Procédé de fabrication de pièces coniques creuses On sait que des pièces de forme conique intérieure et extérieure sont réalisables par extrusion à partir d'un tronçon cylindrique prélevé dans une barre ou une billette. Ce tronçon cylindrique est disposé dans une ma trice borgne de forme conique correspondant à la forme extérieure de la pièce à réaliser et il est déformé au moyen d'un outil dit poinçon présentant la forme conique intérieure. Ce procédé présente toutefois les inconvénients suivants : il ne permet de réaliser que des for mes coniques à parois relativement épaisses ou des formes dont le cône n'est pas trop accen tué.
On remarque que si l'on cherche à réali ser des formes à paroi relativement plus mince, l'effort à exercer sur le poinçon s'ac- croit très rapidement et que l'outillage devient incapable de le supporter. Si l'on cherche à réaliser une forme conique à angle relative ment plus ouvert, des criques ont tendance à se former à l'extrémité de la partie ouverte de la pièce. En résumé, l'expérience montre que de telles formes ne peuvent être réalisées par ce procédé dès que l'épaisseur de la paroi descend à une certaine valeur pour une cer taine ouverture du cône. Il devient nécessaire, pour les réaliser, d'utiliser des procédés de forge plus complexes nécessitant au moins deux opérations successives et souvent plus.
La présente invention a pour but de remé dier à ces inconvénients. Elle concerne un procédé de fabrication de pièces coniques creuses, caractérisé en ce qu'on déforme dans une matrice au moyen d'un poinçon un élément de départ massif, en produisant l'extrusion du métal de cet élé ment de départ en même temps dans le sens du déplacement du poinçon et en sens inverse de ce déplacement, ce qui permet de réalisei des pièces coniques de faible épaisseur, de forte conicité avec un minimum d'effort sur le poinçon.
On réalise dans une première phase une ébauche par extrusion du métal de l'élément de départ en sens inverse du déplacement du poinçon dans la matrice, tandis que dans une deuxième phase faisant suite à la première, et pour le même déplacement du poinçon, on provoque l'amincissement des parois de cette ébauche par une double extrusion à la fois dans le sens de déplacement du poinçon et en sens inverse de ce déplacement.
L'invention concerne également une ma chine pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisée par une matrice conique ouverte aux deux extrémités, et par deux poinçons opposés coaxiaux avec cette matrice, l'un étant de forme conique et soli daire d'un organe mobile à déplacement axial, et susceptible de s'engager dans la partie de grande ouverture de la matrice conique, l'au tre étant de forme cylindrique et solidaire d'un organe mobile à mouvement axial indépendant de celui du premier organe mobile, et suscep tible de coulisser dans la partie de petite ou verture de la matrice conique en obturant cette petite ouverture.
Le dessin annexé illustre le procédé et re présente, à titre d'exemple, une forme d'exé cution de la machine pour la mise en #uvre du procédé, ainsi que quelques produits qui peuvent être obtenus.
Les fig. 1, 2 et 3 sont des vues en coupe axiale de trois formes de pièces coniques réali sables ; la fig. 4 est une vue en coupe axiale de la machine avant le déplacement des poinçons ; la fig. 5 est une vue en coupe axiale de cette machine après une première phase de travail ; la fig. 6 est une vue en coupe axiale de cette machine après une deuxième phase de travail ; la fig. 7 est une vue en coupe axiale de la machine en position d'éjection de la pièce formée. La fig. 1 représente une pièce présentant une forme conique, intérieurement et extérieu rement.
La fig. 2 représente une pièce de forme conique intérieurement et qui est pro longée extérieurement par une partie de forme cylindrique extérieurement du côté fermé et par une partie de forme cylindrique intérieure ment et extérieûrement du côté ouvert. La fig. 3 représente une pièce analogue dans la quelle la forme intérieure n'est plus exacte ment conique, mais présente une légère cour bure de la génératrice de révolution.
La fig. 4 représente la machine dans la position de début de l'opération. 1 est une ma trice fixée au bâti fixe 2 d'une presse hydrau lique par une bague filetée 3. La matrice 1 est alésée sur toute sa hauteur. De bas en haut, cet alésage est d'abord cylindrique en 4 à un diamètre correspondant au plus grand dia mètre extérieur de la pièce à réaliser. Au-des sus, l'alésage est conique en 5 et présente la forme de la partie conique extérieure de la pièce à réaliser ; à la partie supérieure, l'alé sage est cylindrique en 6 et correspond au plus petit diamètre extérieur de cette pièce.
7 est un. poinçon rendu solidaire d'un cou- lisseau inférieur 8 de la presse par un écrou fileté 9 vissé dans ce coulisseau 8 et s'appli quant sur une embase 10 en forme d7épaule- ment du poinçon 7. Ce poinçon 7 est formé d'un fût cylindrique 11 terminé à son extré mité supérieure par une partie de forme tron conique 12. La partie cylindrique 11 a le dia mètre le plus grand de la forme intérieure de la pièce à réaliser et la forme conique est iden tique à la forme conique intérieure de cette pièce.
13 est un poinçon rendu solidaire d'un coulisseau supérieur 14 de la presse par un écrou fileté 15 vissé dans ce coulisseau 14 et appliqué sur une embase 16 en forme d'épau lement de ce poinçon supérieur 13. Le poin çon 13 est cylindrique et présente un diamètre tel qu'il puisse coulisser avec un jeu minime dans l'alésage cylindrique supérieur 6 de la matrice 1, en formant piston.
La forme de départ est un tronçon de ron din 17 cylindrique ou de toute autre forme, prélevé soit dans une billette, soit dans une barre laminée ou filée à la presse suivant le métal mis en oeuvre. Son diamètre a une valeur intermédiaire entre celui du grand et du petit alésage de la matrice. Ce rondin est préalable ment chauffé, si l'extrusion doit avoir lieu à chaud et lubrifié d'une manière appropriée. Dans le cas de travail à chaud, la matrice 1 est également chauffée, de préférence par un dispositif de chauffage électrique enveloppant et schématisé en 18.
Le processus de la fabrication est le sui vant Les organes de la machine sont au départ dans la position de la fig. 4. Le poinçon 7 est dans sa position basse, laissant un espace ap proprié en dessous de la matrice 1.
Le poinçon supérieur 13 est également dans sa position basse, de telle façon que son extrémité inférieure soit engagée partiellement dans l'alésage conique 5 de la matrice. Cette position est réglée par une butée non repré sentée.
Le rondin 17 est placé dans l'espace ré servé entre la matrice 1 et le poinçon 7, bien centré dans l'axe de ces organes. Le coulis- seau inférieur de presse 8 est déplacé vers le haut. Le poinçon 7 repousse vers le haut le rondin 17, l'introduit dans l'alésage de la ma trice et le force dans l'alésage conique de cette dernière. Le mouvement du poinçon vers le haut se poursuivant, le produit remplit l'alé sage conique dont il prend la forme et vient buter sur l'extrémité inférieure du poinçon su périeur 13. L'extrusion du métal se produit alors, la matière descendant en sens inverse du mouvement du poinçon 7 qui, à la fin de cette première phase de l'opération, occupe la position indiquée à la fig. 5.
La paroi limitée par les formes coniques intérieures et extérieu res est relativement épaisse.
Dans la deuxième phase de l'opération, le poinçon supérieur 13 est déplacé jusque dans sa position haute, telle qu'elle est représentée dans la fig. 6. Dans cette position, le poinçon supérieur est juste engagé par son extrémité dans l'entrée de l'alésage supérieur de la ma trice. Le poinçon 7 est de nouveau déplacé vers le haut pour finalement occuper sa posi tion haute représentée à la fig. 6.
Au cours de ce deuxième mouvement, le poinçon infé rieur 7 produit une double extrusion de la matière ; une partie de la matière de la paroi se déplace vers le haut en extrusion directe dans le sens du mouvement du poinçon 7, tan dis qu'une autre partie se déplace vers le bas en extrusion inverse dans le sens contraire du mouvement de ce poinçon 7. Finalement, la matière occupe l'espace libre existant entre le poinçon et la matrice, la pièce 20 épousant intérieurement exactement la forme du poin çon 7.
La fig. 7 montre la phase d'extraction dû produit. Le poinçon inférieur 7 a été déplacé vers le bas jusque dans sa position initiale. Le poinçon supérieur 13 a été ensuite déplacé également vers le bas jusque dans sa position initiale en provoquant l'extraction hors de la matrice de la pièce 20. Le procédé et la machine ci-dessus décrits permettent de réaliser les avantages techniques suivants 1. La première phase produit par extrusion inverse une ébauche qui est amincie dans la deuxième phase par une double extrusion di recte et inverse. On peut ainsi réaliser sur la même machine et dans une seule opération, en deux phases, une pèce mince présentant une conicité accentuée.
2. L'extrusion dans les deux sens permet de limiter l'effort exercé sur le poinçon, car la matière emprisonnée entre la matrice 1, le pis ton 13 et le poinçon 7 est refoulée devant ce poinçon 7 dans la partie cylindrique de la matrice 1, en même temps que dans l'espace compris entre ce poinçon 7 et l'alésage coni que 5 de cette matrice, c'est-à-dire à la fois dans le sens du déplacement du poinçon 7 et en sens inverse de ce déplacement.
3. La machine permet de travailler à des températures plus basses que celles habituel lement employées.
Method of manufacturing hollow conical parts It is known that parts of internal and external conical shape can be produced by extrusion from a cylindrical section taken from a bar or a billet. This cylindrical section is placed in a conical-shaped blind matrix corresponding to the external shape of the part to be produced and it is deformed by means of a so-called punch tool having the internal conical shape. However, this process has the following drawbacks: it only makes it possible to produce conical shapes with relatively thick walls or shapes in which the cone is not too accentuated.
It will be noted that if one seeks to produce shapes with a relatively thinner wall, the force to be exerted on the punch increases very quickly and that the tool becomes incapable of supporting it. If one seeks to achieve a conical shape with a relatively more open angle, cracks tend to form at the end of the open part of the part. In summary, experience shows that such shapes cannot be achieved by this process as soon as the wall thickness drops to a certain value for a certain opening of the cone. To achieve them, it becomes necessary to use more complex forging processes requiring at least two successive operations and often more.
The object of the present invention is to remedy these drawbacks. It relates to a method of manufacturing hollow conical parts, characterized in that a solid starting element is deformed in a die by means of a punch, while producing the extrusion of the metal of this starting element at the same time in the direction of movement of the punch and in the opposite direction to this movement, which makes it possible to produce conical parts of small thickness, of high taper with a minimum of force on the punch.
In a first phase, a blank is produced by extruding the metal of the starting element in the opposite direction to the movement of the punch in the die, while in a second phase following the first, and for the same movement of the punch, we causes the thinning of the walls of this blank by a double extrusion both in the direction of movement of the punch and in the opposite direction to this movement.
The invention also relates to a machine for carrying out the method according to claim I, characterized by a conical die open at both ends, and by two opposite punches coaxial with this die, one being of conical shape and solid. of a movable member with axial displacement, and capable of engaging in the large opening part of the conical die, the other being of cylindrical shape and integral with a movable member with axial movement independent of that of the first member mobile, and capable of sliding in the small or vertical part of the conical die by closing this small opening.
The accompanying drawing illustrates the process and shows, by way of example, an embodiment of the machine for carrying out the process, as well as some products which can be obtained.
Figs. 1, 2 and 3 are views in axial section of three shapes of achievable conical parts; fig. 4 is an axial sectional view of the machine before the movement of the punches; fig. 5 is an axial sectional view of this machine after a first phase of work; fig. 6 is an axial sectional view of this machine after a second phase of work; fig. 7 is an axial sectional view of the machine in the position of ejection of the formed part. Fig. 1 shows a part having a conical shape, internally and externally.
Fig. 2 shows a part of conical shape on the inside and which is pro longed on the outside by a part of cylindrical shape on the outside on the closed side and by a part of cylindrical shape inside and outside on the open side. Fig. 3 shows a similar part in which the internal shape is no longer exactly conical, but has a slight curvature of the generator of revolution.
Fig. 4 shows the machine in the starting position of the operation. 1 is a matrix fixed to the fixed frame 2 of a hydraulic press by a threaded ring 3. The matrix 1 is bored over its entire height. From bottom to top, this bore is first of all cylindrical in 4 with a diameter corresponding to the largest external diameter of the part to be produced. Above this, the bore is conical at 5 and has the shape of the outer conical part of the part to be produced; at the top, the bore is cylindrical in 6 and corresponds to the smallest outside diameter of this part.
7 is a. punch made integral with a lower slide 8 of the press by a threaded nut 9 screwed into this slide 8 and applied to a base 10 in the form of a shoulder of the punch 7. This punch 7 is formed by a cylindrical barrel 11 terminated at its upper end by a part of truncated conical shape 12. The cylindrical part 11 has the largest diameter of the inner shape of the part to be produced and the conical shape is identical to the inner conical shape of this room.
13 is a punch made integral with an upper slide 14 of the press by a threaded nut 15 screwed into this slide 14 and applied to a base 16 in the form of a shoulder of this upper punch 13. The punch 13 is cylindrical and has a diameter such that it can slide with minimal play in the upper cylindrical bore 6 of the die 1, forming a piston.
The starting shape is a section of cylindrical ron 17 din or any other shape, taken either from a billet or from a rolled or press-spun bar depending on the metal used. Its diameter is intermediate between that of the large and small bore of the die. This log is previously heated, if the extrusion is to take place hot and lubricated in a suitable manner. In the case of hot work, the die 1 is also heated, preferably by an enveloping electric heating device and shown diagrammatically at 18.
The manufacturing process is as follows. The parts of the machine are initially in the position of fig. 4. The punch 7 is in its lower position, leaving an appropriate space below the die 1.
The upper punch 13 is also in its lower position, so that its lower end is partially engaged in the conical bore 5 of the die. This position is adjusted by a stop, not shown.
The log 17 is placed in the space reserved between the die 1 and the punch 7, well centered in the axis of these members. The lower press slide 8 is moved upwards. The punch 7 pushes the log 17 upwards, introduces it into the bore of the die and forces it into the conical bore of the latter. As the upward movement of the punch continues, the product fills the conical bore which it takes the form of and abuts the lower end of the upper punch 13. The metal is then extruded, the material descending in opposite direction to the movement of the punch 7 which, at the end of this first phase of the operation, occupies the position indicated in FIG. 5.
The wall limited by the interior and exterior conical shapes is relatively thick.
In the second phase of the operation, the upper punch 13 is moved to its upper position, as shown in fig. 6. In this position, the upper punch is just engaged by its end in the entry of the upper bore of the die. The punch 7 is again moved upwards to finally occupy its upper position shown in FIG. 6.
During this second movement, the lower punch 7 produces a double extrusion of the material; part of the material of the wall moves upwards in direct extrusion in the direction of movement of the punch 7, tan say that another part moves downward in reverse extrusion in the opposite direction of the movement of this punch 7 Finally, the material occupies the free space existing between the punch and the die, the part 20 internally conforming exactly to the shape of the punch 7.
Fig. 7 shows the phase of extraction of the product. The lower punch 7 has been moved down to its initial position. The upper punch 13 was then also moved downwards to its initial position, causing the part 20 to be extracted from the die. The method and the machine described above make it possible to achieve the following technical advantages 1. The first phase produces by reverse extrusion a blank which is thinned in the second phase by a double direct and reverse extrusion. It is thus possible to produce on the same machine and in a single operation, in two phases, a thin piece having an accentuated taper.
2. Extrusion in both directions makes it possible to limit the force exerted on the punch, because the material trapped between the die 1, the udder 13 and the punch 7 is pushed back in front of this punch 7 in the cylindrical part of the die. 1, at the same time as in the space between this punch 7 and the conical bore 5 of this die, that is to say both in the direction of movement of the punch 7 and in the opposite direction to this shifting.
3. The machine allows working at lower temperatures than those usually used.