Brevet FR2032396A1 — publié le 19701127

L'invention concerne de façon générale des procédés et des appareils pour former des articles, et en particulier des procédés et des appareils pour former des articles ayant des parties tubulaires, par exemple des articles en forme de godets 5 ou de tasses, à partir de billettes de matière plastique solide. Les articles en forme de tasse qui peuvent être formés suivant la présente invention peuvent avoir en section transversale une forme circulaire ou avoir une autre forme, telle qu'une forme elliptique, polygonale ou irrégulière. L'épaisseur des 10 parois de ces articles' en- forme de tasse peut être régulière ou variable. En ce qui concerne l'expression de "matière plastique solide", on-sa.it que beaucoup de métaux ou d'autres matières voient leur ductilité augmentée, ou présentent une capacité de 15 déformation sans rupture plus grande, lorsque ces matières sont soumises à des pressions élevées. Ces métaux et d'autres matières sont connus sous le nom de "matières .plastiques solides". .. Ce principe a été examiné par P.Y/., Bridgman dans son ouvrage "Large Plastic Flow and Fracture", publié par McGraw-Hill Book 20 Company, New York,1952. Par conséquent,il faut entendre que l'expression de "matière plastique solide" telle qu'elle est utilisée dans la présente1 demande doit être comprise dans le sens où elle l'est dans cet ouvrage. Cependant, oh comprendra que la présente invention n'est 25 pas limitée à sa mise en pratique à partir de ces matières plastiques solides, mais qu'elle est utilisable également en ce qui concerne d'autres matières et compositions qui peuvent tomber ou non, de façon expresse, dans la définition de la matière qui vient d'être donnée, comme par exemple dans le'cas d.'une rnatiè-30- re en-pâte,' d'-une-matière réduite en petits éléments ou d'une matière granulée. En s1 exprimant de façon générale, on peut dire que les procédés connus de fabrication d'articles en forme de tasse conprennent les procédés d'usinage mécanique, les procédés d'ex-35 trusion et les procédés d'emboutissage profond. Le choix de l'un ou de l'atitre de ces procédés particuliers se détermine ordinairement d'après les dimensions requises pour l'article à for- ■•• • • " * ' * bad origine 70 06667 2 2032396 mer et d'après les caractéristiques de la matière dont il faut fabriquer l'article. ■Chacun des procédés rappelés ci-dessus, tels qu'ils étaient mis en oeuvre dans la technique antérieure* s'accom-5 pagnait de ^restrictions .et --d'inconvénients qui limitaient l'exploitation commerciale que l'on pouvait en faire. .Plus particulièrement, les procédés d'emboutissage profond et d 'extrusion qui supposent- les uhs et les .autres la déformation de la matière à partir d'une forme initiale pour arriver à une configuration 10 finale désirée, sont sujets à des restrictions du fait de la ductilité de la matière à déformer, en particulier de la ductilité de la: matière à la pression; atmosphérique. Ainsi, si la formation .d'un article à partir d'une billette de matière, par un processus de. déformation, exigeait l'a déformation de la matiè-15 re dans une mesure supérieure à ce que permettrait sa ductilité, l'emploi d'un tel processus.de déformation, est impossible, puis-qu'après avoir été déformée jusqu'à la, limite de sa ductilité, c'est-à-dire jusqu'au point de rupture de la matière, celle-ci se briserait avant que 1-'article désiré n'ait été complètement 20 formé.. Des procédés d'usinage qui ne -font pas intervenir la déformation de la matière et que, par cinséquent, on utilisait dans les cas où la fabrication par des procédés de déformation . était au moins industriellement' impossible, sont désavantageux en ee sens qu'ils prennent beaucoup de temps et qu'ils sont 25 coûteux.. Aussi les spécialistes reconnaissent-ils que les procédés d'usinage, {pour autant qu'ils soient possibles), ne doivent pas être utilisés. si. 1 ' on peut réaliser la fabrication de façon-.satisfaisante; par .des procédés de déformation. En considérant les restrictions et. les inconvénients 30 spécifiques des. procédés connus jusqu'à présent- ét mis en pra-tique pour la formation d*articles en forme de tasse ,il est Reconnu dç façon.générale-par les spécialistes que l'emploi des procédés, d-' emboutissage profond pou£ mettre-'eh fôî>mè- les articles ... : ;en forme - de- tas§e -est ..restreinte ià àai fabricâtitJè-d ' articles en 35 forme,.'de ; tasse,;'. >dont les parois oiit uhê "épâiégear^îhféri'ëure ; J0^.à-:.20?^rà^l,épaisseur-'Qrigiaëï.lë dé-là mâtière à - déformeri. Spécifiquement, les^procédés ^ â* embôu.tissâgë profond BAD ORfGINÀL 70 06667 3 2032396 comprennent ordinairement les phases consistant à mettre en place une ébauche de matière sur une matrice présentant des ouvertures, dont le diamètre intérieur correspond au diamètre extérieur désiré pour l'article en forme de tasse à fabriquer, et 5 à faire avancer ensuite un piston ou poinçon contre l'ébauche et dans l'ouverture de la matrice, de façon à étirer la matière de l'ébauche dans l'ouverture de la matrice pour former l'article en forme de tasse désiré. Le diamètre extérieur du piston correspond au diamètre intérieur voulu pour l'article en forme 10 de tasse à fabriquer et, par conséquent, le piston et l'ouverture de la matrice coopèrent pour définir l'épaisseur de paroi de l'article formé. Cette épaisseur de paroi,comme remarqué précédemment, était ordinairement limitée de façon à être inférieure d'au moins 10 Les procédés d'extrusion pour former des articles en forme de tasse ont été utilisés depuis de nombreuses années. Ordinairement, ces procédés sont des procédés ne comportant qu .25 qu'une opération consistant à mettre en place une billette de matière dans l'ouverture d'une matrice cylindrique dont le diamètre intérieur correspond au diamètre extérieur de l'article en forme de tasse que l'on forme. Une extrémité de la billette est alors soutenue à l'intérieur de la matrice et l'autre ex-30 trémité de la billette est soumise h une force déformante par un poinçon qui s'avance contre la billette. Le diamètre extérieur du poinçon correspond au diamètre intérieur de l'article en forme de tasse à.fabriquer» Ainsi, lorsqu'on fait avancer le poinçon contre la billette à l'intérieur de la matrice, la 35 matière de la billette qui se trouve dans 1'alignement du trajet de déploiement du poinçon est déplacée latéralement vers la sur- r face de "la matrice et, ensuite, longitudinalement entre la matrice e( le poinçon pour constituer la partie de paroi de 1 ' ar- bad origine 70 06667 4 2032396 ticle formé. Dans les appareils utilisés antérieurement pour mettre en pratique la plupart des procédés d'extrusion en vue de former des articles en forme de tasse, la matrice cylindrique était 5 maintenue immobile et la matière de la billette était amenée à s'écouler entre la surface de la matrice.et la surface du poinçon qui s'avance, de façon à engendrer un mouvement relatif entre la matière qui' subit la déformation et les surfaces tant de la matrice que du poinçon. Ce mouvement relatif exige que 10 les forces actives appliquées à la matière en cours de déformation soient suffisamment élevées pour vaincre le frottement engendré entre la matière qui se déforme et les surfaces tant du poinçon que de la matrice. Ainsi, la force totale appliquée à la matière en cours de déformation devait être propre non seule-15 ment à déformer la matière, mais aussi à vaincre les forces de frottement dont il a été question ci-dessus. En conséquence, les fatigues attachées à l'application de telles forces à la matière étaient telles qu'elles provoquaient une rupture prématurée lorsqu'était atteinte la limite de ductilité ou le point de rup-20 tu re de la matière, comme on l'a dit précédemment, ce qui limitait gravement le degré de déformation que l'on pouvait atteindre et, par conséquent, la configuration des articles en forme de tasse que l'on pouvait former. Une amélioration des procédés d'extrusion est apparue 25 lorsqu'on a proposé un appareil d'extrusion dans lequel les matrices cylindriques dans lesquelles les articles en forme de tasse devaient être formés,étaient amenées à se déplacer avec la matière subissant la déformation pendant le processus de déformation, en vue d'éliminer l'une des sources de frottement, à 30- savoir le frottement naissant entre la matrice cylindrique et la matière en déformation. De tels- procédés , dont un exemple a été décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique Ko.1.702.278 accordé le 1£ février Î929 à A. Simons^ bien que représentant ion perfectionnement, étaient encore extrêmement limités dans leur 35 possibilité de former des articles en forme de tasse » du fait : qu'en dépit d'une élimination sensible de la charge de frottement provenant d'une de ses sources, la mise en pratique de ce 70 06667 5 2032396 procédé exigeait encore que l'on exerçât une force très grande contre la matière pour obtenir les déformations nécessaires. Le -résultat net dé ces forces importantes était exactement le même que celui que l'on avait éprouvé précédemment, à savoir l'appa-5 rition dans la matière de fatigues qui atteignaient rapidement les limites de rupture de la matière,Ainsi, la ductilité de la matière subissant la déformation continuait à limiter l'utilité des procédés d'extrusion comme moyen général de fabriquer des articles en forme de tasse . 10 On a eu recours aux procédés d'usinage pour la fabrica tion d'articles en formé de tasse ,dans les cas de fabrication où l'emboutissage ne convenait pas et où l'emploi de processus d'extrusion pour la formation d'articles tubulaires en forme de tasse aurait produit,en raison de la grandeur de la déformation 15 requise, là rupture de la matière avant l'achèvement du processus de formation. Ainsi que les spécialistes le savent, les procédés par usinage sont extrêmement compliqués et par conséquent coûteux. Par exemple, un procédé d'usinage typique pour la fabrication d'un article en forme de tasse à partir d'une 20 barre,comprend ordinairement les étapes consistant à forer la barre pour y produire une cavité brute, à tourner la pièce à travailler pour que son diamètre extérieur atteigne la dimension voulue, à aléser la cavité brute pour former une cavité en forme de-tasse finie, à découper la pièce à travailler pour lui donner 25 la longueur voulue, à dégager la matière de l'appareil et à nettoyer l'article usiné. Ainsi, il va de soi qu'il est souhaitable d'être en mesure de fabriquer des articles en forme de tasse par des procédés de déformation à étape unique,que l'on ne pouvait considérer jusqu'à présent que sous la forme-de l'usina-30 ■ ge. Par conséquent, c'est à résoudre ce problème, c'est-à-dire • à éviter la nécessité de fabriquer des'articles de forme tubu-laire ôû" en forme de tasse rpar usinage, que l'invention vise en premier lieu. La présente invention supprime les inconvénients qui ont 35 été' remarqués précédemment à propos des procédés dé la technique ^antérieure , en procurant un procédé et un'appareil pour la -formation d'articles, qui ne soient pas restreints par la duc 70 06667 6 2032396 tilité de la matière, c'est-à-dire par la ductilité de la matière dans des conditions de pression atmosphérique. Plus spécifiquement, bien que l'invention ne se limite pas- à cela, le procédé-et l'appareil de la présente invention permettent la 5 formation d'articles à.parties, tubulaires, tels que des articles en forme de tasse à: partir d'une matière en billettes,par un procédé de fabrication unique qui conduit à obtenir des articles que l'on ne pouvait, fabriquer jusqu'à présent que par des processus d'usinage. Le procédé de la présente invention peut 10 comprendre les étapes qui consistent à confiner une certaine quantité de matière dans un système de matrice comprenant une matrice extérieure', un poinçon et un mandrin qui définissent ensemble une cavité de matrice fermée, à déplacer les éléments de ce système de matrice pour exercer une pression sur la matière 15 et à déplacer la matrice extérieure et le mandrin l'un par rapport à l'autre tout en maintenant la constance du volume de la cavité de la matrice,et la pression exercée sur 1'ébauche-pour produire l'article. Un appareil pour la mise en oeuvre de la présente inven-20 tion peut comprendre un dispositif à matrice pour définir une cavité de matrice de forme variable,fermée, et des moyens coopérant avec le dispositif de matrice pour (1) faire varier la forme de la cavité de la matrice pour réaliser initialement le confinement et la mise sous"pression d'une certaine quantité de 25 matièrejet pour (2) faire varier la forme de la cavité de la matrice tout en maintenant son volume constant, pour déformer la matière en vue de.former l'article, tout en maintenant la .matière confinée et sous pression. On comprendra plus complètement la présente invention en 30 considérant la description détaillée qui va suivre, et en y associant '1 * examen des dessins qui y sont joints et sur lesquels: figures 1, 2, 3 sont des.vues en élévation, en coupe transversale, d'une appareil fondamental sttîvànt la'présente invention,'ces vues montrant 1'appareil pendant les étapes pro-35 -gressives du' procédé suivant 1'ihvëntiott. - ' Figure 4 est une vue en' coupe transversale, en élévation, d'un appareil no^^veau pour la mise en pratique du procédé sui- 70 06667 7 2032396 vaut' la présente invention, cet appareil étant montré dans la position dans laquelle il reçoit une ébauche avant qu'on la déforme . Figure 5 est une vue semblable à la figure 4, mais où 5 l'appareil est montré dans la position convenable pour le commencement de la déformation de l'ébauche. Figure 6 est une vue semblable à la figure 4 »mais où l'appareil est montré à la fin de l'étape de déformation ; et Figure 7 est une vue en perspective, partiellement exploit) sée, de la matrice segmentée de l'appareil des figures 4-6» Le procédé suivant la présente invention peut être décrit plus complètement en se reportant aux figures 1-, 2, 3 où l'appareil indiqué de façon générale par l'indice de référence 10.est montré dans les trois étapes correspondant aux figures 15 1, 2, 3 du processus de fabrication suivant la présente invention, pour donner à un article la forme d'une tasse. Plus particulièrement, on monte une section ëxtérieure 12 de matrice de forme générale cylindrique, de façon à ce qu'elle puisse avoir un mouvement longitudinal alternatif commandé, sous 20 l'action de moyens convenables (non montrés). La section extérieure 12 de la matrice est munie d'un premier alésage 14 qui définit un alésage de matrice ét qui s'étend de la surface supérieure de la section extérieure 12 de la matrice,axialement à travers une partie de cette matrice, et un second alésage 15 qui 25 est coaxial à l'alésage 14 de la matrice et qui s'étend depuis la surface inférieure de la section extérieure 12 de la matrice, de façon à communiquer "avec l'alésage 14 de la matrice. Le diamètre de l'alésage 14 de la matrice correspond au diamètre extérieur désiré pour l'article en forme de tasse à fabriquer, et 30 le diamètre du second alésage 15 correspond au diamètre d'ouverture de la. cavité, qui doit être formée dans l'article en forme de tasse. -L'intersection de l'alésage 14 tle la matrice avec le second alésage 15 définit un épaulement 16 s'étendant radialement dont la largeur est sensiblement égale à l'épaisseur de la paroi 35 de l'article en forme de tasse que l'on veut fabriquer. L'extrémité supérieure de l'alésage 14 de la matrice est ferméepar un poussoir à mouvement alternatif 17 qui est d'un 70 06667 8 2032396 diamètre sensiblement égal à celui de l'alésage 14" de la matrice et qui est reçu à coulissement dans celui-ci. ïïn mandrin ou section intérieure 19 de matrice est fixé convenablement et de façon rigide à un support convenable 20 et il est reçu à coulisse-5 ment dans le second alésage 15» le diamètre de ce mandrin ainsi que l'extrémité de tête conique 21 de celui-ci étant conformés de façon à définir la forme désirée pour la cavité de la pièce en forme de tasse que l'on veut fabriquer, La surface de l'alésage 14 de la matrice, le mandrin 19» 10 et la surface transversale du poussoir 17 coopèrent pour définir une cavité de matrice 22 pour y recevoir une certaine quantité de matière,par exemple une billette 23 de matière plastique solide qui doit être déformée. Du fait que la section extérieure 12 de la matrice et le poussoir 17 sont l'un et l'autre mobiles par 15 rapport au mandrin où section intérieure 19 de la matrice, la cavité 22 de la matrice "constitue une cavité de matrice de forme variable. En se reportant à présent à la figure 1, on voit que la première étape du fonctionnement de l'appareil suivant le procé-20 dé de l'invention consiste à mettre en position une billette 23 dans la cavité 22 de la matrice à forme variable. Après cela, on fait avancer le poussoir 17 (en le déplaçant vers le bas, comme montré à la figure 1) dans, l'alésage 14 à l1encontre de la biilette 23, de façon à provoquer la déformation de la matière 25 de la billette autour de la tête conique 21 du mandrin 19. Ainsi, on fait avancer le poussoir 17 de la position montrée à la-figure 2 à la position montrée à la figure 3, de façon à faire varier la forme de la cavité de la matrice 22. Le changement de la forme de la cavité de la matrice 22,obtenu de cette fiaçon, fait que 30 la matière de la billette remplit complètement la cavité 22 de la matrice, ou y est "confinée". On comprendra ici que le terme "confiné" tel qu'il est utilisé dans la présente demande, en ce qui concerne la retenue de la matière de la billette à l'intérieur de la cavité de matrice de forme variable,22, signifie 35 non seulement que la matière de la billette est contenue à l'intérieur de la cavité de la matrice,mais également que la matière de là billette est en contact complet, surface à surface, avec 70 06667 9 2032396 la cavité de la matrice et que le volume défini par la cavité de la matrice est égal au volume de la matière de la billette qui y est contenue. Pour la plupart des matières.dont on fabrique ordinaire-5 ment les articles en forme de tasse , .le degré de déformation éprouvé pour remplir la cavité 22 de la matrice de la façon connue, c'est-à-dire en faisant avancer le poussoir 17 contre la billette 23, est bien compris dans les limites de ductilité des matières à la pression atmosphérique ou de leur aptitude 10 à la déformation ordinaire» Il y a cependant des matières fragiles qui, à la pression atmosphérique, ont. line limite de ductilité ou de rupture inférieure à celle qui devrait exister pour qu'on puisse déformer la billette de façon à remplir la cavité de la matrice avec la matière,de l'ébauche. En pareil cas, il 15 peut être nécessaire de donner une forme préalable aux billettes très fragiles, de façon à permettre le remplissage de la cavité de la matrice au moyen de la matière de la billette, sans provoquer dans la matière de celle-ci une. déformation excédant celle qu'elle peut supporter. Une fois que la cavité de la ma-20 trice est remplie, cependant, on peut appliquer la pression à la matière confinée de façon à augmenter, si c'est nécessaire, sa ductilité ou capacité de déformation sans rupture» Lorsque la billette 23 est confinée dans la cavité 22 de la matrice de forme variable, comme montré à la figure 2, on 25 exerce une pression continue, par le moyen du poussoir 17, contre.la matière confinée de la billette» La pression exercée par le poussoir 17 est d'une grandeur suffisante pour augmenter la ductilité de la matière de la billette, à partir de celle qui caractérise ordinairement la matière à la pression atmosphéri-30 que, jusqu'à atteindre la ductilité nécessaire pour réaliser la déformation voulue pour donner à la pièce la forme d'une tasse, sans qu'il en résulte une rupture. Lorsqu'on a â-tteint un tel état de ductilité accru, on peut entreprendre la déformation finale de la billette 23. 35 En se reportant à nouveau à la figure 1, on peut donc voir que ,dans l'étape finale de l'opération dé formation, aussi bien la section extérieure 12 de matrice que le poussoir 17 70 06667 10 2032396 avancent ensemble, de_ la position montrée à la figure 2 à la position montrée à la figure 3, en sorte de faire varier la forme de la cavité 22 de la matrice, de celle qui correspond à la forme de la billette confinée 23 à celle qui correspond à la 5 forme désirée pour l'article en forme de tasse 26. Pendant l'avancement simultané de la matrice cylindrique. 12 et du poussoir 17,on fait avancer la matrice 12 longitudinalement, en direction axiale, d'une distance.égale à la longueur des parois de l'article en forme de tasse que l'on veut former. En outre, 10 l'avance simultanée du poussoir 17 et de la matrice cylindrique 12 est coordonnéede façon à maintenir le volume de la cavité 22 de ia matrice constant, c'est-à-dire égal au volume de la matière de la billette confinée,.de façon à maintenir la billette 23 confinée à tout moment au.cours de la déformation et de main-15 tenir■la matière confinée de la billette ,s.'il s'agit de .matière plastique solide, dans un état de pression élevée, de façon à conserver à la matière l'état de ductilité accrue qui permettra sa déformation sans rupture. On comprendra que l'exercice d'une pression sur la billet-2 0 te 23 pour augmenter la ductilité de la matière plastique solide et pour réaliser la déformation à partir de la forme de la billette de la figure 2 pour arriver à la forme de tasse de la figure 3, peut se faire de plus d'une façon. Plus particulièrement 1 dans un appareil tel que celui que montre la figure 1, 25 la surface de l'alésage 14 de la matrice est une surface lisse et, pratiquement, si l'on considère les pressions éprouvées pendant la déformation, la surface.de l'alésage.de la matrice engendre peu de force en direction.longitudinale - à supposer .qu'elle en exerce. Ainsi, toute la force nécessaire-pour établir 30, la pression élevée requise pour augmenter de.façon.convenable la ductilité de la matière de la billette, et la force nécessaire pour contraindre la billette, mise sous pression, à réaliser la déformation, doivent être, exercées, par le poussoir 17 „ seul. Dans.un appareil de ce genre,, par conséquent, la section 35 de matrice extérieure 12.sert seulement à,permettre le changement commandé de la forme de la cavité de„ matrice. 22. =.de forme variable. Dans d'autres appareils,cependant,-la surface de l'alé- COPY ! ■! . «■ 70 06667 2032396 sage 14 de la matrice peut présenter une allure rugueuse ou d'autre texture, par exemple on peut avoir la surface à stries ou à filets de l'alésage 129 de la matrice de l'appareil 40, représentée aux figures 4-6. Dans un tel appareil, la surface à 5 frottement élevé de l'alésage de la matrice est'capable d'exercer des forces dirigées axialement sur la matière de. la billette, ce qui peut aider le poussoir 17 dans la contrainte de la matière de la billette pendant la déformation de celle-ci de la forme de billette à la forme de tasse. Ainsi, en faisant en sorte 10 d'exercer dés forces contre la matière de la billette aussi bien par le poussoir que par la surface de l'alésage de la matrice pendant la déformation., on diminue la charge sur le poussoir et on obtient un contact plus intime entre la section de matrice extérieure et la matière de la billette, ce contact facilitant 15 une commande plus serrée de la forme de la cavité de matrice de forme variable. Après achèvement de la déformation de la billette 23 pour . former l'article en forme de tasse 26, on retire le poussoir 17 (en le déplaçant vers le haut, comme on le voit à la figure 1), 20 on retire la section extérieure de la matrice 12 pour libérer l'article 26 du mandrin 19, on enlève l'article en forme de tasse 26 de l'appareil et on met en place une billette 23 nouvelle, dans la matrice 12-, en vue de la répétition du processus. Les avantages offerts par le procédé et l'appareil sui-25 vant la présente invention,tels qu'ils sont décrits ci-dessus, comprennent une élimination sensible du mouvement- relatif entre -la 'matière de la billette et la surface de l'alésage 14 de la matrice, et la possibilité de confiner, de mettre sous pression préalable èt de maintenir sous pression ipendant la déformation, 30 la matière de la billette en sorte d'augmenter sa ductilité ou son aptitude à se déformer sans rupture, en facilitant ainsi la fabrication des articles en forme dé tasse que l'on ne pouvait jusqu'à "présent fabriquer que par un procédé d'usinage. Il y a' lieu de noter que l'appareil fondamental décrit 35 à la figure 1 comprend un mandrin intérieur 19, comme élément fixe,tandis que la section extérieure" de la matrice 12 et le poussoir 17 sont des éléments mobiles. Le but de prévoir deux . ; > cqpy ; 70 06667 12 2032396 éléments mobiles dans la construction de matrice à trois parties est de procurer une matrice ayant.une cavité à forme variable dans laquelle un mouvement relatif entre la matière de la billette et la surface de l'un des éléments, à savoir l'alésage de 5 la matrice de la section extérieure 12 , est sensiblement éliminé pendant la déformation de la billette confinée, et où le volume de la cavité de la matrice,défini par les éléments peut être commandé de façon sélective. la façon dont le mouvement relatif entre la matière de 10 la billette et la section de matrice extérieure 12 est sensiblement éliminé, et la manière dont le volume de la cavité 22 de la matrice est commandé, s'apercevront plus clairement en se reportant aux figures 2 et 3. A la figure 2, la billette 23 est montrée confinée à l'intérieur de la cavité 22 de la matrice de 15 forme variable, et mise sous pression par l'action du poussoir 17 qui exerce sur elle une force dirigée vers le bas. Dans cette forme, le volume défini par la cavité 22 de la matrice est égal au volume de la matière de la billette qui y est contenue. En outre, comme on l'a remarqué ci-dessus, pour maintenir la 20 billette 23 confinée et comprimée pendant sa déformation, en vue de former l'article ën forme de tasse 26, il faut maintenir constant le volume de la cavité 22 de la matrice pendant la variation de sa forme,partant, de celle qui correspond à la billette 23 (figure 2) pour atteindre ceïle qui correspond à l'article 25 en forme de tasse 26 (figure 3). Pour maintenir ce volume constant, par conséquent, le taux d'augmentation du volume de la partie de paroi de la pièee en forme de tasse, doit être égal au taux de diminution du volume «de la portion de base de l'article en forme de tasse que l'on veut fabriquer. Comme l'aire 30 en section transversale de la matière, dans la partie de paroi, est inférieure à celle de la partie de base d'une quantité égale à l'aire en section transversale du mandrin 19, il est évident que pour maintenir la relation de volume constant recherchée entre la cavité de la matrice et la matière de la billette, 35 il faut faire avancer la section extérieure de "matrice 12 plus rapidement.que le poussoir 17. Un spécialiste détermine facilement, par voie mathématique, une relation particulière quelconque entre les deux éléments. 70 06667 13 2032396 En passant de la position montrée à la figure 2 à celle que montre la figure 3, la section de matrice extérieure 12 se déplace d'une distance "d" qui est égale à la longueur de la partie de paroi de l'article en forme de tasse 26. En outre, on 5 peut vo'ir que le mouvement de la matière de la billette pendant la déformation comporte un déplacement latéral de la matière au-dessus du mandrin 19 en dehors de là trajectoire de la section intérieure ou mandrin 19 pénétrant dans le volume de la cavité de la matrice qui définit la partie de paroi de l'arti-10 cle en forme de tasse que l'on forme. Ainsi, une fois qu'un élément de la matière de la billette est déplacé autour du mandrin 19, d'un point de la partie de base de la matière à un point de la partie de paroi, il cesse d'éprouver un mouvement relatif quelconque par rapport à la section de matrice extérieu-15 re 12, et .avance axialement avec elle à une vitesse égale le long du mandrin 19. Il est clair que s'il n'en était pas ainsi et que s'il se produisait un mouvement relatif entre la matière de la partie de paroi et la surface de l'alésage 14 de la matrice, l'égalité des volumes serait détruite, la matière de la 20 billette ne serait plus confinée et- la mise sous pression de la matière de la billette avec l'accroissement de ductilité qui en résulte serait perdue, le travail nécessaire pour vaincre le - frottement entre la matière de la billette et la surface de l'alésage 14 de la matrice est sensiblement éliminé par consé- 25 quent, parce qu'il n'y a pas de mouvement relatif entre la matière de la partie de paroi et l'alésage de la matrice, comme remarqué précédemment, et parce que le seul mouvement relatif é-prouvé est celui qui se produit entre la partie de base de la matière de la billette et le poussoir 1? de la matrice. 30 On reconnaîtra également que le mouvement relatif désiré entre les sections extérieure et intérieure 12 et 19 respectivement, et le poussoir 17, cômme décrit ci-dessus, peut être obtenu en donnant à deux de ces éléments ou à tous trois une • possibilité de mouvement. Ainsi, il n'est pas nécessaire que le 35 mandrin 19 soit un élément fixe ; l'un ou l'autre" des éléments - peut être fixe, pour autant que l'un des deux autres soit mobile de façon contrôlée. . - • - - 70 06667 14 2032396 Pour réaliser complètement les avantages offerts par la présente invention, c'est-à-dire pour faciliter la mise en forme d'articles en forme de tasse ,par une simple déformation, è. partir de matières incapables de subir une déformation en une opé-5 ration unique sans se briser, dans les conditions de ductilité ordinaire ,1'appareil de déformation,doit être tel qu'il soit capable d'exercer et de maintenir la pression nécessaire pour augmenter l'aptitude de la billette de matière plastique solide à se déformer sans rupture. En d'autres termes, il.faut prévoir 10 un appareil pour établir un milieu de pression élevée dans lequel on pourra conduire le processus de formation de l'article. La grandeur des.pressions,qui peut être requise, peut être très élevée. Par exemple, en-déformant une billette constituée d'une tige de nickel à 98fo, d'une longueur de 0,384 cm et d'un diamètre 15 de 0,457 cm.afin d'en obtenir un article en forme de tasse d'un diamètre de 0,457 cm et- d'une longueur de 1,029 cm, dont les parois aient une longueur de 0,991 cm et une épaisseur de 0,0254 cm, on a trouvé qu'une pression préalable sur la matière de la billette atteignant environ 17,200 bars et une pression ultime 20 d'environ 31 -bars-j pour introduire les contraintes nécessaires à la déformation, suffisent à obtenir la fabrication d'un article en forme de tasse fini, en une seule opération. Il est clair que l'appareil propre à engendrer et à maintenir de telles pressions, ainsi qu'à réaliser la déformation de matière dans 25 des conditions d'ambiance, à haute pression,telles que celles-là, doit être suffisamment résistant et bien soutenu pour réaliser ces fonctions. Les figures 4-6 montrent un nouvel appareil, indiqué de façon générale par le numéro de référence 40, suivant la présen-30 te.invention, qui est capable dfengendrer et. de. maintenir des pressions de l'ordre nécessaire pour augmenter la ductilité, et pour" faciliter la déformation sans rupture de matières qui, autrement, se briseraient dans les conditions de ductilité qu'elles connaissent à la pression atmosphérique. 35 L'appareil 40 comprend un bloc de machine 42 q.ui est fixé de façon rigide à un- élément de fondation 43 par des moyens convenables (non montrés). Le bloc de machine 42 a un alésage 45 70 06667 15 2032396 qui s'étend' longitudinalement dans une partie•du bloc de machine 42 à partir de la surface inférieure, comme on le voit à la figure 4. La partie extérieure de l'alésage 45j la partie inférieure telle qu*on la voit à la figure 4, est munie d'un contre-5 alésage taraudé 49 pour recevoir de façon fixe un bouchon d'extrémité 50. Le contre-alésage 49 et l'alésage 45 coopèrent pour définir un épaulement 48 qui vient en contact avec la surface supérieure 51 du bouchon d'extrémité 50 de façon à limiter l'entrée du bouchon d'extrémité 50 dans le bloc de machine 42. 10 Gomme remarqué précédemment, l'alésage principal 45 s'é tend longitudinalement dans une partie seulement du bloc de machine 42. Ainsi, l'extrémité intérieure de l'alésage 45, c'est-à-dire l'extrémité supérieure telle qu'on la voit à la figure 4, comporte une surface transversale 52 dans laquelle on a formé 15 un canal annulaire 54 s*étendant longitudinalement, dont le but fera l'objet d'un examen ultérieur. Un alésage 55 qui communique avec l'alésage principal 45 par un alésage pour mandrin 56 s'étend, longitudinalement dans le bloc de machine 42 depuis sa surface supérieure 53 et coaxia-20 lement avec l'alésage principal 45. L'alésage 55 reçoit aussi bien la portion de base 58 d'un mandrin 59 qui s'étend dans l'alésage principal 45 à travers l'alésage pour mandrin 56, qu'un bouchon 60 qui sert d'élément portant entre la partie de base 58 du mandrin 59 et la surface de l'élément de fondation 43. 25 Le bouchon d'extrémité 50 a un alésage 61 qui le traverse entièrement dans la direction longitudinale et qui est d'un diamètre inférieur à celui de l'alésage principal 45 et qui coopère avec celui-ci pour former un cylindre échelonné, de façon à recevoir à coulissement un piston-enceinte échelonné 63..Comme on 30 le verra en détail ci-après, le piston-enceinte 63 est un piston en ce sens qu'il répond à des pressions exercées par un fluide pour prendre un mouvement alternatif qu'il communiquera à la section de matrice extérieure de l'appareil, de- la manière examinée en détail ci-dessus en ce qui concerne l'appareil de la 35 figure 1r et c'est une enceinte en ce sens que cet élément soutient radialement les pressions engendrées pendant le' processus de déformation. 70 06667 2032396 Le piston-enceinte 63 est un élément cylindrique échelonné dont la surface extérieure comprend une partie supérieure 64 d'un diamètre sensiblement égal au diamètre de l'alésage principal 45» et une partie inférieure 65 dont le diamètre est sensi-5 blement égal au diamètre de l'alésage 61 du bouchon d'extrémité 50, Entre la surface de la partie supérieure 64 et la surface de la partie inférieure 65» se trouve un épaulement annulaire 66 qui s'étend radialement, qui coopère avec ïb. surface supérieure 51 du bouchon d'extrémité 50, avec la surface de l'alésage prin-10 cipal 45 et avec la surface de la partie inférieure 65 du piston-enceinte 63 pour délimiter une chambre à fluide d'avancement 70 (figure 6). Longitudinalement dans le piston-enceinte 63 et à partir de sa surface inférieure, comme on le voit à la figure 4, s'étend un premier alésage 67 dont l'extrémité supérieure pré-15 sente des filets 68 pour recevoir rigidement un chapeau d'extrémité inférieur 69* Dans le piston-enceinte 63 s'étend longitudinalement , depuis sa surface supérieure 71, un second alésage taraudé 73 qui recevra rigidement un chapeau d'extrémité supérieur 75. Entre le premier alésage 67 et un second alésage 73 20 se trouve un-épaulement annulaire échelonné 77 dont l'échelon supérieur coopère avec le chapeau d'extrémité supérieur 75 pour définir un canal annulaire 78 et dont l'échelon inférieur coopère avec le chapeau d'extrémité inférieur 69 pour définir un ea-. nal annulaire 79. Comme on l'expliquera dans la suite, la surfa-25 ce intérieure de 1'épaulement 77 définit l'une des surfaces d'une chambre à fluide de soutien pour contenir du fluide,- qui maintienne les pressions éprouvées pendant la déformation de la pièce à travailler, et les canaux annulaires 78,79 reçoivent des joints à fluide sous pression 81 et 82 respectivement pour empê-30 cher la fuite du fluide de la chambre qui le contient. Dans le chapeau d'extrémité.inférieur 69, à partir de sa surface inférieure 84, s'étend un alésage pour poussoir 86 qui communique avec un alésage pour poinçon 89 s'étendant longitudinalement dans le chapeau d'extrémité inférieur 69 à partir de sa 35 surface supérieure 88. L'alésage pour poussoir 86 ert d'un diamètre supérieur à celui de l'alésage pour poinçon 89 et la surface intérieure qui s'étend transversalement et qui relie les 70 06667 17 2032396 deux alésages définit ainsi un épaulement 90 dont le but sera examiné dans la suite.. Lé chapeau d'extrémité supérieur 75 ëst muni d'un alésage pour mandrin 92 qui s'étend longitudinalement d'un bout à 5 "l'autre et présente un épaulement annulaire 94 qui s'.étend vers le haut à partir de la surface supérieure 95V L'épaulement annulaire 94 est reçu à coulissement- dans le canal annulaire 54 du bloc de machine 42 et coopère avec lui pour diviser l'espace de l'alésage principal 45 au-dessus du piston-enceinte 63 en une 10 chambre centrale 97 et en une chambre annulaire extérieure 98. ■ On a prévu également, dans le chapeau d'extrémité supérieur 75 » plusieurs passages à fluide 101 pour faire communiquer la chambre centrale 97 avec la surface inférieure 102 du chapeau d'extrémité supérieur 75 près de l'alésage pour mandrin voisin,92. 15 La partie extérieure, considérée radialement, de la surface inférieure 102 du chapeau d'extrémité supérieur 75» est creusée de façon à définir un épaulement annulaire 104 dont on indiquera - le but dans la suite. La surface inférieure 102 du chapeau d'extrémité supé-20 rieur 75, la surface supérieure 88 du chapeau d'extrémité inférieur 69 et les surfaces.de 1'épaulement 77 et des canaux 78 et 79 du piston-enceinte 63 coopèrent .toutes pour délimiter une chambre dans laquelle sera reçu un appareil à matrice indiqué de façon générale par 108. 25 L'appareil à matrice 108, qui est montré en perspective avec arrachement partiel, à la figure 7, comprend un mandrin 59, "un élément de poinçon 109 et une section; de matrice extérieure, comme indiqué de façon générale par l'indice de référence 110. Le poinçon 109 et la section de matrice extérieure 110 sont 30 tous deux mobiles axialement et coopèrent avec un mandrin fixe 59 pour définir, une cavité de matrice à forme variable 111. La section de matrice extérieure 110 est une matrice conformatrice . ou de formation,.dilatable, comprenant une multiplicité de segments 112 en forme générale de coins qui sont placés de façon à 35 avoir.un mouvement radial :limité vers 1'épaulement 77 du piston-enceinte 63 et .en s.'écartant de celui-ci ■. Le mouvement se faisant "radialement vers : 1 ' intérieur des seg ments 112, est limité 70 06667 18 2032396 par un cylindre dit d'étanchéité ou de fermeture 116 qui est placé concentriqùement par rapport aux segments 112 pris ensemble. En plus, pour diminuer le mouvement radial vers l'extérieur des segments 112,- le cylindre de fermeture 116: coopère aussi 5 avec 1'épaulement annulaire 77 et l'es joints -81 et 82 dans les canaux annulaires 78 et 79 pour définir une chambre de maintien de fluide 117 (figure 4) pour contenir'du fluide'sous pression, de façon à contenir ou soutenir les forcés dirigées radialement qui sont engendrées pendant le processus de déformation. 10 En se reportant .à la figure 5»on peut voir qu'aux sur faces périphériques extérieures, supérieures et inférieures, des segments 112, il y a des épaulements supérieurs et inférieurs 118, 119 qui définissent des surfaces portantes pour les éléments de ressorts supérieur et inférieur 121 et 122 respective-15 ment, les éléments de ressorts 121 et 122 sont normalement des éléments ouverts qui sollicitent de façon constante les segments 112 vers l'extérieur à 1'encontre de l'action de retenue du cylindre de fermeture 116. A la surfacei intérieure' du point de vue radial et s'é-20 tendant axialément, âe chaque élément en forme de coin 112, il y a une surface en arc supérieure 124 et une surface en arc inférieure 125. La surface en arc inférieure 125 est disposée radialement vers l'extérieur de la surface en arc supérieure 124 en If dépassant d'une quantité sensiblement égale à l'épaisseur 25 de paroi désirée pour l'article en forme de tasse que l'on veut fabriquer. En considérant les segments 112 ensemble et dans leurs positions de disposition radiale vers l'intérieur, comme montré à la figure "5j on peut vo^'r que les surfaces en ares supérieures 124 coopèrent pour délimiter un alésage de matrice pour mandrin 50 127 et que les surfaces en arcs inférieures 125 coopèrent pour définir ûh alésage de matrice de formation 129.L'intersection de l'alésage de matrice pour mandrin 127 - et de l'alésage de matrice de formation 129 définit un épaulement 130 qui s'étend radialement et qui èst d'une profondeur sensiblement égale à 35 l'épaisseur de paroi désirée pour l'article en forme de tasse à former. En outrey~la surface entière-de i'alésage de la matrice 129 est munie d'un filet en spirale peu profond 131 qui fait de 70 06667 19 2032396 la surface de l'alésage de la matrice 129 une surface à frottement élevé du genre dont on a parlé précédemment à propos de la figure 1. . En se reportant à la figure 2,on voit que le poinçon 109 5 qui a une base 137 est fixé à la surface supérieure d'un poussoir 139 par un anneau 140 et par une plaquette de retenue 141. le poinçon 109 s'étend coaxialement à l'alésage pour poinçon 89 et il est reçu à coulissement ""ans cet alésage,comme on le dira dans la suite. Le poinçon 109 est entouré d'un ressort 143 qui 10 soutient une plaque de retenue pour la billette,144. Au centre de la plaque 144 est formé un coussinet cylindrique 145 propre à recevoir à coulissement le poinçon 109 qui le traversera ,et propre également à retenir une billette 148 pendant la première phase du fonctionnement de l'appareil. 15 Le .fonctionnement de l'appareil 40 est obtenu par l'intro duction sélective de fluides sous pression dans les différentes chambres de l'appareil. L'introduction de ces fluides se réalise par des passages convenables formés dans l'appareil» Plus spécifiquement, dans le bloc de machine 42, il y a un passage de 20 fluide d'éjection 150 qui fait communiquer la chambre centrale 9? avec une conduite de fluide 152 constituant une source de fluide d'éjection mis sous pression convenable, et on y trouve un passage à fluide de rétraction 154 qui fait communiquer la chambre extérieure 98 avec une conduite constituant source 155 25 d'un fluide de rétraction sous pression convenable, et il y a un passage d'évent 158 pour éventer l'alésage annulaire 54 au-dessus de l'épaulement annulaire 94.. Dans le bouchon d'extrémité 50 est formé un passage de fluide d'avancement 160 pour faire communiquer la chambre à fluide d'avancement 70 avec, une con-30 duite constituant source 161 drun fluide d'avancement sous pression convenable. Enfin, dans le piston-enceinte 63 est formé un passage à fluide de soutien 164 qui fait communiquer la chambre à fluide de soutien 117 avec une conduite constituant source 165 d'un fluide de soutien sous pression convenable. Les 35 grandeurs nécessaires des pressions des divers fluides précités sont dictées par la forme de l'article à constituer et par la matière que l'on déforme ."A titre d * exemple, les pressions né 70 06667 20 2032396 cessaires pour obtenir la formation d'un article en forme de tasse à partir drune billette de nickel à 98$, dont il a été question précédemment, éiaient approximativement les suivantes: 'pression du fluide d'éjection - 6,88 bars ; pression du fluide 5 de rétraction - 75,78 bars ; pression du fluide d'avancemènt -75,78 bars ; et pression du fluide de soutien - 2,41 bars. La fuite des fluides sous pression à partir des chambres respectives de l'appareil 40 est empêchée par le fait qu'on a prévu des joints montés dans des canaux convenables formés comme 10 il convient dans les éléments de l'appareil. Plus particulièrement» la fuite du fluide de rétraction de la chambre extérieure 98 est empêchée par un joint 170 monté dans un canal annulaire convenable formé dans 1'épaulement annulaire 94 pour coopérer avec la surface du canal 54, et un joint 171 monté dans un canal 15 annulaire convenable «formé dans la partie annulaire 64 de la surface extérieure du piston-enceinte 63 pour coopérer en vue de réaliser l'étanchéité avec la surface de l'alésage principal 45. La fuite du fluide d'avancement de la chambre à fluide d'avancement 70 est empêchée par le joint 171 décrit plus haut, 20 par un joint 174' monté dans un canal annulaire convenable formé dans la partie inférieure 65 du piston-enceinte 63 pour venir en contact d'étanchéité avec la surface de l'alésage de passage 61 dans le bouchon d'extrémité 50, et un joint 176 monté dans un canal annulaire formé dans la surface extérieure supérieure 25 du bouchon d'extrémité 50,1e joint 176 étant en contact étanche avec la surface intérieure du contre-alésage 49 du bloc de-machine 42. Finalement, comme mentionné précédemment, la chambre à fluide de soutien 117 est empêchée de fuir par des joints à haute pression 81 et 82 montés dans les canaux 78 et 79 respec-30 tivement. On décrira le mieux le fonctionnement de l'appareil de formation 40 en se reportant aux. figures 4-6, où la figure 4 •montre l'appareil dans une position d'ouverture ou de réception de billette, où la figure 5 montre l'appareil au début de la 35 déformation de la billette 148 et où la figure 6 montre l'appareil à la fin du processus de déformation. En se reportant plus particulièrement à la figure 4 qui 7Q-06667 21 ,2032396 montre l'appareil 40 en position d'ouverture., le poinçon 109 peut être aperçu retiré de l'alésage de la matrice de formation 129, de l'alésage pour poinçon 89 et de l'alésage pour poussoir 86.,Lorsque le poinçon 109 est retiré, le ressort 143 est complè-.5 tement étendu jusqu|à placer la plaque de retenue de la billette en partie au-delà de l'extrémité du poinçon 109* Le prolongement de la plaque 144 en partie au-delà de l'extrémité du poinçon 109 provoque la formation d'une cupule de retenue de billette 146 par coopération du coussinet 145 et de la surface d'extrémité 10 supérieure du poinçon 109. En supposant, pour la description du fonctionnement de l'appareil des figures 4-6 que les pressions de tous les systèmes à fluide de fonctionnement, c'est-à-dire à fluide d'éjection, à fluide de rétraction et à fluide d'avancement et de 15 soutien,sont initialement inexistantes, et que , bien que non sous pression, les systèmes à fluide de rétraction, à fluide d'avancement et à fluide de soutien sont tous remplis de fluide, la première étape du fonctionnement consiste à placer une billette 148 dans, la cupule de retenue de billette 146. Le fluide 20 de soutien dans la chambre à fluide de soutien 117 est alors porté sous pression par l'introduction de fluide sous pression à partir de la source de fluide de soutien 165 et par le passage 164 dans le piston-enceinte 63. La mise sous pression du fluide de soutien dans la chambre 117 engendre une force dirigée radia-25 lement vers l'intérieur contre le cylindre de fermeture 116 qui porte à son tour contre les surfaces extérieures des segments 112 en les amenant à être déplacés radialement vers l'intérieur à l'encontre, des forces de dilatation exercées par les éléments ressorts supérieur et inférieur 121 et 122,comme dit précédem-30 ment ..Le déplacement vers l'intérieur des segments 112 se poursuit jusqu'à ce que les surfaces 114 qui s'étendent radialemsnt entrent en contact et que les surfaces radiales supérieure 124 et inférieure 125 (figure 7) de chaque segment coopèrent pour définir l'alésage de matrice pour le mandrin 127 et l'alésage 35 de matrice de formation 129. La grandeur.de la pression exercée par le fluide de soutien dans la chambre 117 est telle que les segments de matrice se ferment, comme décrit ci-dessus, et que 70 06667 22 2032396 soit mis sous contrainte préalable le cylindre segmenté formé par des segments fermés,en sorte que les pressions exercées radialement vers 1'extérieur,engendrées contre les surfaces 125 des segments pendant la déformation, soient insuffisantes pour 5 ouvrir la matrice. Lorsque la section extérieure dé la matrice dilatable 110 est en position de fermeture, le poussoir 139 est amené à avancer par des moyens convenables (non montrés') de façon à introduire l'a billette' 148 et le poinçon 109 d'ans l'alésage de la matri-10 ce de formation 129 à travers l'alésage de poinçon 89.Pendant l'avance du poussoir 139, la billette 148 est retenue dans la cupule de reimue de billette 146 jusqu'à ce que la plaque 144 vienne en contact avec 1'épaulement 90 de l'alésage pour le pous-soit 86 et soit maintenue contre cette surface par un ressort 15 143 pendant l'avance continuée du poussoir 139,du poinçon 109 et de la billette 148 en même temps. Une fois ^que la billette s'est dégagée de la cupule de retenue 146, cette billette 148 est retenue en place sur le poinçon 109 par le poinçon 89 et par l'alésage 129 de la matrice de formation pendant l'avance-20 ment de la billette 148 pour venir buter contre l'extrémité du mandrin 59,c'est-à-dire pour venir dans la position montrée à l'a figure 3 • En considérant la figure 5, on y voit la billette 148 retenue en place par l'extrémité inférieure du mandrin,59, l'ex-25 trémité supérieure du poinçon 109 et"la surface de l'alésage de la matrice de formation 129. Comme on l'a discuté précédemment à propos de la description de la figure 7, il y a, formés à la surface de l'alésage de la matrice,129, des filets peu profonds 131. Le diamètre de l'alésage de la matrice de formation 129, 30 tel qu'il est mesuré de la crête' d'un filet 131 à la crête du suivant, est sensiblement égal au diamètre de la billetté 148 et égal aussi au diamètre voulu pour l'article en forme de tasse fini. La profondeur des filets peut être celle que l'on désire, mais on a trouvé qu'une profondeur de filet égale ou inférieure 35 à la moitié de la tolérance possible sur le diamètre de l'article "fini permet d'obtenir un article fini en une seule opération sans qu'il soit nécessaire d'envisager d'autres étapes de fabrication ,comme celle d'une mise à dimensions, e't- autres. 70 06667 23 2032396 Avec l'appareil disposé comme montré à la figure 5, on admet la pression sur le fluide de rétraction dans la chambre 98 à partir de la conduite constituant source 155 (figure 4) à travers le passage à fluide de rétraction 154. la mise sous 5 pression du fluide dans la chambre extérieure 98 engendre contre le piston-enceinte 65 une force qui maintient 1'épaulement 66 du piston-enceinte 63 fermement contre la surface, supérieure 51 du bouchon d'extrémité 50, en sorte de faciliter la déformation initiale de la billette 148 sans qu'il y ait un mouvement axial 10 dans la section de matrice extérieure 110. Le piston-enceinte 63 s et avec lui la section de matrice extérieure 110 ,étant empêchés ainsi d'avoir un mouvement axial, on fait avancer encore le poussoir 139 et avec lui le poinçon 109- contre la billette 148 de façon à provoquer la déformation 15 de la billette 148 sur l'extrémité conique du mandrin 59 pour pénétrer dans les sections de racine des filets 131, de façon à remplir complètement de la matière de la. billette la cavité de . matrice à forme variable 111 définie par le.mandrin 59* l'alésage de matrice de formation 129 et l'extrémité supérieure du poin-20 çon 109. Cette étape du fonctionnement de l'appareil correspond à celle qui a été discutée à propos de l'appareil de la figure 1, en passant de la position de la figure 1 à celle de la figure 2. la matière de la billette 148 qui est maintenant complètement confinée à l'intérieur de la cavité 111 de la matrice 25 est mise sous pression par l'exercice d'une force sur cette matière, par le poinçon 109. la grandeur de la pression imposée à la matière de la billette 148 par le poinçon 109 suffit à augmenter la ductilité de la matière de la billette dans une mesure suffisante pour faciliter la déformation' de la matière, de façon 30 à former l'article en forme de tasse désiré,sans risque de rupture. Après avoir maintenant complètement confiné et- comprimé la matière de la billette dans la cavité 111 de la matrice, on relâche la pression du fluide de rétraction dans la chambre ex-35 térieure 98 et on admet la pression sur le fluide d'avancement dans la chambre d'avancement 70 à partir de la conduite constituant: source 161 (figure 4), à travers le passage 160. Une telle 70 06667 24 2032396 introduction de fluide sous pression dans la chambre à fluide d'avancement 70 fait que le piston-enceinte 63 se déplace vers le haut en faisant ainsi que la section extérieure de matrice dilatable 110 se déplace en même.temps vers le haut autour du 5 mandrin 59. En même temps qu'a lieu le déplacement-vers le haut du piston-enceinte 63 et de la section de matrice extérieure 110, des forces supplémentaires sont exercées contre le poinçon 109 par le poussoir 139 pour déplacer également le poinçon 109 vers le haut-Le déplacement vers le haut de la section-de matrice 10 extérieure dilatable 110 et du poinçon 135 est réglé en sorte de maintenir le volume de la cavité 111 de la matrice constant tout en changeant sa forme, de celle de la billette 148 à celle de l'article en forme de tasse désiré 149 (figure 6)» Comme on l'a dit plus haut, en maintenant le volume de la cavité 111 de 15 matrice constant tandis qu'on en fait varier la forme, la matière de la billette 148 peut ainsi être maintenue à la fois confinée et comprimée, en sorte que le processus de déformation tout entier se réalise, alors que la matière est maintenue dans l'état voulu de ductilité accrue. 20 La déformation effective de la billette 148 est réalisée par la coopération des forces de déformation exercées par le poinçon 109 et par la surface à filets de l'alésage 129 de la matrice de formation 129 sur la matière de la'billette. La force exercée par le poinçon 109 est une force axiale directe engen-25 drée par le poussoir 159» La.force exercée par la surface à filets de l'alésage de matrice de'formation 129, cependant, .est une force exercée longitudinalement, qui est transmise à la matière de la billette par le contact de la matière de la billette avec les surfaces des filets 131rPendant la déformation, les 30 parties de la matière de la billette qui sont dans là trajectoire du mandrin 59» lorsque la billette s'avance au-dessus de. celle-ci ,sont déplacées latéralement vers l'extérieur, de façon à former la partie de paroi de l'article en forme de tasse que l'on veut fabriquer. Une fois dans la partie- de paroi de l'ar-35^ ticle,la matière de la billette s'avance le long de la surface du mandrin 59 à la même vitesse qu'avance la section de matrice extérieure 110, et de cette façon, tout glissement entre la sur 70 06667 2032396 face de la matière déformée et la surface de l'alésage de la matrice 124 est empêché. En raison de la différence des aires en section transversale de la billette 148 et de la partie de paroi de l'article 5 149»et en raison;du fait qu'il est nécessaire» dans ce procédé, que le volume de.la cavité de matrice à forme variable 111 soit maintenu constant une fois que la billette y est confinée et comprimée,on peut voir que.la vitesse d'avancement de la matrice de formation dilatable 110 doit être supérieure à la vitesse 10 d'avancement du poinçon 109. En raison de cette nécessité d'avoir une vitesse, d'avancement différente, 1'.éliminâtion complète d'un mouvement relatif entre la matière de la billette et la surface de l'alésage de la matrice de formation 129 n'est pas possible. Le présent appareil est cependant mis en oeuvre de 15 telle façon qu'une fois que la matière de la billette passe au-delà de la surface conique de la section intérieure ou mandrin 59» et fait partie de la paroi de l'article en forme de tasse 149» il n'y a pas de mouvement relatif entre elle et la surface de l'alésage de la matrice de formation 129. Ainsi, les pertes 20 par frottement entre la surface extérieure de la matière de la billette et la surface de la section de matrice extérieure dilatable 110 ,sont sensiblement éliminées. La formation de l'article en forme de tasse 149 à partir de la billette 148 se continue par l'avancement commandé du 25 poinçon 109 et de la section de matrice extérieure dilatable 110 jusqu'à ce que l'article 149 soit complètement formé comme on le désire. A ce moment, l'introduction du fluide d'avancement dans la chambre à fluide d'avancement. 70 est terminée, bien que la pression de la masse de fluide sous pression soit, maintenue, 30 et le sens du mouvement du poinçon 109 est. inversé par le poussoir 139» si bien que le poinçon 109 est itetiré de l'alésage de la matrice de formation 129» de l'alésage pour le poinçon 89 et de l'alésage pour le poussoir .86,de la position montrée à la figure 6 à celle que montre la figure 4. 35 Après que le poinçon 109 ait été retiré du corps de l'appareil 40, on relâche la pression du fluide d'avancement et on exerce à nouveau la pression sur le fluide de; rétraction dans 70 06667 26 2032396 la chambre extérieure 98, à partir de.la conduite source de flui-■ de de rétraction 155 (figure 4), par le passage 154. Le fluide de rétraction à présent sous pression provoque le déplacement , du piston-enceinte 63 vers le bas, de la position montrée à la 5 figure 6 à celle que montre la figure 4 * Du fait que la.pression du fluide de.soutien dans la chambre à fluide de soutien 117 a été maintenue pendant tout le cours du processus de déformation, et comme la surface extérieure de l'article en forme de tasse 149 est en contact complet avec les filets 131 de l'a-10 lésage 129 de la matrice de formation, un déplacement de la section de matrice extérieure dilatable 110 vers le bas» avec le piston-enceinte 63, fait que l'article en forme de tasse 49 est enlevé du mandrin 59• Lorsque cet enlèvement est achevé, la pression du fluide de soutien dans la chambre à fluide de sou-15 tien est relâchée et les segments 112 de la section de matrice extérieure dilatable 110 sont déplacés radialement vers l'exté-. rieur par l'action des éléments ressorts supérieur et inférieur 121 et 122 contre les épaulements supérieur et inférieur 118 et 119 respectivement. Le déplacement s'effectuant radialement vers 20 l'extérieur des segments 112 par les ressorts 121,122 fait que la surface à filets de l'alésage de matrice de formation 129 se détache de la surface extérieure de l'article en forme de tasse 149 en lui permettant ainsi de tomber de l'appareil dans un panier collecteur convenable. Bien que cela ne soit pas né-25 cessaire, la décharge de l'article en forme de tasse complètement formé est aidée par l'introduction d'un courant de fluide d'éjection, par exemple d'air comprimé, dans l'alésage de la matrice de formation 129à partir.de la conduite-source 152 (figure 4) à travers le passage 150,1a chambre centrale 97 et 30 les passages 101 dans le - chapeau d' extrémité stipérieur 75. L'article fini étant, à présent déchargé de l'appareil, une nouvelle ébauche.148 peut être mise en place à l'intérieur de la cupule de retenue de billette 146 et le processus peut se répéter. 35 . L'article en forme de tasse 149 est un article fini'qui n'exige plus d'opérations d'usinage ultérieures. Le cylindre segmenté de la section de matrice extérieure.110 est mis sous 70 06667 27 2032396 contrainte préalable par la pression exercée par le fluide de soutien dans la chambre 11T jusqu'à.atteindre une grandeur suffisante pour empêcher l'ouverture des segments 112 pendant la déformation, et l'article 149 est formé sensiblement sans bavures. 5 En outre, le mouvement de glissement de la matière de la billette sur le mandrin 59 pendant la déformation produit un polissage de la surface de la cavité de la cupule, qui peut éviter l'obligation de procéder à des opérations quelconques de finissage de surfaces ultérieures. 10 On peut désirer faite passer l'article fini à travers une matrice de dimensionnement ou de calibrage pour éliminer les marques provoquées par les filets 131 pendant la déformation. Cette étape n'est pas ordinairement nécessaire,cependant, comme on l'a dit plus haut, la profondeur des filets 131 peut être 15 rendue égale ou inférieure à la moitié de la tolérance sur le diamètre de la partie formée, en assurant ainsi que la partie formée avec les rayures de surface provenant du filet 131 demeure encore dans les tolérances convenables pour l'article fini. Ainsi, un procédé complet de fabrication d'un article en 20 forme de tasse à partir d'une matière première en barre et l'utilisation du procédé de formation suivant la présente invention, exigent simplement les étapes consistant à découper la barre • de matière première à la longueur -convenable, à traiter cette matière thermiquement, si on le désire, pour créer une ductilité 25 initiale de la billette, et à procéder à la formation,comme décrit ci-dessus. On peut vouloir revêtir une extrémité de la billette d'un lubrifiant convenable, par exemple d'indium ou analogue, pour diminuer le frottement entre la matière de la billette et le mandrin à surface 59- Même avec cette étape sup-30 plémentaire,cependant, le présent procédé est plus simple et soins coûteux que les procédés d'usinage qui étaient nécessaires jusqu'à ce jour. En fait,, des économies d'un ordre de grandeur ont été réalisées dans la fabrication d'articles en forme de tasse suivant.les enseignements de la présente invention, par 35 rapport aux articles usinés qui caractérisaient la technique antérieure. Un avantage supplémentaire du procédé de la présente in 70 06667 28 2032396 vention consiste en ce que peuvent être formés des articles de forme irrégulière, qui n'étaient pas susceptibles de l'être jusqû^à présent par emboutissage ou extrusion et qui, s'ils étaient fabriqués par usinage seraient 'i coûteux que leur fa-5 bricatiQ'" était , industriellement, prohibitive. Par exemple, un article ayant une section transversale extérieure elliptique et une section transversale intérieure polygonalé, pourrait être fabriqué, par l'appareil 40 en prévoyant simplement un mandrin polygonal 59 e"k en donnant à l'alésage de la matrice de forma-10 tion 129 de l'appareil à matrice dilatable 110 une forme elliptique plutôt que circulaire, comme montré.A tous les autres points de vue,l'appareil et le procédé seraient les mêmes et un article ayant été formé ainsi pourrait être utilisé immédiatement. 15 ■ On comprendra qu'alors que la description détaillée de la présente invention a été faite à propos de matière plastique solide,la portée de l'invention s'étënd également à la formation d'articles à partir de matières ou de compositions qui peuvent tomber ou non dans la définition donnée plus haut de "matière 20 plastique solide", ces matières ou compositions pouvant avoir la forme d'une pâte,d'un ensemble de granules ou de petites particules. Enfin, des articles tubulaires traversés de part en part par des passages peuvent être fabriqués par le procédé et avec 25 l'appareil suivant la présente invention, en fabriquant simplement un article en forme de tasse de la manière décrite ci-dessus et en découpant ensuite la partie de base d^une façon convenable quelconque. Les avantages de la fabrication de tels articles tubulaires traversés de part en part par des passages con-30 sistent en ce que les articles ayant des configurations en section transversale intérieure et extérieure variables peuvent être fabriqués à partir de billettes en une seule opération de formation associée à une opération de découpage',et on remédie à la nécessité de procéder à un- usinage autrement difficile pour 35 créer des formes tubulaires. ' ~ ; 70 06667 2032396 _ . REYEHDIGATIOITS . 1..- Procédé de formation d'un article» caractérisé en ce qu'on>contient une certaine quantité de matière dans une cavité capable d'avoir une forme variable,en ce qu'on comprime la matiè-5 re dans la cavité,et en ce qu'on fait varier la forme de la cavité tout en maintenant sensiblement constants la.pression dans la cavité et le volume de celle-ci. . 2.- Procédé duivant la revendication,1, dans lequel la matière est de la iratière. plastique solide, caractérisé en ce 10 que l'on comprime la matière dans la cavité pour augmenter sa ductilité jusqu'à un point qui en permette la déformation sans rupture. 3.- Procédé suivant une quelconque des .revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le confinement s'opère dans une ca- 15 vité de matrice fermée comprenant une matrice .extérieure, ion poinçon et un mandrin, le volume de la cavité étant maintenu .constant par le déplacement relatif de la .matrice, extérieure et .du mandrin* 4.- Procédé suivant.la revendication 3, caractérisé en 20 ce qu'on emboutit la matière déplacée par le mandrin avec le . mouvement, de. la matrice extérieure,tandis que le mandrin est en contact avec la matière* ... -5«-.Procédé suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en-ce que l'on commande le volume de 25 - la cavité,de sorte qu'après _.avoircréé la .pression,.-le volume - de la cavité soit égal, au volume de la matière et que la matiè-. re soit confinée dans la. cavité de la matrice. 6Procédé.suivant la revendication 5, .considérée en association avec l'une quelconque des revendications.3 et 4r 30 caractérisé en -ce que l'on met sous pression la matière confinée ,en exerçant une force sur la matrice, extérieure et en maintenant - ..la pression pendant la mise en forme par 11exereiee en combinai-, .son d'une force sur le poinçqn et d'une .force sur la matrice extérieure. _ .. . ....... 35 7.- Procédé suivant.la revendication 6 ^caractérisé en. ce qu'on transmet à la matière une composante longitudinale des forces exercées sur le poinçon et sur la matrice extérieure. 7.0 06667 30 2032396 8.- Appareil pour former un article à partir d'une certaine quantité: de matière, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif à matrice pour définir une cavité de matrice à forme variable ,*fermë.e, et des moyens pour venir en coopération avec le 5 dispositif de matrice pour modifier la forme de la- cavité de la matrice de façon à confiner"initialement et à maintenir sous ' pression la matière dans celle-ci,et des"moyens pour f aire varier ensuite la forme de la cavité de la matrice tout en maintenant son'volumé constant, pour former 1'article tout en main-10 t'enant' la matière confinée sous pression. 9.- Appareil suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de matrice comprend un dispositif de matrice extérieure, un dispositif de poinçon et un dispositif de mandrin, à mobilité relative, coopérant l'un avec l'autre pour dé- 15 finir la cavité. * " 10.- A-ppareil suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de matrice extérieure comprend une matrice de formation, dilatable.. 11.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 20 9 et 10, caractérisé en ce que le dispositif de matrice extérieure comprend une section de matrice extérieure ayant un alésage de matrice, et en ce que l'alésage de matrice est muni d'une surface à fort frottement. 12.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 25 9, 10 et 11, caractérisé en ce que la section de matrice extérieure comprend plusieurs segments en forme de coins ayant, chacun au moins une surface arquée,et les surfaces arquées coopérant pour définir l'alésage de la matrice. 13.- Appareil suivant la revendication 11, caractérisé 30 en ce que la surface à grand frottement est définie par un filet formé à la surface de l'alésage de la matrice. 14.- Appareil suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour faire varier les positions relatives du dispositif de poinçon, du dispositif de mandrin et 35 du dispositif de matrice extérieure,comprenant des moyens pour déplacer d'un mouvement alternatif le dispositif de poinçon,et des moyens pour déplacer d'un mouvement alternatif le dispositif de matrice extérieure. 70 06667 31 2032396 15.- Appareil suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif de -mandrin est fixé rigidement dans un bloc de machine,1e.dispositif de. mandrin ayant une. partie qui s'étend dans l'alésage de la matrice,la partie du dispositif 5 de mandrin qui s'étend dans l'alésage de la matrice ayant une forme établie suivant la forme désirée pour la.cavité de l'article à produire. 16.- Appareil suivant la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comporte un piston-enceinte monté pour avoir un mou-10 vement alternatif dans le bloc de machine,le piston-enceinte étant traversé d'un alésage. .17.- Appareil suivant la revendication 16, caractérisé en ce que la matrice de formation dilatable est montée à l'intérieur d'une chambre formée dans le piston-enceinte et en ce que 15 la chambre est propre à recevoir du fluide comprimé pour offrir un soutien radial à la matrice de formation dilatable.