Brevet FR2140444A1 — publié le 19730119

La présente invention concerne une filière dtextrusion parfeotionn'éê et des procédés pour la fabriquer. Les filières d'extrusion utilisées par exemple dans l'extrusion hydrostatique de barres pour en produire des fils présentent ordinairement une structure physiquement homogène dans 1' ensemble, aucune disposition n'étant prise pour doter la filière d'un profil de propriétés physiques ( résistance à la compression ou dureté, ténacité ou ductilité) s'adaptant aux fatigues particulières imposées aux différentes parties de la filière. Par conséquent, ces filières d'extrusion représentent un compromis en ce qui concerne leur conception et ne sont pas entièrement satisfaisantes dans leur fonctionnement , ou bien les filières sont réalisées au-delà des besoins et s par conséquent, coûteuses, pour obtenir des caractéristiques de fonctionnement satisfaisantes. La présente invention prévoit une filière d'extrusion ayant une grande résistance à la compression ou dureté à l'extrémité côté gorge et un grand degré de ténacité à l'extrémité d'entrée. La présente invention procure également des procédés nouveaux pour la fabrication d'une filière d'extrusion perfectionnée , en sorte de remédier aux défaute qui ont été observés dans les filières d'extrusion classiques. L'un des aspects de l'invention concerne une filière d'extrusion perfectionnée. Un autre aspect de l'invention réside dans de nouveaux procédés pour fabriquer une filière d'extrusion perfectionnée. Un autre aspect de l'invention encore se rapporte à une filière d'extrusion perfectionnée d'une utilité particulière et de bon rendement dans l'extrusion hydrostatique continue de barres pour en produire des fils. Un autre aspect encore de l'invention concerne une filière d'extrusion dans laquelle, dans un sens large la dureté et la ténacité varient longitudinalement dans le corps de la filière entre ltextrémité d'entrée et l'extrémité de la gorge c'est-à-dire que la filière présente un gradient de ténacité qui va en croissant vers l'extrémité d'entrée et un gradient de dureté qui va en croissant vers.l'extrémité. où se- trouve la gorge. Un autre aspect encore de l'invention est une filière d'extrusion perfectionnée ayant un profil de .propriétés.physi- ques (par exemple ténacité, dureté) adapté aux fatigues particulières imposées aux différentes parties de la filière. Un autre aspect encore de l'invention réside dans une filière d'extrusion perfectionnée ayant une grande résistance à la-compres.s-ion ou dureté à l'extrémité de gorge de la filière et ayant un grand degré de ténacité ;à l'extréité d'entrée de la filière. D'autres aspects encore de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description suivante et en considérant les dessins joints au présent mémoire. En bref, on a découvert que les aspects dont il a-été question précédemment peuvent être obtenus en formant une filière d'extrusion à partir d'une billette.de matière ayant une ténacité qui va. en croissant d'une extrémité à l'autre et une dureté qui va en croissant en sens opposé ,si bien. que la filière ,lorsqu'elle est conformée, présente sa plus grande ténacité à son c8té d'entrée et sa plus grande dureté à son extrémité de gorge. En se référant aux dessins sur lesquels les mêmes numéros de référence désignent des parties identiques dans les différentes vues, - La figure 1 représente une. coupe longitudinale médiane d'un appareil représentatif pour l'extrusion hydrostatique montrant une barre qui est extrudée par une filière classique pour produire un fil - la figure 2 représente une coupe longitudinale médiane à travers la filière perfectionnée selon la prése-nte invention , la distribution de la ténacité et de la dureté (c'està-dire le gradient de ténacité et le gradient de .dureté)le long de la filière , étant indiquée schématiquement d'un cotd de la filière et une distribution,donnée à titre d'exemple, des valeurs de dureté s étant indiquée également de façon schématique d'un côté de la filière - la figure 3 représente schématiquement une vue d'une billette conique de matière capable d'être écrouie, montrée en trait plein, qui est soumise à des forces de compression, comme l'indiquent les flèches, et déformée pour produire une billette rectangulaire, montrée en traits interrompus, une distribu-tion , donnée à titre d'exemple, de valeurs de dureté dans la billette travaillée ainsi de façon non uniformes étant indiquée schématiquement, la filière à produire à partir de la billette rectangulaire et son orientation par rapport à celle-ci, étant indiquées par un croquis en traits mixtes, cette filière correspondant à celle que montre la figure 2;; - la figure 4 représente schématiquement une vue d'une billette de matière traitable à chaud qui est trempée au bout pour obtenir une distribution des valeurs de dureté indiquée à titre d'illustration sur la figure, la filière étant produite à partir de la billette trempée au bout, et son orientation par rapport à celle-ci étant indiquée par des tirets, la fi hère correspondant à celle que montre la figure 2;; - la figure 5 représente schématiquement une vue d'une billette de matières en poudre frittées ensemble, présentant des caractéristiques différentes de dureté et de ténacité après frittage, ayant une distribution des valeurs de dureté telle que le montre la figure, la filière à produire à partir de la billette frittée et son orientation par rapport à celle-ci étant indiquées en tirets, la filière correspondant à celle que montre la figure 2s - la figure 6 représente schématiquement une vue dune billette d'éléments ayant des caractéristiques de dureté et de ténacité différentes, liées l'une à l'autre par brasage par exemple, une distribution des valeurs de la dureté étant montrée schématiquement sur la figure, la filière à produire à partir de la billette composite et son orientation par rapport à celle-ci étant indiquées par des tirets, la filière correspondant à celle de la figure 2s - la figure 7 représente une coupe verticale médiane de moules de formation et de serrage de couches de matières en poudre, susceptibles d'être frittées ensemble, présentant des caractéristiques différentes de dureté après frittage et de ténacité , sous forme de la filière montrée à la figure 2. Un appareil donné à titre d'exemple pour l'extrusion hydrostatique d'une barre 1 pour en produire un fil 2 est montré à la figure 1 commme comprenant une chambre 3 qui reçoit la barre 1 et une filière d'extrusion classique 4 portée dans la chambre par une tige porte filière 5 9 cette dernière étant munie d'une ouverture longitudinale 6 à travers laquelle passe le fil extrudé 2. On comprendra que les effets du choc d'extrusion sont les plus grands à l'extrémité d'entrée de la filière et que les forces de compression longitudinales sont au maximum à l'extrémité de la gorge de la filière.La filière 4 a de façon générale des valeurs non uniformes de dureté et de téna cité dans son sens longitudinal et, par conséquent 9 la filière 4 est, ou bien conçue de façon impropre pour résister au choc d'extrusion qui, comme mentionné ci-dessus, est le plus grand à l'extrémité, côté entrée, de la filière , ou est sur dimensionnée pour résister aux forces de compression longitudinales qui sont au maximum à l'Fxtrémité côté gorge de la filière. Une filière d'extrusion perfectionnée 7 est montrée à la figure 2. La filière 7 est dotée d'un gradient de ténacitéftlon- gitudinale et d'un gradient de duretlongitudinale , comme indiqué schématiquement. Spécifiquement, la filière 7 présente sa plus grande ténacité à l'entrée , cette ténacité diminuant vers l'extrémité cbté gorge de la filière 7. Inversement, la filière a sa plus grande dureté ou résistance à la compression à l'extrémité côté gorge de la filière , tandis que la dureté ou rdsistance à la compression diminue vers l'extrémité d'entrée. Plus spécifiquement, les valeurs Oll de Rockwell pour la dureté sont montrées comme s'étendant entre une valeur infé rieure de 50 à l'extrémité d'entrée de la filière 7 et une valeur supérieure de 65 à l'extrémité coté gorge de la filière 7. On comprendra que ces valeurs C de Rockwell pour la dureté sont simplement données à titre d'exemple La figure 3 représente un procédé pour la fabrication d'une filière 7. Une billette conique 8 d'une matière suscepti ble d'être écrouie ( par exemple de l'acier écrouissable) est déformée par des forces de compression 9pour en donner une billette de forme cylindrique 10 qui est représentée en traits mixtes, la matière voisine de la surface superieure de la billette 10 ayant été déformée,et.par conséquent écrouie, à un degré supérieur par rapport à la matière voisine de la surface inférieure de la billette 10 , et la matière comprise entre les surfaces supérieure et inférieure de la billette 10 ayant été déformées, et par conséquent écrouies, à un degré intermédiaire. On verra par conséquent qu'en raison du travail progressivement plus grand de la matière de la billette 10 en passant du fond à sa surface supérieure ,la dureté de la billette 10 augmentera depuis le bas jusqu'à la surface supérieure ,comme indiqué au schéma , en valeurs "C" de Rockwell montrées sur la figure (ces valeurs n'étant données qu'à titre d'exemple ). On comprendra naturellement que la dureté initiale de la matière qui constitue la billette 8, et la conformation de la billette 8 par rapport à la billette 10, seront choisies en sorte de produire une billette 10 ayant la gamme voulue de valeurs "C" de Rockwell. Après que la billette 10 avec la gamme voulue des valeurs "C" de Rockwell,ait été produite par le procédé décrit ci-dessus, on peuttailler la filière 7 de la billette 10, comme montré. La figure 4 représente un autre procédé de fabrication de la filière 7. Une billette 11 de matière durcissable à la chaleur (par exemple d'acier durcissable à la chaleur) après avoir été élevée à la température de pré-trempe convenable pour le traitement à chaud , est trempée à une extrémité seulement(T). L'effet de ce trempage d'extrémité sera le plus grand à la surface supérieure de la billette 11 et diminuera vers la surface de fond de la billette 11. On verra par conséquent que la du- reté de la billette 11 va aller en diminuant depuis la sur-ace supérieure de la billette 1' vers la surface lnférieu.e 9tomme indiqué sur l'échelle des valeurs C de Rcc-kwell 9 valeurs montrées à la figure à titre d'exemple seu ement. Après que la billette 11 présentant a gamme voulue de valeurs "C" de Rockwell ait été produite par le procédé de trempage en bout , comme indiqué ci-dessus9 la filière T peut autre découpée de la billette 119 comme montré La figure 5 représente encore un autre procédé de fabrication de la filière 70Plusieurs couches 12 de matières en poudre compatibies en vue du frittage , ayant des caractéristiques de post-frittage différentes quant à la dureté et à la ténacité , sont agencées de telle sorte qu'après cuisson et frittage simultanés des couches 12 9 on ait produit une billette composite 13 ayant une ténacité quiva en croissant d'une extrémité à l'autre et une dureté qui va en croissant en sens opposé , comme indiqué à l'échelle des valeurs de dureté-de "Cl' de Rockwell(valeurs qui ne sont que des exemples). Après que la billette composite 13 avec la gamme voulue de valeurs de dureté "C" de Rockwell ait été produite90n peut tailler la filière 7 de la billette composite 13 9 comme montré. La figure 6 représente encore un autre procédé de fabrication de la filière 7. Plusieurs éléments 14 de dureté et de ténacité différentes sont arrangés et assemblés et les éléments 14 sont brasés l'un à l'autre pour former une billette composite 15 ayant une ténacité qui va en croissant d!une extrémité à l'autre et une dureté qui croft dans le sens opposé 9 comme indiqué à l'échelle des valeurs de dureté 'C" de Rockwell (valeurs qui ne sont données qu'à titre d'exemple) Après que la billette composite 15 dotée de la gamme voulue de valeurs de dureté "C" de Rockwell9 ait été produite9 on peut tailler la filière 7 à partir de la billette composite 15, comme montré. La figure 6 représente un autre procédé encore de fabrication de la filière 7. Plusieurs éléments 14 de dureté et de ténacité différentes sont arrangés et assemblés 9 et les éléments 14 sont brasés les uns aux autres pour former une billette composite 15 ayant une ténacité qui crot d'une extrémité à l'autre et une dureté qui croit dans le sens opposé9cemme indiqué par les valeurs de dureté 'VC" de Rockwell (valeurs données à titre d'exemple seulement) Après que la billette composite 15 dotée de la gamme voulue de valeurs de dureté "C" de Rockwell ait été produite, on peut découper la filière 7 de la billette composite 15, comme montré. La figure 7 représente un autre procédé de fabrication d'une filière 7 à partir de matières en poudre frittées ensemble , et ce procédé constitue une variante de celui qui est représenté à la figure 5. Le moule 16 aura m profil correspondant à la surface intérieure de la filière 7 ,c'est-à-dire que les surfaces convergent depuis l'extrémité d'entrée jusqu'à la gorge de la filière 7 et que la plage passant par la gorge de la filière est placée dans le cylindre 17, puis des couches 18 de matières en poudre susceptibles d'être frittées, ayant des caractéristiques de post-frittage différentes en ce qui concerne la ténacité et la dureté , sont constitués dans le cylindre 17 sur un moule 16 , les couches 18 étant agencées de telle façon qu'après que le moule 19 ait été introduit dans le cylindre 17 et forcé vers le bas pour mouler et rendre compactes les matières en poudre et qu'après que les matières en poudre rendues compactes et moulées aient été enlevées du cylindre creux 17 et cuites pour opérer un co-frittage de ces matières, la filière 7 qui provient de l'opération de cuisson aura une ténacité qui croîtra de la gorge à l'entrée de la fi lière et une dureté croissant en sens opposé , avec les valeurs voulues de dureté données à titre d'exemple sur les autres figures. REVENDICATIONS 1.- Filière ayant une extrémité d'entrée propre à recevoir une pièce à travailler et une extrémité côté gorge en aval de l'extrémité d'entrée , caractérisée en ce que la filière a un gradient de ténacité qui va en croissant vers l'extrémité d'entrée et un gradient de dureté quiva en croissant vers l'extrémité côté gorge 2.- Filière suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une multiplicité d'éléments transversaux ayant des valeurs différentes de ténacité et de dureté ces éIémente se succédant longitudinalement et fixés l'un à l'autre. 3.- Filière suivant la revendication 1, caractédisée en ce qu'elle comporte plusieurs couches transversales frittées ensemble de matières susceptibles d'être frittées 9 ayant des caractéristiques de post-frittage différentes en ce qui concerne la ténacité et la dureté, ces coucher ee succédant iongitu- dinalement. 4.- Procédé de fabrication d'une filière suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on établit la matière de la filière en un corps ayant un gradient de dureté prédéterminé , qui va en croissant vers une extrémité du corps , et en formant l'entrée de la filière à l'extrémité de moindre dureté du corps , et la gorge de la filière à l'extrémité de plus grande dureté du corps. 5.- Procédé suivant la revendication 4s caractérisé en ce que l'on établit le gradient prédéterminé de dureté dans le corps en déformant de façon différentielle une billette d'une matière écrouissable. 6.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que llon établit le gradient de dureté prédéterminé dans le corps en agençant plusieurs couches de poudres susceptibles d'être frittées , ayant des caractéristiques différentes de dureté après frittage,lans l'ordre des valeurs croissantes de la dureté après frittage et en cuisant ensemble les couches. 7.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'on moule la multiplicité de couches sous forme de la filière , avec les couches disposées transversalement à l'axe longitudinal de la filière , et en ce qu'on forme la filière par cuisson simultanée des couches moulées. 8.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'on établit le gradient de dureté prédéterminé dans le corps en chauffant une billette de matière susceptible d'être traitée à chaud jusqu'à une température de pré-trempage et en ce que l'on trempe une extrémité seulement de la billette pour traiter thermiquement de façon différentielle la billette d'une extrémité à l'autre.