CH231293A - Procédé et machine pour la fabrication d'une soupape à tête et tige creuses, et soupape obtenue au moyen de ce procédé. - Google Patents

Description

  Procédé et machine pour la     fabrication    d'une soupape à tête et tige creuses,  et soupape obtenue au moyen de ce procédé.    La présente invention se rapporte à un  procédé pour la fabrication d'une soupape à  tête et tige creuses, dans laquelle les fibres  du métal ne sont pas coupées, au moins dans  la partie périphérique de la tête.  



  L'invention se rapporte également à une  machine pour la mise en     oeuvre    de ce procédé  et à une soupape obtenue au moyen de ce  procédé.  



  Il est connu de faire les soupapes desti  nées aux moteurs poussés tels que ceux em  ployés dans l'aviation, par     exemple,    en acier  spécial tel que l'acier     austénitique    et de les  creuser, intérieurement, afin de pouvoir rem  plir la cavité centrale ainsi obtenue avec un  corps très conducteur de la chaleur, tel que le  sodium par exemple, qui constitue     une    voie  d'écoulement des calories.  



  Jusqu'ici, les soupapes de ce genre étaient  faites en partant d'une ébauche métallique  dans laquelle étaient découpées par usinage  les formes de la pièce définitive.     Ces    procédés    usuels de fabrication ont pour inconvénient,  d'une part, que les fibres du métal sont fran  chement coupées même dans la partie péri  phérique de la tête qui comprend la portée de  la soupape et qui est soumise à de fortes sol  licitations mécaniques et thermiques, de sorte  que les multiples points de coupure des fibres  du métal en cet endroit y facilitent l'amorce  de ruptures et y sont la cause d'une vulné  rabilité plus grande aux actions corrosives et,  d'autre part, qu'il est difficile de réaliser, en  raison du faible diamètre de la tige de sou  pape,

   une cavité centrale qui s'étende sur la  presque totalité de la tête de soupape     elle-          même,    ce -qui réduit la quantité du corps con  ducteur chargé de dissiper les calories et  l'étendue de la surface soumise à son action.  



  Le procédé selon l'invention est     caracté-          risé    en ce qu'on forme un godet cylindrique  par déformation à partir d'une paroi métalli  que, mince,     d'épaisseur    uniforme et dont les  fibres     s'étendent    parallèlement à la surface      de ladite paroi, qu'on soumet ensuite la paroi  latérale dudit godet à une opération de ré  treinte en plusieurs passes de façon à     former     la tige et la     tête    de la soupape, la tête étant  formée à     partir    du fond du godet et de la  région de sa paroi latérale voisine de ce fond.  



  La machine à rétreindre que comprend  également l'invention et qui comporte des  matrices est caractérisée en ce qu'elle com  prend un dispositif de maintien et de cen  trage du godet susdit. disposé devant l'entrée  des matrices, ledit dispositif comportant au  moins un organe escamotable, en fin de passe,  pour libérer l'ébauche de soupape et lui per  mettre de s'engager complètement entre les       matrices.     



  Le dessin annexé illustre, à titre     d'exein-          Ales,    quelques formes d'exécution du procédé  selon l'invention et     représente,    partiellement,  également à titre d'exemple, deux formes  d'exécution d'une machine à rétreindre pour  la mise en     oeuvre    de ces formes d'exécution  du procédé.  



  Les     fig.    1 à. 4 sont des vues schématiques  illustrant quatre phases successives d'une  forme d'exécution du procédé dans laquelle  on part d'un flan.  



  Les     fig.    5 et 6 illustrent des phases sup  plémentaires d'usinage et de rétreinte de cette  forme d'exécution.  



  La     fig.    7 est une vue de face du dispo  sitif de maintien et de centrage de la pre  mière forme d'exécution de. la machine à     ré-          treindre.     



  La     fig.    $ est une coupe par     VIII-VIII     de la fia. 7.  



  La     fig.    9 montre une coupe faite     .suivant,     la ligne     IX-IX    de la,     fig.    10 de la seconde  forme d'exécution de la. machine.  



  La     fig.    10 est une vue de face de cette  machine à     rétreindre    montrant la disposition  des matrices,  Les     fig.    11 .à 14 illustrent les première  phases d'une seconde forme d'exécution du  procédé, dans laquelle on part d'un tube  cylindrique à paroi mince.    La     fig.        I@    représente, en coupe, une :sou  pape creuse terminée comportant une garni  ture rapportée.  



  La fi-. 16 illustre une opération supplé  mentaire de     rétreinte        perniettaut    d'obtenir la  soupape représentée     fig.    17.  



  Voici, par exemple, comment on pourrait  mettre en     #uvre    le procédé selon     l'invention     (voir les fi-. 1 à, 6): On part d'un godet       cylindrique    1     (fig.    1), obtenu par emboutis  sage à chaud ou à froid en plusieurs passes  d'un flan d'acier     austénitique        la,    plan. circu  laire, mince et découpé dans de la tôle ou  du feuillard. Ce flan est ainsi d'épaisseur  uniforme, et les fibres du métal     s'étendent     parallèlement à ses faces.

   On soumet ensuite  ce godet dans une     machine    à rétreindre à, dif  férentes passes (exécutées à chaud ou à froid)  de manière à obtenir     successivement    les trois  profils représentés aux     fig.    2,<B>3</B> et 4.     An     cours de ces phases, on constitue par rétreinte  de la paroi latérale 3- du godet 1, à la fois  la     tête    de la soupape et la tige 3; la tête est  ainsi constituée     par    le fond du godet et par  les parties de sa paroi latérale adjacente à  ce fond.

   Le     nombre    des passes et la forme des  profils dépendant     évidemment    de la nature  du métal, d'une part, et de la, forme et des  dimensions de la soupape terminée, d'autre  part.  



  Il ressort en.     particulier    de la     fig.    4 que, du  fait que l'on n'a     pas    inséré un mandrin cylin  drique dans la cavité 4 de     l'ébauche    au cours  (le la     rétreinte,    on     obtient        t;par    suite de la di  minution du diamètre de la tige) une paroi de  tige 3 et de collet 6 sensiblement plus épaisse       que    la paroi     ?'    du godet 1     de    la fi g. 1.

   Cette       surépa.isseur    de la tige est inutile au point=  de vue de la     résistance    de la     soupape    et elle  est nuisible du fait de Face     roisseinent    de  poids     qu'elle        provoque.     



       L'opération        suivante        (fig.        5)        consisic    donc  à enlever au tour cette     surépaisseur,        coininc     indiqué en pointillés en     3a,    à l'exception de  l'extrémité 5 de la- tige 3, et., éventuellement.       (lu    collet 6- dont le     renforcement    est parfois       désirable    au point de vue     mécanique.   <B>De</B>  toute façon, les parties périphériques de la      tête ne sont pas touchées, de sorte que leurs  fibres ne sont pas coupées.  



  Pour fermer la     cavité    de la soupape, il  suffit ensuite de rétreindre l'extrémité 5 pour  amener son diamètre     extérieur    à égalité avec  le diamètre de la tige usinée, d'une manière  en soi connue     (fig.    6).  



  On sectionne enfin la partie extrême de  la tige suivant la     ligne        a-b    et la soupape est  alors terminée. On peut toutefois, si on le dé  sire, munir la     portée    annulaire tronconique  de la tête de soupape d'une     garniture    7       (fig.    15) logée dans une gorge 8. de ladite  tête; la garniture peut être en fonte au tung  stène ou autre métal ou alliage approprié,  par exemple en alliage vendu sous le nom  commercial de     "stellitte".     



  La gorge 8, nécessaire à la fixation de  cette garniture, peut être formée au     cours    des  opérations précédentes de     rétreinte    en don  nant des profils correspondants aux matrices;  on peut également la former par une rétreinte       supplémentaire    en matrices fermées 9,     c'est-à-          dire    dans des matrices     entourant    complète  ment l'ébauche qui ne peut être extraite que  'par la séparation des matrices, dans une ma  chine à rétreindre à mâchoires ouvrantes       (fig.    16), ou former cette gorge par tout  autre moyen connu à l'exception d'un usi  nage qui couperait les fibres du métal.  



  La difficulté qui se présente lorsqu'on  veut opérer les passes des     fig.    2 à 4 dans  une machine à     rétreindre    ordinaire réside  dans l'impossibilité de faire saisir ou agrip  per la partie .de l'ébauche devant constituer  la tête de soupape.  



  La machine à rétreindre représentée aux       fig.    7 et      & ,    -et qui peut être utilisée pour  mettre en     aeuvre    la forme d'exécution du pro  cédé qui vient d'être -décrite, remédie à cet       convénient.    A cet effet, elle comporte un dis  positif de maintien -et de centrage     compre=          nant    un bâti circulaire 10, dans des glissières  radiales 11 duquel     peuvent    coulisser des  mâchoires 12 constituant -des organes escamo  tables, en fin de passe, pour libérer l'ébauche  de la soupape.

   Un ressort     13,,    logé à l'inté  rieur de chacune de ces mâchoires,     tend    cons-         tamment    à la pousser vers. le centre. Sur une  portée cylindrique 14 du bâti 10 peut tourner  une couronne 15 dont la périphérie présente  autant de rampes     l'6        formaht    cames qu'il y  a de mâchoires 12. Chacune de     ces    rampes  coopère avec un galet 17, porté par la mâ  choire     correspondante,    pour écarter celle-ci  du centre lorsqu'on fait tourner la couronne  15 dans le sens -de la flèche f en agissant sur  un levier 18' qui en est solidaire.  



  Le dispositif ainsi constitué est fixé au  bâti de la machine à rétreindre par un sup  port 19     et,centré    sur l'axe de     cette    machine,  devant les matrices 20. En     utilisant    la ma  chine; on engage l'ébauche -de soupape 2,1  entre les mâchoires 12 écartées et     entre    les       matrices    20, puis on resserre les mâchoires 12  en agissant sur le levier 18 en sens inverse  de la flèche f, de sorte que les mâchoires  enserrent     élastiquement    la tige de la soupape  ébauchée.  



  On fait alors avancer le poussoir M' (qui  peut, par exemple, être commandé     pneumati-          quement)    de la machine à     rétreindre:    la tige  de la soupape 21' s'engage progressivement  entre les matrices     2o,    en restant     maintenue     et centrée par les mâchoires 12 jusqu'à ce  que celles-ci soient écartées, à     l'encontre    de  l'action des ressorts 13, par la     tête,de    la sou  pape 2!1 qui vient agir sur des rampes     23,    des  mâchoires 12.

   La tête peut ainsi passer et  s'engager     toute    entière entre les matrices,  jusqu'à ce que le     poussoir    2'2' vienne presque  au contact des     matrices;    le centrage de la  soupape par les mâchoires 12 n'est plus alors  nécessaire, car il est assuré par les matrices       elles-mêmes.     



  Pour mettre en     aeuvre    la forme d'exécu  tion du procédé qui vient d'être décrite, on  pourrait aussi utiliser la machine à rétreindre  montrée aux     fig.    9 et 10.     Cette    machine com  prend un dispositif de maintien et de centrage  monté sur le poussoir 212 de     cette    machine       (fig.    9).

   Ce dispositif .comporte simplement  un manchon cylindrique 24 qui peut coulis  ser sur l'extrémité du poussoir, un ressort 25  tendant     constamment    à pousser ce manchon      dans une position     oû    il fait saillie sur l'extré  mité du     poussoir        22    vers les matrices     ?t).     



  Il suffit alors d'engager la tête de l'ébau  che 21 dans la cavité ainsi formée à l'extré  mité du     poussoir,    qui a sensiblement le même  diamètre que cette tête, puis de faire avan  cer celui-ci en engageant la queue de l'ébau  che entre les matrices 20. L'ébauche est main  tenue tant que le manchon ne s'est pas effacé,  en venant buter contre les matrices en fin  de course du poussoir, à     l'encontre    de l'action  du ressort     2-5.    A ce moment, le centrage est  assuré par les matrices elles-mêmes.  



  La machine à rétreindre     représentée    aux       fig.    9 et 10 comprend, comme d'ailleurs celle  des     fig.    7 et 8, quatre matrices     20-,    elle com  porte un stator 216, avec couronne de galet  27, et un rotor portant les quatre matrices  solidaires chacune d'une enclume     ?0a    portant  chacune un galet 2!8.  



  La, rotation à, grande vitesse du rotor por  tant les     matrices    provoque, chaque fois que  les galets 28 franchissent les galets succes  sifs 27 du stator, un déplacement alternatif  radial     desdites        matrices    soumises à la force       centrifuge    (comme il est montré en traits  pleins et en traits mixtes sur la     fig.    10 pour  deux     positions    angulaires différentes d'une  matrice), ce qui détermine le martèlement  par les matrices de l'ébauche à, rétreindre.  



  Les machines     décrites    pourraient être  constituées chacune par une machine à     ré-          treindre    d'un type connu munie du dispositif  de maintien et de centrage correspondant, tel  que décrit.  



  Dans une autre forme d'exécution du pro  <B>cédé,</B> on pourrait former le godet cylindrique  à partir d'un     tronçon    de tube métallique  cylindrique     3'0    (fi-. 11) à. paroi mince       d@épaisseuruniforme,et    dont les fibres s'éten  dent parallèlement aux faces de sa paroi. On  soumettrait ce     tronçon    à une ou, de préfé  rence, à plusieurs opérations de forgeage,  estampage ou rétreinte, soit à, chaud, soit à,  froid, pour lui donner les formes successives  représentées     fig.    11 à 14, de manière à obtu  rer l'une de ses extrémités 31 et à constituer    ainsi un     godet    32 analogue à celui représenté  <U>fi*</U> 1.  



       S'il    est     nécessaire,    on pourra sectionner la  saillie formée sur le fond 31 du godet sui  vant la ligne     c-d    et cela entre deux quel  conques des phases indiquées par les     fig.    12       à,    14, sans toutefois que les parties périphé  riques de la. tête ne présentent de fibres cou  pées. Le godet 32 ainsi obtenu est alors sou  mis aux     différentes    passes de rétreinte ainsi.       que    décrit ci-dessus pour l'amener à, la. forme  définitive désirée pour la soupape, complétée  ou non     par    la     garniture    7.  



  Les soupapes obtenues par les procédés       (écrits    présentent: les avantages suivants:  la cavité     centrale    offre au corps     conduc-          feur    -de la chaleur, qu'elle est destinée à con  tenir, le maximum de volume et de surface       utile;     la     soilpape    contient le minimum     possible     de métal, de sorte qu'elle est     léfyère,    peu     coi-          teuse    et qu'elle     présente    une faible inertie.  



  En outre, les procédés     décrits    permettent  de     fabriquer    des soupapes creuses en aciers  austénitiques     uniquement    par forgeage (si  l'on met à,     part    la     rectification    finale), ce qui       est    impossible si l'on part d'un bloc de métal  massif.

   Or, les aciers     austénitiques    sont,  comme on le sait,     particulièrement    recomman  dables pour la     fabrication    des soupapes, en  raison de leur bonne tenue aux températures  élevées.     D'aulre    part. ces soupapes peuvent  être     â,    fond plat, bombé ou présenter toute  autre forme.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fabrication d'une sou pape à tête et tige creuses, dans laquelle les fibres du métal ne sont pas coupées, au moins dans la<B>,</B> partie périphérique de la tête, carac térisé en ce qu'on forme un godet cylindrique par déformation -@ partir d'une paroi métal lique mince, d'épaisseur uniforme et dont les fibres s'étendent parallèlement à la surface de ladite paroi,

   en ce qu'on soumet ensuite la paroi latérale. dudit godet à une opéra tion de rétreinte en plusieurs passes de façon à former la tige et la tête de la soupape, la tête étant formée à partir -du fond du godet et de la région de sa paroi latérale voisine de ce fond. II.

   Machine à rétreindre pour la mise en aeuvre du procédé selon la revendication I et comportant -des matrices, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de main tien et de centrage du godet susdit disposé devant l'entrée des matrices, ledit dispositif comportant au moins un organe escamotable, en fin de passe, pour libérer l'ébauche de soupape et lui permettre de s'engager com plètement entre les matrices. III. Soupape obtenue au moyen du pro cédé selon la revendication I. 80US-REVENDICATIONS: 1. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce qu'on forme le godet cylindrique susdit par emboutissage en plusieurs passes d'un flan plan et mince. 2.

   Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que ce flan est constitué par un disque découpé dans de la tôle. à. Procédé -selon la revendication I et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que ce flan est constitué par un disque découpé dans du feuillard. 4. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce qu'on forme le godet cylindrique à partir d'un tronçon de tube cylindrique à paroi mince dont on obture l'extrémité. 5. Procédé selon la revendication I, carac térisé -en ce qu'on forme le godet cylindrique à partir d'un tronçon de tube cylindrique à paroi mince dont on obture l'extrémité par rétreinte. 6.

   Procédé selon la revendication I, carac- t6risé en outre par une opération de rétreinte complémentaire au moyen .de matrices fer mées de façon à former dans la tête de la soupape une gorge annulaire destinée à rece voir une garniture rapportée d'un métal dif férent. 7.

   Machine selon la revendication II, ca ractérisée en. ce que le dispositif de maintien et de centrage comprend plusieurs organes escamotables constitués par des mâchoires, montées élastiquement et susceptibles de s'écarter en fin de passe. & Machine selon la revendication II et la sous-revendication 7, caractérisée en ce -que lesdites mâchoires sont écartées automatique ment par l'ébauche elle-même en fin de passe. 9.

   Machine selon la revendication II et la sous-revendication 7, caractérisée par une couronne à cames .dont la rotation produit l'écartement desdites mâchoires. 10,. Machine selon la revendication II, caractérisée en # que le dispositif de main tien et de -centrage comprend un manchon susceptible de coulisser le long d'un poussoir mobile et au delà de son extrémité, un organe élastique tendant constamment à pousser ce manchon vers les matrices, dans 'une position où il fait saillie sur l'extrémité du poussoir en formant ainsi une cavité dans laquelle s'engage la tête .de l'ébauche,

   ledit manchon s'effaçant en butant contre les matrices en fin de course du poussoir.