Procédé d'usinage par forgeage et ébavurage , et appareil pour la mise en aeuvre de ce procédé Le présent brevet comprend un procédé d'usinage par forgeage et ébavurage et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Le procédé consistant à donner à des pièces une forme déterminée par forgeage est bien connu; mais il reste habituellement, après forgeage, une certaine quantité de la matière dont est faite la pièce, qui est en excès et adhère fortement à cette pièce; en terme de métier, on appelle communément cet excès de matière une bavure . Pour pouvoir se servir d'une pièce forgée, il est nécessaire de l'ébavurer. Cette opération d'enlèvement des bavures, ou ébavurage, constituait jusqu'à présent une opération indépendante du forgeage et nécessi tait normalement, au préalable; des manipu lations supplémentaires importantes.
Or, on a constaté, dans certains cas où on emmagasi nait dans un réceptacle commun, comme d'usage, des pièces forgées non ébavurées avec d'autres pièces profilées, que les bavures risquaient d'érafler, ou de détériorer d'une autre manière, la surface des pièces emmagasinées. On a noté surtout une détérioration des surfaces fines des pièces profilées lorsque les pièces non ébarbées étaient encore chaudes. Cela est probablement dû au fait que les caractéristiques d'un métal à température élevée rendent les pièces en ce métal plus sensibles aux détério rations éventuelles.
Le procédé que comprend le présent brevet est caractérisé en ce qu'on forge un lingot réchauffé pour obtenir une pièce profilée ayant des bavures adhérentes, en ce qu'on ébave, au moyen d'une matrice d'ébavurage, ladite pièce pendant qu'elle est encore chaude, en ce qu'on produit un vide dans la partie supérieure de la matrice d'ébavurage en même temps qu'on procède à l'opération d'ébavurage, en ce qu'on maintient la pièce ébavurée dans ladite partie supérieure de la matrice et en ce qu'on éjecte ultérieurement ladite pièce par suppression du vide produit dans ladite partie.
L'appareil pour la mise en ceuvre du pro cédé ci-dessus est caractérisé par une matrice de forgeage comprenant une moitié inférieure contenant un poinçon de forgeage pouvant être actionné et faisant partie de cette moitié, et une moitié supérieure pourvue d'un moyen pour en éjecter la pièce forgée, par une matrice d'ébavurage installée à côté de ladite matrice de forgeage et comprenant un organe supé rieur d'ébavurage et un organe récepteur infé rieur monté sur un chariot coulissant horizon talement, et propre à recevoir et maintenir en place la pièce forgée non ébavurée qui est éjectée de la moitié supérieure de la matrice de forgeage,
ledit organe supérieur d'ébavurage présentant une lumière destinée à être reliée à un appareil producteur de vide, et étant aussi muni d'un éjecteur mécanique, le chariot cou lissant horizontalement portant un dispositif pour recevoir la pièce ébavurée venant de l'organe supérieur d'ébavurage et l'évacuer, les différentes parties dudit appareil étant agencées pour opérer en synchronisme, confor mément à un cycle d'opérations fixé à l'avance.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une mise en aeuvre du procédé et représente une forme d'exécution de l'appareil que com prend également le brevet.
La fig. 1 montre schématiquement un appareil pour forgeage et ébavurage.
La fig. 2 est une vue par-dessus, par la droite 2-2 de la fig. 1.
La<B>fi-.</B> 3 montre, en coupe par la ligne 3-3, comment le piston éjecteur de la moitié supé rieure de la matrice de forgeage est actionné par un piston hydraulique, par l'intermédiaire d'une crémaillère et d'une roue dentée qui produisent un changement de 900 dans la direction de l'effort appliqué.
Les fig. <I>4a à 41</I> illustrent les positions res pectives qu'ont successivement les parties prin cipales de l'appareil, pendant un cycle typique d'opérations.
Les fig. <I>5a, 5b</I> et 5c montrent, schématique ment, le forgeage du lingot et la formation des bavures qui en résultent.
La fig. 5d montre un objet profilé, après son ébavurage.
L'appareil représenté à la fig. 1, comporte une matrice de forgeage ouverte, désignée d'une manière générale par<I>A</I> et<I>B;</I> à côté se trouve un mécanisme d'ébavurage ouvert, désigné d'une manière générale par<I>C et D.</I> Si l'on détaille les différents organes, on constate que la moitié supérieure 10 de la matrice de forgeage est munie d'un dispositif mécanique d'éjection 11, en l'espèce d'un piston éjecteur. La moitié inférieure 12 de la matrice de forgeage est munie du poinçon classique de forgeage 13. Ce poin çon, actionné par un piston pneumatique 14, oblige le lingot chaud à prendre la forme voulue, quand on ferme la matrice.
Un chariot 15, coulissant horizontalement, est déplacé vers l'avant et vers l'arrière, pour l'exécution d'un cycle complet d'opérations, par un dispositif 16 actionné en synchronisme. La base 17 de la matrice d'ébavurage repose sur la face supérieure du chariot; cette base 17 a la forme voulue pour recevoir la pièce forgée et éjectée qui porte les bavures produites au forgeage. L'autre extrémité du chariot est munie du dispositif classique, d'un plan incliné 18 par exemple, placé pour recevoir la pièce forgée ébavurée et la conduire à une cuve de réception.
La partie supérieure 19 de la matrice d'éba- vurage est munie d'une arête tranchante ou cisaillante 20. Il y a en outre, dans cette partie supérieure, une lumière 21 qui peut être reliée à un appareil faisant le vide, d'un type connu. On n'a pas représenté cet appareil, qui peut être une pompe à vide classique, ou l'équivalent. On peut faire le vide dans la partie supérieure de la matrice d'ébavurage, quand celle-ci est obturée par une pièce forgée qui vient d'être ébavurée. On a prévu, en outre, un dispositif mécanique d'éjection 22 qu'on peut actionner contre la pression atmosphérique qui tend à maintenir la pièce forgée dans la moitié supé rieure de la matrice d'ébavurage.
II y a aussi, autant que possible, des dispositifs d'alignement 23 et 24 grâce auxquels la matrice se place convenablement pour ébavurer conformément aux prévisions. Une bague d'éjection 25, qui peut agir par compression d'un ressort et sert à éjecter les bavures détachées de la pièce, est engagée sur la partie inférieure de la matrice d'ébavurage. II y a lieu de noter que tous les organes énumérés ci-dessus sont reliés entre eux par des dispositifs (non montrés sur la figure) qui les font agir en synchronisme de façon à produire une par une les pièces forgées et ébavurées, sous une forme appropriée à l'emploi envisagé.
La fig. 2 montre comment on peut disposer le plan incliné 18 pour sortir facilement de l'appareil les pièces finies. Il y a lieu de se reporter maintenant à la série de croquis des fig. 4a à 41 pour suivre le déplacement relatif des différents organes de l'appareil au cours d'un cycle typique d'opé rations.
La fig. 4a montre la machine à forger ouverte, telle qu'elle se présente au commence ment des opérations. La matrice de forgeage en deux moitiés est ouverte. La moitié inférieure reçoit le lingot réchauffé 26, puisqu'il s'agit essentiellement d'une opération de forgeage à chaud. A la gauche du mécanisme de la matrice de forgeage se trouve le dispositif pour ébavurer la pièce précédemment forgée. Autre ment dit, pendant qu'une pièce est forgée, il y a ébavurage de la pièce forgée pendant la course précédente de la machine. On obtient donc, par ce procédé, une pièce finie à chaque course de piston, sauf en ce qui concerne la première course du début de la fabrication.
Le dispositif d'ébavurage comprend un logement mobile, propre à pénétrer dans l'ouverture de la matrice de forgeage, pour recevoir la pièce forgée, après l'opération de forgeage. Lorsque le mécanisme éjecteur a laissé tomber la pièce forgée sur le cha riot mobile, la machine se met automatiquement en fonctionnement et retire le chariot pour le pla cer sous la matrice d'ébavurage. Cette matrice doit évidemment avoir une forme correspondant au contour d'ébavurage dé la pièce forgée à traiter.
Sur la fig. 4a, le dispositif du haut a été représenté avec un petit piston à commande hydraulique qui doit éjecter la pièce ébavurée hors de la moitié supérieure de la matrice d'ébavurage. L'éjecteur est représenté dans sa position haute. Son fonctionnement est visible sur les figures suivantes: Sur la fig. 4b, la matrice de forgeage est fermée. Ici, la moitié supérieure de cette matrice de forgeage est appliquée sur la moitié inférieure de façon hermétique, cependant que la partie destinée à l'ébavurage s'est déplacée d'une même quantité ou d'une quantité équivalente jusqu'à fond de course. A cet instant du cycle d'opérations, le lingot à forger a subi sa pre mière déformation.
On a représenté la première course qui a lieu au début de la fabrication; en cours de fabrication, la couronne de bavure de la pièce forgée aurait été cisaillée dans le dispositif d'ébavurage; mais, dans le cas de la figure, il n'y a pas de pièce dans ce dispositif.
Sur la fig. 4c, l'appareil est dans la même position que sur la fig. 4b. II n'y a pas eu de mouvement des demi-matrices. Le seul mouve ment effectué est celui du piston inférieur, qui s'est déplacé de bas en haut pour achever l'opé ration de forgeage et produire ainsi une pièce finie de forgeage. Après avoir achevé sa course, le piston est ramené automatiquement à sa position inférieure.
Le fig. 4d montre la machine ouverte de nouveau. On voit la pièce forgée terminée dans la moitié supérieure de la matrice de forgeage. Le chariot du dispositif d'ébavurage est sur le point de se déplacer vers la droite, comme l'indique la flèche.
Sur la fig. 4e, le chariot a terminé sa course vers la droite et est prêt à recevoir la pièce forgée, avec ses bavures, au moment où elle sera éjectée de la demi-matrice supérieure de for geage. Cette éjection est produite au moyen du mécanisme hydraulique qu'on a décrit plus haut. La pièce forgée tombe sur le chariot. Le logement qui la reçoit a une forme appropriée à celle de la pièce forgée.
On voit sur la fig. 4f la pièce forgée complè tement éjectée, avec ses bavures, hors de la cavité et en place sur le logement récepteur. A cet instant de la série des opérations, le chariot est sur le point de se déplacer vers la gauche.
La fig. 4g montre la pièce complètement forgée, avec ses bavures, sur le logement qui est revenu à sa position initiale pour l'ébavurage. On voit aussi le second lingot réchauffé qui a été mis en place. A ce moment, la machine à forger est sur le point d'être refermée. A partir de ce moment, il y aura deux pièces en traitement, l'une forgée, l'autre non. Le lingot à forger est placé comme sur la fig. 4a et la pièce forgée, avec ses bavures, est en position d'ébavurage.
On a montré la machine entrouverte sur la fig. 4h, pour mieux décrire ce qui se passe. Le lingot réchauffé n'a pas été touché par la moitié supérieure de la matrice de forgeage. La cou ronne de bavures n'a pas été cisaillée sur la pièce forgée. On voit sur la figure comment ces deux opérations, forgeage et ébavurage, seront effec tuées simultanément.
Sur la fig. 41, la machine est complètement fermée. La matrice de forgeage s'est fermée sur le second lingot réchauffé. Il s'est produit une fermeture hermétique. La partie destinée à l'ébavurage s'est déplacée de la même quantité ou d'une quantité équivalente, jusqu'à fond de course. La couronne de bavure a été cisaillée sur la pièce forgée. La pièce forgée initiale est encore dans la matrice; la bavure cisaillée a été libérée, sous l'effet de la pression, mais se trouve encore autour de la moitié inférieure de la matrice d'ébavurage. On a représenté la lumière pour faire le vide.
Le dispositif sortira la pièce, complètement ébavurée, de son logement et l'entraînera vers le haut, puisque l'espace autour de cette pièce a été rendu étanche par l'opéra tion d'ébavurage. Les organes mécaniques sont disposés de façon telle que la pression atmos phérique n'ait pas accès. .
Sur la fig. 4j, la pièce forgée terminée reste en place dans la moitié supérieure de la matrice de forgeage, avant éjection; même situation qu'en 4d. A noter que la pièce forgée et déjà ébavurée est encore dans la partie supérieure de la matrice d'ébavurage. Pendant cette partie du cycle, la pompe à vide, qu'on laisse fonctionner en permanence, a évacué l'air de la moitié supé rieure de la matrice d'ébavurage, le vide main tenant en place la pièce forgée et ébavurée. Une particularité importante de l'appareil consiste dans le fait qu'il n'y a pas de dispositif de com mande du vide.
Le mécanisme d'éjection, actionné par le piston hydraulique qu'on a décrit plus haut, surmontera en effet la force due à la pression atmosphérique et supprimera automatiquement le vide, de ce fait. Ce méca nisme vaincra la pression atmosphérique qüi maintient la pièce en place et fera sortir la pièce forgée et ébavurée de la matrice d'ébavurage. De son côté, la bavure est éjectée du logement par la bague d'éjection et évacuée par un cou rant d'air, à l'aide d'un dispositif non montré sur le dessin. A noter que la pièce forgée et ébavurée est sur le point d'être éjectée de la matrice d'ébavurage. La fig. 4k montre le chariot dont on a parlé plus haut, qui se trouve à fond de course à droite.
Le logement pour l'opération d'ébavu- rage a été placé juste au-dessous de la moitié supérieure de la matrice de forgeage et est prêt à recevoir la pièce forgée, avec ses bavures, lorsque cette pièce sera éjectée par le mécanisme d'éjection de la machine à forger. La précédente pièce forgée et ébavurée, c'est-à-dire la pièce finie, est prête à tomber sur le plan incliné, comme le montre la fig. 4j, de telle sorte que, lorsque le chariot revient vers la gauche, comme le montre la fig. 41, la pièce terminée soit évacuée en même temps.
Les deux pièces, à savoir la pièce forgée ébavurée et la pièce forgée non encore ébavurée, se déplacent simultanément, comme il est indiqué, en même temps que le chariot horizontal.
Il se produira la même série d'opérations chaque fois qu'on rechargera la machine à forger. Il est évident que l'appareil décrit per met une économie notable de main-d'oeuvre car il n'exige aucune manipulation par un opérateur. Le rôle de l'opérateur se borne à placer un lingot réchauffé dans la moitié infé rieure de la matrice de forgeage. Il n'est même pas nécessaire que cet opérateur enlève la pièce terminée, car celle-ci est évacuée automatique ment par gravité vers une cuve d'emmaga sinage.
Le procédé décrit permet le forgeage d'une pièce profilée avec l'ébavurage de cette pièce pendant qu'elle est encore chaude. L'opération est effectuée d'une manière telle que la pièce ne se refroidit pas de façon appréciable. De même, la pièce ébavurée, qui est remontée et maintenue en place dans la partie supérieure de la matrice d'ébavurage, est encore très chaude. Cette pièce ébavurée chaude est maintenue en place par le vide fait dans la partie supérieure de la matrice, comme dit plus haut; si on laisse alors la pièce ébavurée se refroidir un peu, il s'ensuit une diminution de la force qui tend à maintenir la pièce dans la partie supérieure de la matrice d'ébavurage.
De ce fait, l'action mécanique, exercée ensuite pour supprimer la vide et per mettre l'éjection de la pièce ébavurée, se trouve facilitée. On peut, en ce point, refroidir dans la mesure désirée, soit par exemple en envoyant un courant d'air de refroidissement sur la pièce ébavurée, soit en réglant le cycle des opérations de l'appareil de façon que<B>là</B> pièce ébavurée soit éjectée avec un certain retard.
Les opérations décrites sont simplifiées du fait que l'utilisation de soupapes ou de dispo sitifs de commande du vide n'est pas nécessaire, ainsi qu'on l'a déjà dit. L'opération d'ébavu- rage produit l'obturation effective de la partie supérieure de la matrice d'ébavurage, de sorte que le vide obtenu dans ces conditions suffit à maintenir la pièce ébavurée dans cette partie de la matrice.