant l'invention pour produire un anorage fileté solid, dans une pièce associée. Plus particulièrement, la bague 10 est destinée à être chassée en engagement à friction avec la paroi d' un alésage pratiqué dans la pièce associée.
La bague 10 comprend un corps ou paroi latérale pratiquement cylindrique 11, allongé et s'étendant longitudinalement, avec une fente s'étendant longi- tudinalement allongée 12 qui y est pratiquée. La surface externe
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de la paroi latérale 11 porte plusieurs cannelures périphériques espacées et s'étendant longitudinalement 13 qui sont incorporées dans la paroi de l'alésage de la pièce associée lors de l'intro- duction de la bague 10 en contact à friction avec cet alésage.
Les extrémités opposées de la bague 10 sont chanfreinées, comme représenté en 14, afin de faciliter l'introduction de l'extrémi- té frontale de la bague 10 dans l'extrémité externe de l'alésage coopérant pratiqué dans la pièce associée et ceci quelle que soit l'extrémité de la bague qui est présentée à l'extrémité externe de l'alésage coopérant. La bague 10 peut être faite d'un métal en feuille relativement dur, qui se caractérise par un écoulement plastique sous une pression d'em@outissage exercée à l'intérieur de la bague, comme par exemple l'acier à faible teneur en carbone SAE 1010.
Les dimensions de la bague 10 sont choisies, suivant le caractère de la place, les dimensions de la vis ou autre pièce de fixation filetée devant être reçue par le filetage interne qui est ultérieurement pratiqué dans la bague 10, dans l'ancrage file. té solide final produit dans la pièce associée, etc. Toutefois, habituellement, la bague 10 a une longueur supérieure au diamètre externe de la paroi latérale 11 de cette bague et elle faite de métal en feuille d'épaisseur relativement réduite.
Après avoir formé la bague 10 à parti: du métal en feuille relativement dur, comme indiqué précédemment, son enveloppe ou pellicule externe est traitée pour en réaliser le durcissement par rapport au noyau ou au corps interne de cette bague. Le durcissement ou le trempage précité peut être réalisé d'une façon classique quelconque, par exemple par cémentation, ce qui implique un traitement thermique de la bague 10 avec la sur face extérieure de celle-oi en oontaot aveo un agent d'azotation, tel que du ferrocyanure de potassium.
Cette construction de la ba- gue 10 comportant une enveloppe externe qui est prétrempée par ra port à son noyau est très avantageuse, étant donné que l'enveloppe externe étant plus dure que le noyau réduit au minimum le chemine- ment longitudinal de la baguer dans l'alésage de la pièce asso-
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cié@ lorsque l'on soumet la* bague 10 à une pression d'emboutissa- ge depuis son intérieur, suivant le présent procédé et tel qu'ex- pliqué ci-après.
Après avoir durci ou trempé l'enve- loppe ou surface externe de la bague 10, celle-ci est dotée d'un revêtement de cadmium. Ce revêtement superficiel en cadmium peut être appliqué d'une façon classique quelconque, par exemple par un plaoage électrolytique. Cette construction de la bague compre- nant un revêtement superficiel en cadmium porté par son enveloppe externe prétrempée ou prédurcie est très avantageuse, étant donné que oe revêtement superficiel assure une lubrification efficace de l'organe ou outil d'emboutissage de filetage qui est utilisé pour soumettre la bague à une pression d'emboutissage depuis son intérieur, suivant le présent procédé,
En se référant à présent plus parti- culièrement à la figure 3,
la bague 10 peut être convenablement forcée ou chassée en contact par friction avec la paroi de l'alé- sage pratiqué dans la pièce associée en utilisant un mandrin 20 qui peut être fait utilement en acier ou en une matière analogue.
Plus particulièrement, le mandrin 20 comprend une tige pratique- ment cylindrique allongée 21, s'étendant vers l'avant et l'extré- mité frontale de la ti ge 21 se termine par un axe pratiquement cylindrique allongé 22, s'étendant vers l'avant. De même, un court épaulement ou collier annulaire 23 est prévu à la jonction entre l'extrémité frontale de la tige 21 et l'extrémité arrière de 1' axe 22.
Dans cet agencement, l'axe 22 a un diamètre externe prati quement égal au diamètre interne de la bague 10, le collier 23 ayant un diamètre externe quelque peu supérieur à celui de l'axe
22 et pratiquement égal au diamètre externe de la paroi latérale
11 de la bague 10 à l'endroit des chanfreins 14 prévus dans les extrémités de la bague et la tige 21 a un diamètre externe qui est quelque peu supérieur à celui du collier 23 et quelque peu supé- rieur au diamètre externe de la paroi latérale 11 de la bague 10.
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Finalement, 1'extrémité frontale extrême de l'axe 22 poète un biseau indiqué en 24, qui facilite l'introduction de la bague 10 dans l'alésage pratique dans la pièce associée. Avec cet agence- ment, l'axe 22 a une longueur, entre la face frontale du collier 23 et la basedu biseau 24, qui est pratiquement ' égale à celle de la bague 10 entre les extrémités opposées de celles-ci.
En utilisant le mandrin 20, la bague 10 est d'abord placée sur l'axe 22, de telle sorte que l'extrémi- té arrière de la bague 10 rencontre la face frontale ou enclume du collier 23 et l'extrémité frontale de la bague 10 se termine à la base du biseau 24, l'extrémité frontale extrême de l'axe 22 faisant légèrement saillie vers l'avant par rapport à l'extrémi- té frontale de la bague 10, comme représenté clairement à la fi- gure 3.
Lorsque la bague 10 occupe sa position montée sur l'axe 22, comme représenté à la figure 3, la bague est retenue par trio, tion en place à cause de l'ajustage décrit précédemment entre la surface extérieure de l'axe 22 et la surface intérieure de la ba- gue 10 et ceci étant donné que la fente 12 pratiquée dans la pa- roi latérale 11 de la bague 10 accepte une légère dilatation de la bague 10 sur l'axe 22.
En se référant à présent à la figure
4, la pièce 30 dans laquelle la bague 10 doit être introduite est normalement faite d'une matière solide compressible relativement douce, telle que, par exemple, des alliages d'aluminium de la série 2-S, 25S, 52-S et 61-Se Un alésage pratiquement cylindrique
31 est pratiqué dans la pièce 30 avec un diamètre interne tel que la bague 10 y sera reçue à friction, de telle sorte que les can- nelurea 13 pratiquées dans la surface extérieure de la paroi la- térale 11 de la bague 10 seront incorporées dans la paroi de 1' alésage 31 lors de l'introduction de la bague 10 et ainsi là fen. te 12 pratiquée dans la paroi latérale 11 de la bague 10 sera pr@ tiquement fermée lors de l'introduction de cette bague 10.
De mê- me, un chanfrein ou biseau 32 est prévu sur la pièce 10 dans une position entourant l'extrémité externe de l'alésage 31, afin de
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faciliter l'introduction de l'extrémité frontale extrême de l'axe 22 du mandrin 20
Toujours suivant le présent procédé, après que la bague 10 ait été montée sur l'axe 22 du mandrin 20, l'extrémité frontale extrême de cet axe 22 est introduite dans 1' extrémité externe de l'alésage 31 avec le chanfrein 14 prévu sur 1 extrémité frontale de la bague 10 placé dans l'extrémité externe de l'alésage 31, en dessous du biseau 32.
L'axe géométrique du man drin 20 est aligné avec celui de l'alésage 31 et ensuite le man - drin 20 est déplacé axialement vers la pièce en exerçant une pres- sion graduelle sur celui-ci,en frappant le mandrin 20 par un coup de marteau,etc. Lorsque le mandrin 20 est ainsi déplacé vers la pièce 30, la bague 10 est forcée ou chassée dans l'alésage 31,les cannelures 13 prévues dans la paroi latérale 11 de la bague 10 é- tant alors noyées dans la paroi de l'alésage 31,comme indiqué à la figure 4.
Pendant l'introduction de la bague 10, la surface in térieure de celle-ci se trouve en engagement avec la surface ex- térieure de l'arbre ouaxe 22 et la face frontale ou enclume du col lier 23 engage l'extrémité arrière de la bague 10, avec pour cons quence que la paroi latérale 11 de la bague 10 est totalement sup- portée au cours de l'étape d'introduotion. A la fin de cette étape l'extrémité frontale extrême de la tige 21 engage la pièce 30 dans le biseau 32, avec pour conséquence que le court collier 23 est alors situé dans l'extrémité externe de l'alésage ,'1, afin d'as- surer ainsi que l'extrémité arrière de la bague 10 soit placée légèrement en dessous de l'extrémité externe de l'alésage 31,En outre,
la bague 10 a une longueur d'un bout à l'autre qui est un peu inférieure à l'épaisseur de la pièce 30, de telle sorte que quand la bague 10 occupe sa position fixe par rapport à la pièce 30, comme représenté à la figure 4, l'extrémité frontale de la ba. gue 10 est également située légèrement en dessous de l'extrémité interne adjacente de l'alésage 31. Plus particulièrement,comme représenté à la figure 4, les extrémités opposées de la bague 10 sont situées légèrement en dessous des extrémités opposées adja.
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contes de l'alésage 31.
Cette caractéristique est obtenue automa- tiquement en utilisant le mandrin 20 pour introduire la bague 10 dans l'alésage 31 pratiqué dans la pièce 30, à cause du fait que l'on a prévu le court collier 23 sur le mandrin 20, à la jonction entre l'extrémité frontale de la tige 21 et l'extrémité arrière de l'axe ou arbre 22. Cet agencement est très avantageux, étant donné qu'il empêche une extension du métal de la bague 10 depuis les extrémités de l'alésage 31 de la pièce 30, lors de l'exécution d'une étape d'emboutissage ultérieur suivant le présent procédé, comme décrit ci-après, afin d'empêcher ainsi la formation de ba- vures indésirables sur la pièce 30 au voisinage des extrémités opposées de l'alésage 31 dans celle -ci.
En poursuivant le présent procédé, après avoir introduit la bague 10 en place dans l'alésage 31 pra- tiqué dans la pièce 30, la surface intérieure de la bague 10 est soumise à une pression d'emboutissage de la façon représentée à la figure 5 et en utilisant un organe d'emboutissage de filetage extrêmement dur 40, qui peut avoir la construction et l'agence- ment décrits dans un brevet aux Etats-Unis d'Amérique accordé le 2 décembre 1958.
Plus particulièrement, cet organe ou taraud d'em- boutissage de filetage 40 est introduit dans l'extrémité externe de la bague 10 et ensuite enfoncé en position et mis en rotation, De la. sorte, la surface intérieure de la bague 10 est soumise à une pression d'emboutissage afin d'emboutir simultanément un fi. letage interne 10a sur la surface intérieure de la bague 10 et d' emboutir une structure externe semblable à un filetage 10b sur la surface extérieure de la bague 10 et de comprimer une structure interne semblable à un filetage 30a sur la pièce 30, à l'intérieur de l'alésage 31.
Les structures semblables à des filetages 10à et 30a sont alors complémentaires et disposées en engagement à fric- tion assurant leur verrouillago mutuel afin d'ancrer ainsi ferme- ment la bague 10 en place dans l'alésage 31 pratiqué dans la pièce 30.
De même, le filetage 10a et les structures semblables à des filetages 10@ et 30a sont en phase mutuelle et ont le même pas,
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afin de donner une solidité maximum à. l'ancrage ainsi formé.Après le taraudage de l'intérieur de la bague 10, le taraud est retiré de son engagement avec le filet interne 10a, ce qui procure l'an- orage fileté solide mentionné précédemment,
L'utilisation de la bague 10 suivant le présent procédé est très avantageuse,
étant donné que le revê- tement superficiel de cadmium lubrifie efficacement le taraud 40 afin de réduire énergiquement l'importance du couple qui doit être exercé pour actionner le taraud 40 au cours de l'étape d'emboutis sage et de rendre inutile l'utilisation'd'un composé de lubrifi- cation distinct ou d'un autre agent au cours de l'étape d'embou- tissage. Bien entendu, une telle lubrification automatique du ta- raud 40 par le revêtement superficiel de cadmium porté par la ba- gue 10 réduit au minimum la rupture des tarauds 40 lors de la pro duction commerciale des pièces 30 et contribue matériellement à l'économie générale du présent procédé.
De même, l'utilisation de la bague 10 suivant le présent procédé est avantageuse du point de vue de la production, de pièces finies 30 qui n'exigent aucune opération ultérieure pour enlever des bavures désavantageuses des ancrages ainsi produits. Plus particulièrement, l'enveloppe externe de la bague 10 étant plus dure que son noyau réduit au minimum le che- minement ou l'extrusion longitudinale de celui-ci au cours de l'é- tape d'emboutissage, tout en permettant l'écoulement plastique la- téral requis du métal de la bague 10 lors de la formation du file- tage interne 10a et de la structure externe semblable à un file- tage lOb.
De plus, le cheminement ou l'extrusion longitudinale li- mitée de la bague 10 qui a lieu au cours de l'étape d'emboutissa- ge a un caractère prédéterminé à cause de cette construction,ce qui permet de la commander avec précision afin d'extruder égale- ment avec précision la bague lo longitudinalement afinde remplir complètement les extrémités opposées de l'alésage 31,comme repré- senté clairement à la figure 6, sans qu'il y ait dépassement au- delà.
et la formation en résultant de bavures désavantageuses sur %
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Après avoir ainsi produit l'ancrage fileté solide dans la pièce 30, celui-ci aune utilité générale pour fixer d'autres pièces ou éléments à la pièce 30, lors de la , production d'assemblages désiré@. Par exemple, comme représenté à la figure 6, une plaque externe 50 peut être fixée à la pièce.
30 en utilisant une vis à métaux classique 60,cette dernière comportant une tige filetée 61 et une tête élargie 62 à son ex- trémité arrière. Dans cet agencement, la plaque 50 est située en contact avec la surface adjacente de la pièce 30 et est fixée en place par la via 60,la tige de cette vie 60 traversant une ouver- ture coopérante 50a prévue dans la plaque 50. Plua particulière- ment, la tige filetée 61 engage le filetage interne 10a porté par la surfa@ intérieure de la bague 10 et la tête 62 engage la surface adjacente de la plaque 50, pour maintenir ainsi la pla- . que 50 assemblée par rapport à la pièce 30 et en établissant une liaison sûre entre elles.
Bien que le présent procédé ait été décrit à propos d'une pièce 30 dont l'alésage 31 s'étend entière- ment de part en part, il doit être entendu que le procédé n'est pas limité à ce cas particulier et qu'il peut être mis en oeuvre de la même façon avec une pièce présentant un alésage ne s'éten- dant que partiellement à travers elle.En d'autres mots, un aléa ge dit "borgne" ou "à bout fermé" peut être pratiqué dans la piè ce 30 et la bague 10 peut être utilisée dans un tel alésage pour produire un ancrage fileté solide dans cette pièce 30, suivant le présent procédé. En fait, cette dernière construction est utili- sée pour maintenir en place la tête d'un bloc moteur fait d'un alliage d'aluminium et doté d'ancrages filetés solides produits suivant le présent procédé.
Dans un exemple de construction de la bague 10 conçue tout particulièrement pour recevoir une vis à mé- taux d'un quart de pouce avec 20 filets par pouce, la longueur de la bazue 10 entre ses extrémités opposées est 0,427 pouce +
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0,000 pouce - 0,010 pouce ; le diamètre interne de l'ouverture dans la paroi latérale est 0,225 pouce ¯ 0,001 pouce, le diamè- tre externe de la paroi latérale 11 sur les cannelures 13 est compris dans les limites de 0,266 pouce, à 0,269 pouce/; la lon- gueur de chaque chanfrein 14 est 0,015 pouce + 0,003 pouce ; le diamètre externe de chaque chanfrein 14 est compris dans les limites de 0,253 pouce à 0,255 pouce et la fente 12 est produite dans un tube primitivement oontinu en utilisant un découpeur à scie avec une largeur de 0,018 pouce .
Laitière de la bague 10 est de l'acier SAE 1010; ses surfaces extérieures sont cémentées et le revêtement de cadmium minimum acceptable a une épaisseur de 0,0002 pouce .
D'après ce qui précède, il est évide que l'on a offert une bague de construction et d'un agencement pe fectionnés qui convient tout particulièrement pour l'utilisation dans la production d'un ancrage fileté solide dans une pièce ass@ ciée et un procédé perfectionné pour produire l'ancrage précité en utilisant ladite bague.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sana sortir du cadre du présent b r evet.
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