Procédé pour l'obtention d'une pièce métallique par fluage à froid et installation pour sa mise en aeuvre Le présent brevet comprend un procédé pour l'obtention d'une pièce métallique par fluage à froid, caractérisé par le fait qu'on ap plique sur le métal une pression progressive en comprimant un liquide, puis maintient, pendant le fluage du métal enfermé dans un moule comprenant deux parties déplaçables l'une par rapport à l'autre, une pression suffi sante sur ce métal pour l'obliger à fluer et à prendre la forme du moule en provoquant un déplacement relatif des deux parties du moule par une détente de ce liquide comprimé.
Le brevet comprend également une instal lation pour la mise en asuvre du procédé, comprenant une presse munie d'un organe pres seur et d'un organe d'appui, installation carac térisée par le fait que l'un au moins des deux dits organes de la presse est relié à un dispo sitif compresseur qui comprime un liquide constituant un ressort hydraulique, provoquant un déplacement relatif rapide de ces organes pendant le fluage du métal: Le dessin annexé illustre, schématiquement et à titre d'exemple, quelques formes d'exécu tion de l'installation pour la mise en oeuvre du procédé.
La fig. 1 est un schéma des liaisons mécani que et hydraulique de l'installation. La fig. 2 est une vue en plan de la presse, certaines parties étant arrachées et d'autres vues en coupe.
La fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne 11I-111 de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV--IV de la fig. <B>3.</B>
Les fig. 5 et 6 sont des vues en coupe dé détails à plus grande échelle.
Les fig. 7 et 8 sont des vues schématiques et partielles de deux autres formes d'exécution de l'installation.
Selon les fig. 1 à 4 du dessin annexé, l'ins tallation comprend un moteur M entraînant, par l'intermédiaire d'une transmission à cour roies l'une des parties 1 d'un embrayage. Cette partie 1 tourne librement sur un arbre 2 porté par des paliers 3. La seconde partie 4 de cet accouplement est déplaçable axialement le long de cet arbre 2, mais est angulairement fixe par rapport à cet arbre. Une roue dentée 5, fixée rigidement sur l'arbre 2 engrène avec une gran de roue dentée 6 fixée rigidement sur un ar bre 7 tournant dans des paliers 8 et qui porte une manivelle 9.
Une bielle 10 relie mécani quement cette manivelle à l'une des extrémités d'un levier 11 à deux bras, dont l'autre extré- mité est reliée, par un embiellage 12,à un dispositif compresseur comprenant un piston 13 coulissant dans un cylindre 14. Ce cylindre est relié par des conduites 15 à des bouteilles de compression 16 remplies de liquide. Des vannes 17 permettent de mettre en service une ou plusieurs bouteilles 16.
Le levier 11 est pivoté sur un axe 18 so lidaire d'un coulisseau 19 glissant dans des guides 20. Un organe presseur 21, porté par un guide 22 relié rigidement au coulisseau 19, porte l'une des parties 23 d'un outil dont la seconde partie 24 est portée par un organe d'appui 25.
Le piston 13 est relié à un poussoir 40 por tant une vis 28 engagée dans un écrou 29 maintenu dans une position angulaire fixe. Une denture 30 taillée dans la surface périphé rique de cet écrou, engrène avec une vis sans fin 31 solidaire d'un axe 32 tournant dans un palier 33 et portant un organe de manoeuvre 34. La face supérieure 35 de cet écrou, butant sur une face d'appui 36, définit la position haute extrême du piston 13.
L'embiellage 12 comporte deux bielles dis posées de part et d'autre du levier 11 et fixées aux deux extrémités d'un axe 37 tournant li brement dans un palier 38 aménagé à l'une des extrémités de ce levier 11. Les extrémités in férieures de ces bielles 12 sont pivotées libre ment sur deux tourillons latéraux 39 solidaires du poussoir 40 coulissant dans un guide 41. Le piston 13 est relié à ce poussoir par un ac couplement constitué par une gorge circulaire 42 dans laquelle est engagé un collier 43 fixé rigidement au poussoir 40. L'extrémité 44 de la queue du piston 13 est de forme sphérique et repose contre une face d'appui 45 portée par le poussoir.
La bielle 10 est pivotée librement, d'une part sur le maneton 46 de la manivelle 9, et d'autre part sur un axe 47 porté par les deux bras 48 de l'extrémité en forme de four che du levier 11.
L'outil 23, 24 comporte deux parties dé- plaçables l'une par rapport à l'autre qui cons tituent un outil de découpe et en même temps des éléments d'un moule pour le moulage d'une pièce par fluage à froid du métal. A cet ef fet, la partie 23 de l'outil ést constituée par un poinçon coopérant avec une matrice formée dans la partie 24 de l'outil. Cette matrice est obturée par une troisième partie 49 du moule située en regard de la face frontale 50 du poin çon. Des évidements 51 sont pratiqués dans cette face frontale et éventuellement dans la partie 49, qui correspondent aux bossages que doit présenter la pièce terminée.
Lorsque l'installation est arrêtée, ses or ganes et éléments occupent les positions rela tives représentées à la fig. 1. Le maneton de la manivelle 9 est dans sa position haute extrême, de même que le coulisseau 19, et le poussoir 40 est dans sa position basse extrême.
Le moteur M étant sous tension, il en traîne en rotation la partie 1 de l'accouplement. Par manoeuvre d'un organe de commande 52, l'usager provoque l'engagement des deux par ties 1 et 4 de cet accouplement, et la libération d'un frein 53, 54. Dès. lors, l'arbre 2 est en- trainé en rotation et entraîne la manivelle 9, par l'intermédiaire du réducteur de vitesse 5, 6. En conséquence, la bielle 10 actionnée vers le bas, fait osciller le levier 11 sur son axe 18. Le piston 13 est alors actionné vers le haut par l'intermédiaire de l'embiellage 12 et du poussoir 40 et comprime le liquide contenu dans le cylindre 14 et les bouteilles 16.
Tou tefois, le déplacement du piston 13 est fonction de la compressibilité du liquide et du volume de liquide contenu dans les bouteilles 16. Ce déplacement est donc très faible, pratiquement négligeable, car le liquide est peu compressible, de sorte que le piston s'appuie sur ce liquide et que le déplacement vers le bas de la bielle 10 provoque l'oscillation du levier 11 sur l'axe 37. Dès lors, le coulisseau 19 est actionné vers le bas.
Le poinçon 23 vient s'appuyer sur une bande de métal 55 posée sur la matrice 24 et la poussée exercée par ce poinçon, provoque, de la manière connue, le découpage d'une pièce 56. Cette pièce découpée est poussée par le poinçon, jusque sur la partie 49 du moule logé à l'intérieur de la matrice de découpage. A ce moment, le poinçon est arrêté dans sa course, mais la bielle 10 continuant sa course vers le bas, c'est maintenant le piston 13 qui se dé place dans le cylindre 14 en comprimant le liquide.
La compression de la pièce découpée 56, augmente donc considérablement pour at teindre plusieurs dizaines de tonnes, jusqu'au moment où la compression du métal atteint une valeur telle que ce métal est liquide ou semi- fluide pour la température ambiante. Il est évi dent que dès que le métal devient mou ou semi-fluide, les molécules du métal se dépla çant les unes par rapport aux autres, un échauf fement rapide se produit, de sorte qu'en pra tique le métal atteint brusquement une fluidité telle que ce métal gicle dans les évidements 51 du moule.
De ce fait, l'épaisseur a de la pièce décou pée tend à diminuer brusquement, de même que la pression à l'intérieur du moule. La ma nivelle 9 poursuivant sa course vers le bas ne peut toutefois pas imprimer à l'organe pres seur 21 un déplacement vers le bas suffisam ment rapide pour maintenir à l'intérieur du moule une pression suffisante pour maintenir le métal à l'état fluide et le faire Huer jusqu'à ce qu'il épouse les formes des parois internes du moule. Par contre, le liquide comprimé est capable de se détendre très rapidement, de sorte qu'il repousse le piston 13 vers le bas dès que la pression dans le moule se réduit par suite du fluage.
L'embiellage 12 déplacé également vers le bas, fait osciller le levier 11 dans le sens de la flèche f autour de l'axe 47, ce qui provoque un déplacement rapide du coulisseau 19 vers le bas. En conséquence, la partie mo bile 23 de l'outil est déplacée rapidement en direction de la partie fixe 24 de l'outil, et une pression suffisante est maintenue à l'intérieur du moule pour maintenir le métal à l'état li quide ou au moins dans un état semi-liquide pour lequel la masse de la pièce découpée 56 est à l'état plastique et flue dans les évide ments pratiqués dans les parois du moule, pour finalement épouser complètement les formes de ces parois et remplir entièrement le vide in térieur du moule.
La manivelle 9 continuant sa course vers le bas provoque une nouvelle compression du liquide jusqu'à ce que la face 35 de l'écrou 29 vienne prendre appui sur la face d'appui 36. A ce moment, la bielle pro voque un dernier déplacement vers le bas du poinçon 23 qui atteint alors sa position basse extrême pour laquelle le moule, entièrement fermé, détermine les cotes exactes de la pièce fluée à froid.
La manivelle 9 continuant sa course, ac tionne la bielle 10 vers le haut et provoque ainsi la décomposition du métal enfermé dans le moule qui se solidifie instantanément. Lors que la manivelle 9 atteint sa position haute, l'usager exerce une traction sur l'organe de commande 52 afin de provoquer le dégage ment des deux parties de l'accouplement<B>1,</B> 4 et la mise en action d'un frein 53, 54. La pièce fluée à froid peut alors être extraite de la ma trice et après avancement d'un pas de la bande de métal 55, une nouvelle pièce peut être dé coupée puis formée par fluage à froid comme décrit ci-dessus.
La course de compression du piston 13 peut être réglée à volonté par manasuvre des vannes 17, c'est-à-dire en faisant agir ce pis ton sur une plus ou moins grande quantité de liquide.
Le piston, le cylindre et les bouteilles cons tituent en fait un ressort hydraulique dont la course de compression peut être réglée afin d'obtenir, pendant le fluage du métal, un dé placement rapide de l'organe presseur 21 d'une amplitude suffisante pour faire fluer le métal jusque dans le fond des cavités du moule. La détente de ce ressort hydraulique étant extrê mement rapide, permet de maintenir à l'inté rieur du moule, pendant le fluage du métal, la pression nécessaire pour maintenir le métal dans un état plastique.
Grâce au fait que la position basse extrême du poinçon est définie positivement par la bielle 9 et l'écrou 29 pre nant appui sur sa butée 36, toutes les pièces fluées ont obligatoirement exactement la même épaisseur.
Par man#uvre de l'organe 34, la position de l'écrou 29 le long de la vis 28 peut être ré glée, de manière à définir une position basse extrême du poinçon, telle que tout le vide in térieur du moule fermé soit rempli de métal. Il est évident que l'épaisseur de la bande de métal 55 doit être choisie de manière que le volume de la pièce découpée 56 corresponde au volume de la pièce Huée terminée.
Dans la variante représentée partiellement par la fig. 7, les organes et éléments déjà dé crits en référence aux fig. 1 à 6 portent les mêmes chiffres de référence. La partie 23 de l'outil est reliée mécaniquement à la bielle 9 par l'intermédiaire du levier 11, dont l'embiel lage 12 est articulé sur un axe 57 porté par des oreilles 58 fixées rigidement au bâti de la presse. Par contre, l'organe d'appui 25, por tant la seconde partie 24 de l'outil, est porté par un coulisseau 59 coulissant dans un guide 60. Ce coulisseau porte une collerette 61 ve nant buter sur une face d'appui 62 aménagée dans le bâti de la presse.
Ce coulisseau porte encore la vis 28 sur laquelle est engagé l'écrou 29 muni de sa couronne dentée 30 en prise avec la vis sans fin 31 portée par l'axe 32 muni de son organe de commande 34.
Cette vis 28 porte le piston 13 engagé dans le cylindre 14 relié par les conduites 15 aux bouteilles 16. Un ressort 63 tend à main tenir la partie 24 de l'outil dans sa position haute représentée au dessin et définie par la collerette 61 prenant appui sur la face d'ap pui 62.
Le fonctionnement de cette seconde forme d'exécution de l'installation est semblable à celui de l'installation décrite en référence aux fig. 1 à 6. En effet, lorsque le poinçon 23 est actionné vers le bas, il provoque un déplace ment vers le bas de la partie 24 de l'outil et donc la compression du liquide contenu dans les bouteilles 16, jusqu'au moment où la pres sion atteint une valeur pour laquelle le mé tal de la pièce découpée 56 devient plastique. Ce métal gicle alors dans les cavités du moule et la pression dans celui-ci est mainte nue très élevée par un déplacement relatif ra pide des deux parties du moule, provoqué par la détente du liquide comprimé dans les bou teilles 16.
Le poinçon 23 continuant sa course vers le bas, il provoque une nouvelle com pression du liquide dans les bouteilles 16, jus qu'au moment où la face 64 de l'écrou 29 vient buter sur une face d'appui 65. La mani velle 9, déjà très proche de son point bas ex trême, provoque encore un léger déplacement vers le bas du poinçon. Ce dernier déplacement amène le poinçon dans sa position basse ex trême, et les deux parties 23 et 24 de l'outil dans une position de fermeture bien définie. Ce dernier déplacement du poinçon provoque une sorte de matriçage ou de mise en forme de la pièce fluée à froid qui confère à celui-ci sa forme définitive et un aspect propre et im peccable.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 8, la manivelle 9 est remplacée par une came 66, agissant sur un coulisseau 67 dépla- çable verticalement dans des guides 68. Ce coulisseau comporte un cylindre 69 relié par un conduit souple 70 aux conduites 15 reliées aux bouteilles 16. Un piston 71 coulisse à l'intérieur de ce cylindre 69 et porte la vis 28 engagée dans l'écrou 29 dont la position axiale est réglable par açtionnement de l'axe 32. La vis 28 porte le guide 22 muni de l'une des par ties 23 de l'outil.
Ici encore la position basse extrême du poinçon 23 est définie de manière positive par la came 66, la face 72 du coulisseau venant prendre appui sur la face supérieure 35 de l'écrou 29. Toutefois, il n'est pas absolument obligatoire que la position basse extrême du poinçon soit définie de manière positive par la manivelle 9 ou la came 66, comme décrit en référence aux fig. 1 à 8.
En effet, si par ré glage de la caractéristique du ressort hydrau lique, par exemple en ouvrant ou fermant les vannes 17, on arrive à obtenir une caractéris tique suffisamment plate de ce ressort hydrau lique pour que celui-ci soit à même de main tenir pendant le fluage à l'intérieur du moule, une pression suffisante pour maintenir le mé tal dans un état plastique jusqu'à ce que le vide intérieur du moule soit entièrement rem pli de métal, on obtient alors, déjà lors de la détente du ressort hydraulique, la fermeture complète du moule, de sorte qu'il n'est plus nécessaire de prévoir une nouvelle compres sion du liquide et de provoquer la fermeture positive du moule.
On peut aussi, pour obte- nir la caractéristique désirée du ressort hydrau lique, comprimer préalablement le liquide dans les bouteilles à l'aide d'un compresseur, de manière qu'en position de repos (position re présentée aux fig. 1, 7 et 8) le liquide soit déjà sous pression.
Les essais effectués à l'aide d'une installa tion telle que décrite ont prouvé qu'il est pos sible de fabriquer des pièces par fluage à froid comportant des parties très saillantes et présentant des formes très compliquées, que les installations connues de fluage à froid ne permettent pas de réaliser. Ceci est dû au fait que selon le procédé on maintient à l'in térieur du moule, pendant le temps du fluage, une pression suffisante pour maintenir le mé tal dans un état plastique en provoquant un déplacement relatif rapide des deux parties du moule par la détente d'un liquide comprimé.