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-PROCEDE DE CO NFORMàTI QN 'D <EIE MENTS t TWBULà IAES ., ET 'MAGHINE <P eER 1 Là MISE EN OEUVRE. :DE'CE PROCEDE.
On connaît déjà des procédés permettant d'obtenir un objet cylin- drique creux en forme d'étui, à partir d'un élément cylindrique de métalo
Ces procédés connus consistent à comprimer cet élément cylin- drique de métal entre une pièce mâle constituée par un poinçon cylindrique ayant le diamètre intérieur de l'étui et une pièce femelle constituée par une matrice également cylindrique et dont le diamètre intérieur est égal au diamètre extérieur de l'étui à obteniro
Le métal comprimé est refoulé en sens inverse du mouvement du poinçon dans l'espace annulaire compris entre le poinçon et la matrice pour former la paroi cylindrique de cet étui.
Ce procédé connu ne permet d'obtenir que des étuis,d'épaisseur constante sur toute la longueur de la paroi cylindrique.
On peut aussi comprimer l'élément cylindrique de métal contre un poinçon fixé au moyen d'un fouloir coulissant dans la matrice et constituant le fond de cette matrice.
Ce'procédé connu ne permet également de réaliser que des étuis dont la paroi cylindrique est d'épaisseur constante.
Dans ces deux procédés connus, il est d'autant plus difficile de conserver un bon centrage.du poinçon que l'étui est relativement long.
D'autres procédés de refoulement connus comportent deux phases
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Une première phase dans laquelle on forme une ébauche à paroi épaisses entre un poinçon et une première matrice et une deuxième phase dans laquelle les.parois cylindriques de cette ébauche sont allongées dans une matrice ouvertè présentant un redan entre deux alésages de diamètres différents .
Dans ce procédé connu qui permet d'obtenir des étuis longs et bien centrés, il reste généralement dans l'épaulement de la matrice raccordant l' un à l'autre les deux alésages différents, des particules de métal qui doi- vent être retirées après chaque opération, pour ne pas rayer l'étui réalisé dans l'opération suivante; le rendement de la machine, est de ce fait, beau- coup diminué.
Ce procédé, de plus, exige des éléments cylindriques de départ qui sont de volume constant.
Toute différence de volume de cet élément de départ se traduit, en effet, par une différence dans l'épaisseur du fond de l'ébauche et par une différence de position du poinçon par rapport à la matricé au début de la deuxième phase de travail.
Ces différences se traduisent par des irrégularités d'épaisseur de la paroi cylindrique de l'étui au voisinage du fond de cet étui.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients.
Elle concerne un procédé de conformation d'éléments tubulaires présentant un fond tels qu'étuis, douilles, à partir d'un élément de départ massif tel que billette ou barre filée, comportant une phase de formation d'une ébauche de forme creuse, et une pnase d'allongement de cette ébauche, procédé caractérisé par ce que cette ébauche est formée, dans la première phase, par filage du métal de la billette dans l'espace annulaire ménagé entre un organe femelle et un organe axial fixe;
La deuxième phase étant réalisée par étirage des parois cylin- driques de cette ébauche dans ce même organe femelle par l'organe axial se déplaçant par rapport à cet organe femelle prenant appui sur le fond.de l'ébauche.
Suivant une caractéristique de l'invention, le filage du métal de l'élément de départ dans l'espace annulaire ouvert ménagé entre l'organe femelle et l'organe axial est réalisé en compressant ce métal dans cet or- gane femelle au moyen d'un fouloir formant piston.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la phase d'éti- rage de l'ébauche est réalisée par appui de l'organe axial sur le fond de cette ébauche, déplacement relatif de cet organe axial par rapport à l'organe femelle,et dans cet organe femelle les bords de l'ébauche étant pincés entre cet organe femelle et l'organe axial.
L'invention concerne également une machine pour la mise en oeuvre des procédés précédents caractérisée en ce qu'elle comporte sur un bâti com- mun deux cylindres de presse coaxiaux opposés dans lesquels se déplacent deux pistons de presse, le piston supérieur étant solidaire de l'organe axial.
Le piston inférieur étant solidaire du fouloir et un organe femelle annulaire coaxial à l'organe axial et au fouloir étant fixé au bâti de presse.
Suivant une caractéristique de l'invention, l'organe femelle an- nulaire est fixé au cylindre supérieur, ce qui permet de réaliser plus faci- lement le centrage de cet organe femelle par rapport à l'organe axial, c'est- à-dire la régularité de l'espace annulaire ménagé entre l'organe femelle an- nulaire et lbrgane axial.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, l'organe femelle
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annulaire est constitué par une filière ouverte présentant intérieurement du côté du fouloir un alésage cylindrique de longueur notable et formant cy- lindre pour ce fouloir, une partie annulaire, rétrécie, par rapport à l'a- lésage cylindrique faisant suite à cet alésage'du côté de 1'organe axial.
Suivant une caractéristique de l'invention, le cylindre supé- rieur présente un fond supérieur engagé dans ce cylindre de façon coulissan- te, ce fond étant solidaire, par l'intermédiaire de l'ajutage d'arrivée de fluide moteur, d'un chapeau vissé extérieurement sur le cylindre, ce qui permet de régler la butée constituée par ce fond mobile.
Suivant une caractéristique de l'invention, l'organe axial est constitué par une aiguille à tige cylindrique fixée au piston supérieur, la partie terminale de cette aiguille étant légèrement cônique et présentant, en bout, en creux, le relief à réaliser dans le fond de l'étui.
Suivant une autre caractéristique de 1?inventions le fouloir est constitué d'une tige cylindrique terminée à sa partie supérieure par un bour- relet de plus grand diamètre et susceptible de coulisser à la manière d'un piston dans l'alésage cylindrique de la filière.
La présente invention concerne également des modes de lubrifi- cation adaptés aux opérations de filage et d'étirage des procédés précédents et permettant la réalisation de ce procédé.
L'invention concerne aussi un procédé de conformation d'éléments tubulaires conforme à ceux décrits et caractérisé en ce que l'on utilise pour la lubrification des éléments un mélange d'une partie en poids de graphite cristallin et de deux parties en poids d'huile.
Suivant une caractéristique de l'invention, on utilise l'huile de lin pour le travail à chaud de métaux se travaillant à plus de 5000 C.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, on utilise une huile minérale de trempe pour le travail à chaud de métaux se travaillant à moins de 500 C.
Une machine conforme à l'invention, est représentée à titre d9 exemple, sur le dessin ci-joint, dans lequel :
La figure 1 est une vue en coupe axiale de la machine dans sa position de départ;
La figure 2 est une vue en coupe axiale de cette même machine après la première phase de travail;
La figure 3 est une -vue en coupe axiale de cette même machine a- près la deuxième phase de travail;
La figure 4 est une vue en coupe axiale de la machine lors de la phase d'éjection de l'étui terminée
La figure 5 est une -vue en coupe; à plus grande échelle, de 1' organe femelle;
La figure 6 est une vue schématique de l'ensemble de la machine;
Les figures-7 et 8 sont des vues en coupe et en plan du disposi- tif d'extraction.
La machine représentée sur.les figures de 1 à 4 comporte les éléments essentiels suivants : a) Un cylindre supérieur de presse fixé dans le bâti 1 d'une pres- se.
Ce cylindre supérieur 2 présente une collerette 3 prenant appui dans un sommier 4 en forme d'anneau encastré dans le bâti 1.
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Une bride 5 à collerette taraudée 6 et épaulement 7 prend appui par cet épaulement contre la collerette 3 du cylindre supérieur 2. La bride 5 présente des trous dans lesquels passent des goujons 8 vissés dans le bâti 1. Des écrous 9 vissés sur ces goujons 8 prennent appui sur la bride 5, ce qui, par l'intermédiaire de l'épaulement 7, serre la collerette 3 du cylin- dre dans le sommier 4 et assure la fixation solide du cylindre 2 dans le bâ- ti 1.
Le cylindre supérieur 2 est disposé verticalement et son axe XX' est l'axe de la machine ou axe de travail.
A sa partie supérieure, le cylindre 2 est fermé par un fond mobi- le 10 engagé de façon coulissante dans l'alésage de ce cylindre 2. Ce fond 10 comporte, du côté intérieur, un logement périphérique dans lequel est pla- cée une garniture d'étanchéité 11 à section en U. Ce fond 10 percé d'un trou axial 12 est solidaire, par l'intermédiaire d'un ajutage d'arrivée du fluide 13, d'un chapeau 14 vissé sur un filetage extérieur du cylindre 2.
Par vissage ou dévissage du chapeau 14 on règle la position du fond 10 dans le cylindre 2.
A sa partie inférieure le cylindre 2 comporte un épaulement in- térieur 15 formant fond dans lequel coulisse librement la tige du piston qui sera décrit plus loin.
Cet épaulement est percé d'un canal radial 30 prolongé par un ajutage 31 d'arrivée de fluide.
L'étanchéité entre cette tige et ce fond est assurée par un joint 16 à section en U placé dans un logement de l'épaulement 15 du côté de l'extérieur. b) Une caseporte filière 17 de forme générale tubulaire compor- tant une partie supérieure en forme de manchon 18 engagée sur la partie in- férieure du cylindre 2, et vissée par un filetage extérieur dans un taraudage de la collerette 6 de la bride 5.
La portée 18 en forme de manchon comporte des épaulements inté- rieurs 19-21. L'épaulement 19 prend appui sur une rondelle 20 maintenant le joint 16 dans son logement.
L'épaulement 21 prend appui sur une pièce annulaire 22 présentant du côté de l'intérieur un logement pour un joint 23 à section en U appliqué contre la tige du piston. La pièce annulaire 22 est elle-même appliquée contre la rondelle 20 par l'intermédiaire d'un anneau 24 percé de deux trous radiaux opposés 25-26. Cet anneau 24 détermine, autour de la tige du piston, une cham- bre annulaire de refroidissement 27.
Le manchon 18 est percé de deux canaux diamétraux 28 - 29 en face des trous opposés 25 26 de l'anneau 24.
La cage 17 comporte à sa partie inférieure un anneau 32 présen- tant une section en équerre avec une portée extérieure filetée 330
Intérieurement l'anneau 32 présente deux alésages de diamètres différents 34 - 35 rigoureusement centrés sur l'axe XX' et un épaulement plan 36 raccordant ces deux alésages et rigoureusement perpendiculaire à cet axe XX'
La cage 17 est évidée de lumière longitudinale entre le manchon supérieur 18 et l'anneau inférieur 32, ces lumières permettant de surveil- ler de l'extérieur le travail de la machine et de limiter la transmission de chaleur par conductibilité entre la filière et le cylindre de presse. c) Une filière ou matrice 37 (fig.5) fixée sur l'anneau inférieur 32 de la cage porte filière.
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Cette filière 37 de forme générale -tubulaire présente extérieu- rement, à sa partie supérieure; deux portées lisses 38 - 39 de diamètre dif- férents et un épaulement plan 40 (fige 2) .correspondants aux alésages 34- 35 et à l'épaulement 36 de l'anneau 32.
Cette filière s'applique ainsi par ces portées et épaulements dans la partie correspondante de l'anneau 32. Elle est fixée sur cet anneau 3'2 par une bague 41 engagée autour de cette filière 37, vissée sur la portée filetée extérieurement 33 de cet anneau, et prenant appui par un épaulement intérieur 42 sur un épaulement extérieur correspondant 43 de la filière 37.
Intérieurement la filière 37 présente une surface de travail comportant de bas en haut - une surface conique 44 largement ouverte, - un alésage cylindrique 45 de longueur notable et de diamètre D, - un alésage cylindrique 46 de faible longueur et de diamètre Dl légèrement inférieur au diamètre D. - - un congé 47 à grand rayon.
La portée d'appui 40 de la filière doit être rigoureusement per- pendiculaire à l'axe de cette filièresde manière à ce que les alésages 45 et 46 soient rigoureusement centrés sur l'axe de travail XX'.
Autour de la filière 37 est disposé un générateur de chaleur constitué, par exemple par une résistance électrique 48 de forme annulaire. d) Une aiguille de filage 49 dont l'extrémité' inférieure est légèrement conique et présente la forme à donner à l'intérieur de l'étui.
Dans le cas de l'exemple représenté, cette aiguille présente, à sa partie inférieure, des bords arrondis 50 et une dépression axiale 51.
L'aiguille 49 est vissée par la partie supérieure de la tige dans un piston de presse 50 coulissant dans le cylindre supérieur=: de presse 2.
La tige de l'aiguille 49 est de forme cylindrique et elle cou- lisse de façon étanche dans les garnitures d'étanchéité 16 - 23 du cylindre 2 et de la cage 17. Le diamètre D 4 de cette tige est légèrement inférieur au diamètre D 1 de l'alésage 46 de la filière.
Le piston de presse 50 comporte sur chacune de ses faces un lo- gement annulaire 51 - 52 dans lequel est placée une garniture d'étanchéité en U 53 - 54. e) Un fouloir 55 centré sur l'axe de travail XX' et solidaire d'un piston de presse 56 semblable au piston supérieur 500 Ce piston infé- rieur 56 se déplace dans un cylindre de presse inférieur 57 semblable au cylindre supérieur de presse 2, ce cylindre inférieur étant fixé au bâti com- mun 1 de la presse (fig. 6).
Le contrôle du fluide commandant le déplacement des pistons su- périeur et inférieur se fait de façon indépendantes ce qui permet de donner à l'aiguille 49 et au fouloir 55 des déplacements indépendants.
Le fouloir 55 présente une tige cylindrique 55 terminée à sa partie supérieure par un bourrelet 58 de diamètre D2 légèrement supérieur au diamètre D3 de la tige et légèrement inférieur au diamètre D de l'alésage 45 de la filière, de manière à pouvoir coulisser à frottement doux dans cet alésage 45. (Fig. 5).
La machine ci-dessus décrite fonctionne de la façon suivante
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1 ) - Mise en position de travail - (fig. 1) -
L'aiguille 49 est dans sa position haute, le piston 50 butant con- tre le fond mobile 10 du cylindre 2, réglé en position convenable par vissa- ge ou dévissage du chapeau 14.
Dans cette position, la pointe de l'aiguille est engagée dans l' alésage 45 de la filière.
Le fouloir 55 est à sa position basse. On place sur ce,fouloir 55 l'élément de départ, qui est constitué par un tronçon de barre ou bil- lette cylindrique 40, dont le diamètre est approximativement celui de l'é- tui à obtenir.
La billette 60 est préalablement chauffée et enduite d'huile graphitée.
2 ) - Filage de l'étui - (Figo 2) -
On envoie le fluide moteur dans la partie inférieure du cylindre inférieur 57, le piston inférieur 56 s'élève en même temps que le fouloir 55 portant la billette 60.
Cette billette est poussée dans la filière 37 par le fouloir 55 qui s'engage dans cette filière à la suite de cette billette.
La billette 60 s'écrase sur la pointe de l'aiguille dont elle épouse le relief
Le mouvement du fouloir 55 continuant vers le haut, le bourrelet 58 de ce fouloir forme piston dans l'alésage 45 de la filière qui constitue le cylindre, et le métal de la billette 60 est filé vers le haut par l'espace annulaire 61 existant entre l'aiguille 49 et l'alésage 46 de la filière.
En fin de course vers le haut du fouloir 55,on obtient l'é- bauche 62 d'un étui, coiffant la pointe de l'aiguille 49 et épousant la for- me de cette dernière.
3 ) Etirage de l'ébauche de l'étui - (Figure 3)
En introduisant le fluide moteur à la partie supérieure du cylin- dre inférieur 57 et en mettant à l'échappement la partie inférieure de ce cylindre, on déplace vers le bas le piston 56 et le fouloir 55 qui se dé- gage alors de l'ébauche 62 de l'étui.
On introduit alors le fluide moteur par l'ajutage 13 à la par- tie supérieure du cylindre supérieur 2, ce qui produit le déplacement vers le bas du piston 50 et de l'aiguille 49. Cette aiguille 49.s'abaisse jusqu' à la position représentée sur la figure 3, sa tige coulissant dans l'alésa- ge 46 de la filière 37,
Dans ce mouvement, la partie cylindrique de l'ébauche 62 de l'é- tui est étiré. entre la pointe cônique de l'aiguille 49., jouant le rôle de man- drin, et l'alésage 46 de diamètre réduit, jouant le rôle de lunette détira- ge.
En fin de course descendante de l'aiguille 49, l'étui 63 présente une forme extérieure cylindrique de'diamètre D1 et une forme intérieure cor- respondant à la forme de la pointe de l'aiguille 490
Cet étui coiffe la pointe de cette aiguille 49 qui fait saillie vers le bas, à travers le filière 37 (fige 3).
4 ) Extraction de l'étui - (Fig4) -
Un extracteur 64 en forme d'U (fig. 7 et 8) et dont le diamètre intérieur est légèrement supérieur au diamètre D, de la tige de l'aiguille.
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49 est engagé sur cette tige entre la filière 37 et l'étui 63.
On admet alors le fluide moteur à la:'partie inférieure du cylin- dre 2 pour déplacer vers le haut le piston 50 et'l'aiguille 49. Le bord de l'étui 63 bute contre l'extracteur 64 et l'étui est ainsi retenu tandis que l'aiguille poursuit son mouvement ascendant.
La machine se retrouve ainsi à sa position de départ et prête pour une nouvelle opération.
Le fluide moteur admis ou évacué par les ajutages 13 - 31 du cylindre 2 peut être un liquide tel que l'huile ou un gaz tel que l'air com- primé..
La commande d'admission et d'échappement s'effectue au moyen de distributeurs de types connus.
Le contrôle de l'arrivée et de l'évacuation du fluide moteur dans chaque cylindre peut être effectué de manière à obtenir : - une course rapide pendant que l'effort exercé est faible.
- une course plus lente pendant que s'exerce l'effort de travail.
Ainsi le fouloir 55 - 58 amènera rapidement la billette 60 contre la pointe de l'aiguille 49 puis se déplacera lentement et suivant une course réduite pour filer le métal de la billette 60.
La course de dégagement du fouloir 55 - 58 hors de la filière s'effectuera de façon rapide.
La course de remontée de l'aiguille 49 à travers la filière 37, et pendant laquelle se produit l'extraction de l'étui terminé n'exige pas d'effort et s'effectuera de façon rapide.
Enfin, la descente de l'aiguille à travers la matrice pour pro- duire l'étirage de l'ébauche exige un travail bien moins considérable que le filage de l'ébauche par le fouloir. Le cylindre supérieur 2 pourra avoir une section beaucoup plus faible que celle du cylindre inférieur 57 et la course descendante de l'aiguille 49 pourra être effectée beaucoup plus rapidement que la course de montée du fouloir 55.
Dans l'espace annulaire 27 entourant la tige de l'aiguille 49 on fait circuler de l'eau de refroidissement arrivant par l'un des conduits 28 - 29 et repartant par l'autre. On refroidit ainsi la tige de cette aiguille, ce qui diminue la chaleur transmise par conductibilité depuis la pointe de cette aiguille 49 jusqu'au piston 50, au cylindre 2 et aux garnitures d'é- tanchéité.
Dans la machine ci-dessus décrite l'aiguille 49 est avantageuse- ment constituée en une seule pièce,, ce qui permet de réaliser un très bon centrage de cette aiguille 49 dans la filière.
Les étuis obtenus présentent aussi des parois cylindriques d'é- paisseur très régulière.
Le procédé revendiqué, peut aussi, pour certains métaux tels que l'aluminium être employé sans chauffage extérieur de la filière 37. La circulation d'eau dans l'espace annulaire'27 peut toutefois être maintenue pour éviter la transmission aux garnitures d'étanchéité de la chaleur dé- gag ée par le travail du métal.
Une lubrification par arrosage estsdans ce casa.prévue au-dessus de la filière 37.
Le procédé s'applique à tous les métaux ou alliages susceptibles d'être déformés à chaud ou à froid, tels que le laiton, le cuivre, le bronze
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d'aluminium, l'acier doux ou demi dur, l'aluminium, les alliages légers, les alliages de magnésium, etc....
Suivant la présente invention, on utilise dans les procédés ci- dessus et pour le travail à chaud du laiton, de l'acier et d'une façon géné- rale des métaux se travaillant à plus de 500 degrés C, un mélange bien bras- sé composé de :
Huile de lin 2 parties en poids
Graphite cristallin 1 " " "
Pour le travail à chaud de l'aluminium, des alliages légers et d'une façon générale des métaux se travaillant à moins de 500 C, on utilise un mélange bien brassé composé de :
Huile minérale de trempe 2 parties en poids
Graphite cristallin 1 " " "
L'huile minérale de trempe contiendra de préférence'10 à 20% d'huile de colza.
Le travail de conformation pourra être facilité par une addition. de 10 % en poids, d'huile de lin à l'huile minérale mélangé au graphite cris- tallin.
Dans le cas du travail à froid d'un métal tel que l'aluminium, on enduit la billette de départ d'une huile minérale visqueuse telle que celle normalement utilisée pour le graissage des engrenages du pont arrière des voitures .automobiles.
On choisira une huile adhérant bien au métal pour résister au la- vage produit par le ruissellement de l'eau de refroidissement comme il a été dit dans ce brevet principal.
Les différents moyens de lubrification décrits ci-dessus permet- tent d'effectuer les opérations de conformation du métal décrites dans le brevet principal, sans risque de déchirures ou plissement de ce métal.
Le procédé revendiqué présente, vis-à-vis des procédés connus, les avantages techniques suivants :
1 ) Les deux phases de formation de l'ébauche par filage'de la billette de départ et d'étirage de cette ébauche sont effectuées dans un même organe femelle 37. La machine est, de ce fait, plus simple que la plu- part des machines connues.
2 ) L'organe femelle ne comporte pas d'épaulement intérieur sus- ceptible de retenir des parcelles de métal et devant être nettoyé après cha- que opération.
3 ) La billette 60 utilisée comme élément de départ présente sensiblement le diamètre de l'étui terminé et peut être découpée dans une bar- re de section relativement faible. On réduit ainsi les pertes de métal par sciage ou tronçonnage de la barre.
4 ) Le procédé revendiqué permet d'obtenir des étuis de forme ex- térieur cylindrique, mais de forme intérieure conique.
Le fond de cet étui peut d'ailleurs présenter aussi bien extérieu- rement qu'intérieurement tout relief désiré. I1 suffit que le creux corres- pondant soit ménagé sur la face de bout de l'aiguille 49 ou sur la face de bout du fouloir 55 - 58.
5 ) La première phase se fait par écrasement de la billette sur l'extrémité de l'aiguille 49 c'est-à-dire par compression et refoulement du métal de la billette 60 par le fouloir 55 - 58.
La deuxième phase est réalisée par étirage de l'ébauche dont le
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fond est poussé par l'aiguille 49 et dont les bords sont pincés dans la lu- mière d'étirage formée entre l'organe femelle 37 et la surface conique de cette aiguille.
Dans les deux phases, le métal est déformé parallèlement à la di- rection de déplacement de l'organe mobile et dans le même sens que celui de ce déplacement, ce qui donne lieu à des parois cylindriques parfaitement ré- sistantes.
6 ) Le procédé revendiqué combinant une opération de filage à une opération de tirage permet d'obtenir en une seule opération de presse un élément tubulaire dont les parois sont plus minces que celles de l'élément qui pourrait être réalisé en une opération de filage unique.
REVENDICATIONS
1 ) Procédé de conformation d'éléments tubulaires présentant un fond, tels qu'étuis, douillesà partir d'un élément de départ massif tel que billette ou barre filée, comportant une phase de-formation d'une ébauche de forme creuse, et une phase d'allongement de cette ébauche, procédé carac- térisé par ce que cette ébauche est formée dans la première phase par filage du métal de la billette (60) dans l'espace annulaire ouvert (61) ménagé entre un organe femelle (37) et un organe axial (49) fixe, la deuxième phase étant réalisée par étirage des parois cylindriques de cette ébauche (60) dans ce même organe femelle, par l'organe axial (49) se déplaçant par rapport, à cet organe femelle (37) et prenant appui sur le fond de l'ébauche, ce qui permet., notamment,
de simplifier la machine et d'utiliser 'un organe femelle sans é- paulement intérieur susceptible de retenir des particules de métal.
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-PROCEDE OF CO NFORMàTI QN 'D <EIA MENTS t TWBULà IAES., ET' MAGHINE <P eER 1 THERE IMPLEMENTATION. : DE'CE PROCEDE.
Methods are already known which make it possible to obtain a hollow cylindrical object in the form of a case, from a cylindrical element made of metal.
These known methods consist in compressing this cylindrical metal element between a male part constituted by a cylindrical punch having the inside diameter of the case and a female part constituted by a also cylindrical die and the inside diameter of which is equal to the outside diameter. from the case to obtain
The compressed metal is forced in the opposite direction to the movement of the punch in the annular space between the punch and the die to form the cylindrical wall of this case.
This known process only makes it possible to obtain cases, of constant thickness over the entire length of the cylindrical wall.
It is also possible to compress the cylindrical metal element against a punch fixed by means of a sliding gland in the die and constituting the bottom of this die.
Ce'procédé known also only makes it possible to produce cases the cylindrical wall of which is of constant thickness.
In these two known methods, it is all the more difficult to maintain good centering of the punch as the case is relatively long.
Other known delivery methods have two phases
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A first phase in which a thick-walled blank is formed between a punch and a first die and a second phase in which the cylindrical walls of this blank are elongated in an open die having a step between two bores of different diameters.
In this known process, which makes it possible to obtain long and well-centered cases, there generally remain in the shoulder of the die connecting the two different bores to one another, particles of metal which must be removed afterwards. each operation, so as not to scratch the case carried out in the following operation; the efficiency of the machine is therefore greatly reduced.
This process, moreover, requires starting cylindrical elements which are of constant volume.
Any difference in volume of this starting element is reflected, in fact, by a difference in the thickness of the bottom of the blank and by a difference in the position of the punch relative to the die-forged at the start of the second work phase.
These differences result in irregularities in the thickness of the cylindrical wall of the case in the vicinity of the bottom of this case.
The object of the present invention is to remedy these drawbacks.
It relates to a method of shaping tubular elements having a bottom such as cases, bushes, from a solid starting element such as billet or extruded bar, comprising a phase of forming a hollow-shaped blank, and an elongation process for this blank, a process characterized in that this blank is formed, in the first phase, by extruding the metal of the billet in the annular space formed between a female member and a fixed axial member;
The second phase being carried out by stretching the cylindrical walls of this blank in this same female member by the axial member moving relative to this female member resting on the bottom of the blank.
According to one characteristic of the invention, the extrusion of the metal of the starting element in the open annular space formed between the female member and the axial member is carried out by compressing this metal in this female member by means of 'a plunger forming a piston.
According to another characteristic of the invention, the stretching phase of the blank is carried out by pressing the axial member against the bottom of this blank, relative displacement of this axial member with respect to the female member, and in this female member the edges of the blank being clamped between this female member and the axial member.
The invention also relates to a machine for carrying out the preceding methods, characterized in that it comprises on a common frame two opposite coaxial press cylinders in which two press pistons move, the upper piston being integral with the 'axial organ.
The lower piston being integral with the follower and an annular female member coaxial with the axial member and with the follower being fixed to the press frame.
According to one characteristic of the invention, the annular female member is fixed to the upper cylinder, which makes it easier to achieve the centering of this female member relative to the axial member, that is to say. say the regularity of the annular space formed between the annular female member and the axial lbrgane.
According to one embodiment of the invention, the female member
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annular is constituted by an open die having internally on the side of the follower a cylindrical bore of considerable length and forming a cylinder for this follower, an annular portion, narrowed, with respect to the cylindrical wound following this bore of the side of the axial member.
According to one characteristic of the invention, the upper cylinder has an upper base slidably engaged in this cylinder, this base being integral, via the motor fluid inlet nozzle, with a cap screwed on the outside of the cylinder, which makes it possible to adjust the stop formed by this movable bottom.
According to one characteristic of the invention, the axial member is constituted by a needle with a cylindrical rod fixed to the upper piston, the end part of this needle being slightly conical and having, at the end, recessed, the relief to be produced in the bottom from the case.
According to another characteristic of the inventions, the follower consists of a cylindrical rod terminated at its upper part by a bead of larger diameter and capable of sliding like a piston in the cylindrical bore of the die. .
The present invention also relates to modes of lubrication adapted to the spinning and drawing operations of the preceding processes and allowing this process to be carried out.
The invention also relates to a process for shaping tubular elements in accordance with those described and characterized in that a mixture of one part by weight of crystalline graphite and two parts by weight of crystalline graphite is used for the lubrication of the elements. oil.
According to one characteristic of the invention, linseed oil is used for the hot working of metals working at more than 5000 C.
According to another characteristic of the invention, a quenching mineral oil is used for the hot working of metals working at less than 500 C.
A machine according to the invention is shown by way of example, in the attached drawing, in which:
Figure 1 is an axial sectional view of the machine in its starting position;
FIG. 2 is an axial sectional view of this same machine after the first working phase;
FIG. 3 is an axial sectional view of this same machine after the second working phase;
Figure 4 is an axial sectional view of the machine during the ejection phase of the completed case
Figure 5 is a sectional view; on a larger scale, of the female organ;
Figure 6 is a schematic view of the entire machine;
Figures-7 and 8 are sectional and plan views of the extraction device.
The machine shown in Figures 1 to 4 comprises the following essential elements: a) An upper press cylinder fixed in the frame 1 of a press.
This upper cylinder 2 has a collar 3 resting in a ring-shaped base 4 embedded in the frame 1.
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A flange 5 with a threaded flange 6 and a shoulder 7 bears by this shoulder against the flange 3 of the upper cylinder 2. The flange 5 has holes through which the studs 8 screwed into the frame pass 1. Nuts 9 screwed onto these studs 8 rest on the flange 5, which, by means of the shoulder 7, clamps the flange 3 of the cylinder in the base 4 and ensures the solid fixing of the cylinder 2 in the frame 1.
The upper cylinder 2 is arranged vertically and its axis XX 'is the axis of the machine or the working axis.
At its upper part, the cylinder 2 is closed by a movable base 10 slidably engaged in the bore of this cylinder 2. This base 10 comprises, on the inside, a peripheral housing in which a gasket is placed. sealing 11 with a U-shaped section. This bottom 10 pierced with an axial hole 12 is secured, by means of a fluid inlet nozzle 13, to a cap 14 screwed onto an external thread of the cylinder 2 .
By screwing or unscrewing the cap 14, the position of the base 10 in the cylinder 2 is adjusted.
At its lower part, the cylinder 2 has an internal shoulder 15 forming the bottom in which the piston rod slides freely, which will be described later.
This shoulder is pierced with a radial channel 30 extended by a fluid inlet nozzle 31.
The seal between this rod and this bottom is ensured by a seal 16 with a U-shaped section placed in a housing of the shoulder 15 on the outside. b) A die case 17 of generally tubular shape comprising an upper part in the form of a sleeve 18 engaged on the lower part of the cylinder 2, and screwed by an external thread into an internal thread of the collar 6 of the flange 5.
The sleeve-shaped bearing surface 18 has internal shoulders 19-21. The shoulder 19 bears on a washer 20 holding the seal 16 in its housing.
The shoulder 21 rests on an annular part 22 having on the inside side a housing for a seal 23 with a U-section applied against the piston rod. The annular part 22 is itself applied against the washer 20 by means of a ring 24 pierced with two opposite radial holes 25-26. This ring 24 determines, around the piston rod, an annular cooling chamber 27.
The sleeve 18 is pierced with two diametrical channels 28 - 29 opposite the opposite holes 25 26 of the ring 24.
The cage 17 comprises at its lower part a ring 32 having an angled section with a threaded outer surface 330
Internally, the ring 32 has two bores of different diameters 34 - 35 strictly centered on the axis XX 'and a plane shoulder 36 connecting these two bores and strictly perpendicular to this axis XX'
The cage 17 is hollowed out of longitudinal light between the upper sleeve 18 and the lower ring 32, these lights making it possible to monitor the work of the machine from the outside and to limit the transmission of heat by conductivity between the die and the tube. press cylinder. c) A die or die 37 (fig. 5) fixed to the lower ring 32 of the die holder cage.
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This die 37 of general -tubular shape has externally, at its upper part; two smooth surfaces 38 - 39 of different diameters and a flat shoulder 40 (pin 2) corresponding to the bores 34- 35 and to the shoulder 36 of the ring 32.
This die is thus applied by these bearing surfaces and shoulders in the corresponding part of the ring 32. It is fixed to this ring 3'2 by a ring 41 engaged around this die 37, screwed onto the externally threaded bearing surface 33 of this ring, and being supported by an internal shoulder 42 on a corresponding external shoulder 43 of the die 37.
Internally the die 37 has a working surface comprising from bottom to top - a conical surface 44 widely open, - a cylindrical bore 45 of significant length and diameter D, - a cylindrical bore 46 of short length and diameter Dl slightly less than diameter D. - - a fillet 47 with a large radius.
The bearing surface 40 of the die must be strictly perpendicular to the axis of this die so that the bores 45 and 46 are strictly centered on the work axis XX '.
Around the die 37 is arranged a heat generator consisting, for example, of an electrical resistance 48 of annular shape. d) A spinning needle 49 whose lower end is slightly conical and has the shape to be given to the inside of the case.
In the case of the example shown, this needle has, at its lower part, rounded edges 50 and an axial depression 51.
The needle 49 is screwed by the upper part of the rod into a press piston 50 sliding in the upper cylinder =: press 2.
The rod of the needle 49 is cylindrical in shape and it slides tightly in the gaskets 16 - 23 of the cylinder 2 and of the cage 17. The diameter D 4 of this rod is slightly less than the diameter D 1 of the bore 46 of the die.
The press piston 50 has on each of its faces an annular housing 51 - 52 in which is placed a U-shaped seal 53 - 54. e) A follower 55 centered on the working axis XX 'and integral with of a press piston 56 similar to the upper piston 500 This lower piston 56 moves in a lower press cylinder 57 similar to the upper press cylinder 2, this lower cylinder being fixed to the common frame 1 of the press ( fig. 6).
The fluid controlling the movement of the upper and lower pistons is controlled independently, which makes it possible to give the needle 49 and the follower 55 independent movements.
The follower 55 has a cylindrical rod 55 terminated at its upper part by a bead 58 of diameter D2 slightly greater than the diameter D3 of the rod and slightly less than the diameter D of the bore 45 of the die, so as to be able to slide in friction soft in this bore 45. (Fig. 5).
The machine described above works as follows
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1) - Positioning in working position - (fig. 1) -
The needle 49 is in its upper position, the piston 50 abutting against the movable bottom 10 of the cylinder 2, adjusted in the appropriate position by screwing or unscrewing the cap 14.
In this position, the tip of the needle is engaged in the bore 45 of the die.
The follower 55 is in its low position. The starting element, which is formed by a section of cylindrical bar or ball 40, the diameter of which is approximately that of the case to be obtained, is placed on this follower 55.
The billet 60 is preheated and coated with graphite oil.
2) - Case wiring - (Figo 2) -
The working fluid is sent to the lower part of the lower cylinder 57, the lower piston 56 rises at the same time as the follower 55 carrying the billet 60.
This billet is pushed into the die 37 by the follower 55 which engages in this die following this billet.
The billet 60 is crushed on the point of the needle of which it follows the relief
The movement of the follower 55 continuing upwards, the bead 58 of this follower forms a piston in the bore 45 of the die which constitutes the cylinder, and the metal of the billet 60 is spun upwards through the existing annular space 61 between the needle 49 and the bore 46 of the die.
At the end of the upward stroke of the ram 55, the blank 62 of a case is obtained, covering the tip of the needle 49 and matching the shape of the latter.
3) Stretching the blank of the case - (Figure 3)
By introducing the working fluid to the upper part of the lower cylinder 57 and by exhausting the lower part of this cylinder, the piston 56 and the follower 55 are moved downwards which then disengages from the cylinder. blank 62 of the case.
The working fluid is then introduced through the nozzle 13 at the upper part of the upper cylinder 2, which produces the downward displacement of the piston 50 and of the needle 49. This needle 49 is lowered to the position shown in FIG. 3, its rod sliding in the bore 46 of the die 37,
In this movement, the cylindrical part of the blank 62 of the case is stretched. between the conical point of the needle 49., playing the role of mandrel, and the bore 46 of reduced diameter, playing the role of unwinding bezel.
At the end of the downward stroke of the needle 49, the case 63 has a cylindrical outer shape of diameter D1 and an inner shape corresponding to the shape of the tip of the needle 490.
This case covers the tip of this needle 49 which protrudes downwards through the die 37 (fig 3).
4) Extraction of the case - (Fig4) -
A U-shaped extractor 64 (Figs. 7 and 8), the inner diameter of which is slightly greater than the diameter D, of the shank of the needle.
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49 is engaged on this rod between the die 37 and the case 63.
The working fluid is then admitted to the lower part of the cylinder 2 in order to move the piston 50 and the needle 49 upwards. The edge of the case 63 abuts against the extractor 64 and the case is thus retained while the needle continues its upward movement.
The machine is thus back in its starting position and ready for a new operation.
The working fluid admitted or discharged through the nozzles 13 - 31 of the cylinder 2 can be a liquid such as oil or a gas such as compressed air.
The intake and exhaust control is carried out by means of distributors of known types.
Checking the inlet and outlet of the working fluid in each cylinder can be carried out so as to obtain: - a rapid stroke while the force exerted is low.
- a slower run while the work effort is exerted.
Thus the follower 55 - 58 will quickly bring the billet 60 against the tip of the needle 49 then will move slowly and following a reduced stroke to spin the metal from the billet 60.
The clearance stroke of the follower 55 - 58 out of the die will be carried out rapidly.
The upstroke of the needle 49 through the die 37, and during which the extraction of the finished case takes place, does not require any effort and will be carried out rapidly.
Finally, the descent of the needle through the die to produce the stretching of the blank requires much less labor than the extrusion of the blank by the ram. The upper cylinder 2 may have a section much smaller than that of the lower cylinder 57 and the downward stroke of the needle 49 can be performed much faster than the upward stroke of the follower 55.
In the annular space 27 surrounding the shank of the needle 49, cooling water is circulated arriving through one of the conduits 28-29 and leaving through the other. The rod of this needle is thus cooled, which decreases the heat transmitted by conductivity from the tip of this needle 49 to the piston 50, to the cylinder 2 and to the seals.
In the machine described above, the needle 49 is advantageously made in one piece, which makes it possible to achieve very good centering of this needle 49 in the die.
The cases obtained also have cylindrical walls of very regular thickness.
The claimed process can also, for certain metals such as aluminum, be used without external heating of the die 37. The circulation of water in the annular space'27 can however be maintained to prevent transmission to the seals. heat released by working the metal.
Sprinkler lubrication is provided in this case above die 37.
The process is applicable to all metals or alloys liable to be deformed hot or cold, such as brass, copper, bronze
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aluminum, mild or semi-hard steel, aluminum, light alloys, magnesium alloys, etc.
According to the present invention, in the above processes and for the hot working of brass, steel and in general metals working at more than 500 degrees C, a well-mixed mixture is used. consists of :
Linseed oil 2 parts by weight
Crystalline graphite 1 "" "
For hot working of aluminum, light alloys and in general metals working at less than 500 C, a well stirred mixture is used consisting of:
Mineral quenching oil 2 parts by weight
Crystalline graphite 1 "" "
The mineral quench oil will preferably contain 10 to 20% rapeseed oil.
The work of conformation could be facilitated by an addition. from 10% by weight, linseed oil to mineral oil mixed with crystalline graphite.
In the case of cold working a metal such as aluminum, the starter billet is coated with a viscous mineral oil such as that normally used for lubricating the rear axle gears of motor cars.
An oil will be chosen which adheres well to the metal in order to resist the washing away produced by the run-off of the cooling water as has been said in this main patent.
The various lubrication means described above make it possible to carry out the metal shaping operations described in the main patent without risk of tearing or wrinkling of this metal.
The claimed process has the following technical advantages compared with known processes:
1) The two phases of forming the blank by spinning the starting billet and of drawing this blank are carried out in the same female member 37. The machine is therefore simpler than most. known machines.
2) The female member does not have an internal shoulder capable of retaining pieces of metal and which must be cleaned after each operation.
3) The billet 60 used as the starting element has substantially the diameter of the finished case and can be cut from a bar of relatively small cross section. This reduces metal losses by sawing or cutting the bar.
4) The claimed process makes it possible to obtain cases of cylindrical exterior shape, but of conical interior shape.
The bottom of this case can also have any desired relief on the outside as well as on the inside. It suffices that the corresponding recess is made on the end face of the needle 49 or on the end face of the follower 55 - 58.
5) The first phase is carried out by crushing the billet on the end of the needle 49, that is to say by compressing and pushing the metal from the billet 60 by the follower 55 - 58.
The second phase is carried out by stretching the blank whose
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The bottom is pushed by the needle 49 and the edges of which are pinched in the drawing light formed between the female member 37 and the conical surface of this needle.
In both phases, the metal is deformed parallel to the direction of movement of the movable member and in the same direction as that of this movement, which gives rise to perfectly resistant cylindrical walls.
6) The claimed process of combining a spinning operation with a drawing operation makes it possible to obtain in a single press operation a tubular element whose walls are thinner than those of the element which could be produced in a single spinning operation .
CLAIMS
1) Process for shaping tubular elements having a bottom, such as cases, bushes from a solid starting element such as billet or extruded bar, comprising a phase of forming a hollow-shaped blank, and a phase of elongation of this blank, process characterized in that this blank is formed in the first phase by extruding the metal from the billet (60) in the open annular space (61) formed between a female member (37) and a fixed axial member (49), the second phase being produced by stretching the cylindrical walls of this blank (60) in this same female member, by the axial member (49) moving relative to this female member (37 ) and resting on the bottom of the blank, which allows., in particular,
to simplify the machine and to use a female member without an internal shoulder capable of retaining metal particles.