Brevet FR2181932A1 — publié le 19731207

Dans un procédé de refoulement connu, une barre de métal est chauffée progressivement a partir d'une portion initiale portée a température suffisante pour refouler par compression en direction axiale de la barre. On a déjà suggéré d'utiliser le chauffage par induction dans un tel procédé, mais il ne semble pas que lton ait réussi jusqu'a présent dans cette voie. La présente invention a pour objet un procédé de refoulement dans lequel on utilise le chauffage par induction et qui est caractérisé en ce que pour chauffer la portion a refouler de la barre, on introduit dans un champ inductif engendré par un ou plusieurs inducteurs une section initiale de la barre, qu'on déplace la barre dans le champ inductif de telle manière que des sections de plus en plus éloignées de la section initiale entrent progressivement dans celuici, qu'on règle la puissance du champ inductif et la vitesse de déplacement de la barre de telle manière qu'avant de sortir du champ inductif toute section qui y est entrée ait atteint partout la température nécessaire au refoulement, qu'on maintient la vitesse de déplacement des sections de la barre entrant dans le champ inductif par rapport a celui-ci, et qu'on fasse sortir du champ inductif les sections de la barre ayant atteint, grâce au refoulement, l'élargisse- ment désiré. L'invention est expliquée ci-dessous a l'aide de quelques exemples en se référant au dessin annexé. Sur ce dessin les figures 1, 3 sont des dessins schématiques montrant les parties essentielles de machines permettant de réaliser le procédé. Les figures 2 et 4 montrent des répartitions de la température à l'intérieur d'une barre. Suivant un premier exemple, le procédé suivant l'invention est exécuté dans une machine comprenant un poussoir 1, un guide à galets 2, un inducteur 3 adapté aux diamètres avant et après refoulement et une enclume 4. L'inducteur est relié à un générateur de courant alternatif 5 de fréquence judicieusement choisie. Une barre 6 est introduite dans la machine dans la position représentée à la figure 1. Dans cette position, la section de l'extrémité libre de la barre 6 se trouve encore en dehors du champ inductif de l'inducteur 3. A ce moment, l'inducteur est mis sous tension et la barre 6 avance, sous l'action du poussoir I commandé par un dispositif de commande d'avancement, non représenté. La section de son extrémité libre est, dans ce cas, la section initiale entrant dans le champ inductif de l'inducteur 3.La puissance de chauffage et la vitesse d'avancement des sections de la barre entrant dans l'inducteur sont choisies de telle manière qu'avant de sortir du champ inductif toute section qui y est entrée ait atteint partout la température nécessaire au refoulement. Avant que la section ainsi chauffée ne quitte le champ inductif, la pression de refoulement est appliquée. De ce fait, l'enclume 4 se trouve, au début de ltopération de refoulement, comme représenté à la figure 1, grâce à la dispersion du champ inductif de l'inducteur 3, un peu à l'intérieur de ce champ, ce qui est bénéfique, car ainsi l'enclume est préchauffée.L' extrémité de la barre 6 chauffée bute donc sur l'enclume 4 et la pression de refoulement s'établit sous la poussée de la barre dont l'avancement est maintenu grâce à l'action du poussoir í entraîné par un dispositif de commande d'avancement, non représenté. Lorsque une section atteint l'élargissement désiré, on la fait sortir du champ inductif. Cette sortie du champ inductif peut s'obtenir, à l'extème, en coupant purement et simplement le courant d'alimentation de l'inducteur. Dans ce cas toutes les sections quittent en mime temps le champ inductif. Si des refoulements importants doivent être obtenus, l'enclume 4 peut être écartée de l'inducteur de sorte que les sections refuulées ayant atteint l'élargissement désiré sortent du champ inductif. Inversement, il est possible aussi de maintenir fixe l'enclume 4 et de déplacer l'inducteur 3. L'inducteur et les galets de guidage 2 peuvent, dans ce cas, former une unité mécanique qui se déplace en bloc en direction du poussoir 1.Dans ce dernier cas, il peut être nécessaire de modifier la vitesse d'avancement du poussoir au moment où commence le mouvement de recul de l'inducteur, afin d'éviter- des changements appréciables du temps de séjour des sections à chauffer dans le champ inductif et par conséquent de la répartition de la température à l'intérieur de la barre. Pour obtenir des résultats particulièrement avantageux lors du refoulement, il est nécessaire, suivant l'invention, de choisir de manière adéquate les pa ramètres du chauffage par induction. En particulier la profondeur de pénétration moyenne du courant induit doit être choisie égale à une fraction seulement du diamètre de la barre à refouler. La valeur de la profondeufde pénétration optimum dépend, entre autres, du temps pendant lequel une section à refouler de la barre séjourne dans le champ inductif et de la conductibilité calorifique du métal. Par exemple pour des barres d'acier entre 10 et 25mm de diamètre la profondeur de pénétration peut être choisie de l'ordre de grandeur de 1/3 du diamètre, si le temps de séjour d'une section dans l'inducteur est de l'ordre de grandeur de 5 à 10 secondes.Ainsi le chauffage par induction porte à la température de forgeage d'abord une couche proche de la surface de la barre qui communique la chaleur aux couches intérieures tout en avançant dans le champ inductif. Par conséquent, on obtient ainsi une répartition de la température telle qu'esquissée à la figure 2. Cette figure 2 représente une section axiale de la barre 6 dans laquelle figurent les courbes des surfaces de même tempéraoure -7, 8 9 pour trois températures différentes. il existe donc dans l'axe de la barre un noyau plus dur tel que délimité par exemple par la surface 8 qui rend ce procédé particulièrement insensible à des déviations latérales et permet de ce fait d'obtenir des articles avec des parties refoulées parfaites de tres grande importance tels que représentés par exemple par la courbe pointillée 10 de la figure 1.Il est à noter que le procédé s'applique avec un rendement particulierement avantageux dans le cas des articles en métal non ferreux: aluminium, bronze, laiton, cuivre, etc. Suivant un autre exemple, le procédé suivant l'invention est exécuté sur une machine comprenant deux guides à galets et deux inducteurs 13 et 14, les autres éléments de la machine ne sont pas représentés. Lors d'une première phase un seul des inducteurs, par exemple 14 est enclenché et la barre 6 est déplacée par un mouvement de va et vient autour d'une section initiale, ce mouvement atteignant petit à petit une amplitude de plus en plus grande pour arriver finalement à une répartition de la température montrée à la figure 4 qui est syme- trique, et pour chacun des deux inducteurs 13 et 14, similaire à la répartition suivant la figure 2.Au moment où cette répartition suivant la figure 4 est atteinte, la barre 15 est amenée dans la position représentée à la figure 3 et la pression de refoulement en direction de l'axe de la barre est appliquée, par exemple au moyen d'un dispositif de commande d'avancement agissant symétriquement sur deux poussoirs, non représentés. La ligne 16 montre le contour d'un exemple d'article refoulé. En variante, il est aussi possible de réunir ensemble à l'endroit de la section initiale les deux inducteurs 13 et 14 qui engendrent deux champs inductifs de part et d'autre de la portion à refouler et, de chauffer d'abord la région autour de cette section initiale. Ensuite, on écarte l'un de l'autre les inducteurs dans la position représentée à la figure 3 et on applique la pression de refoulement.On règle la vitesse d'avancement des deux portions de la barre qui chacune traverse un des champs inductifs engendrés par les inducteurs 13 et 14 de la manière décrite ci-dessus pour la barre 6 relativement à l'inducteur 3 de la figure 1. Lorsque pour des facilités de chargement et d'enlèvement des pièces, un inducteur ouvert ou ouvrable est prévu, et que le champ inductif présente alors une symétrie non rotative, on peut, suivant l'invention soit imprimer au champ inductif un mouvement de rotation soit continu soit oscillant autour de l'axe de la barre, soit imprimer à la barre un mouvement de rotation autour de son axe et maintenir le champ inductif fixe. Une machine réalisant cette dernière version peut être équipée d'une enclume rotative. Le guide a galets peut alors être remplacé par un manchon ouvrant à billes et le poussoir peut être équipé d'un plateau de pression tournant. L'enclume et le plateau de pression sont alors entraînés à une même vitesse de rotation au moyen d'undispositif d'entrant nement. REVENDICATIONS. 1. Procédé de refoulement dans lequel une barre de métal est chauffée progressivement à partir d'une portion initiale portée à température suffisante pour refouler par compression en direction axiale de la barre en utilisant le chauffage par induction, caractérisé en ce que pour chauffer la portion à refouler de la barre, on introduit dans un champ inductif engendré par un ou plusieurs inducteurs une section initiale de la barre, qu'on déplace la barre dans le champ inductif de telle manière que des sections de plus en plus éloignées de la section initiale entrent progressivement dans celui-ci, qu'on règle la puissance du champ inductif et la vitesse de déplacement de la barre de telle manière qu'avant de sortir du champ inductif, toute section qui y est entrée ait atteint partout la température nécessaire au refoulement qu'on applique la pression axiale de refoulement qu'on maintient la vitesse de déplacement des sections de la barre entrant dans le champ inductif les sections de la barre ayant atteint, grâce au refoulement, l'élargissement désiré. 2. Procédé de refoulement suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on choisit la fréquence du courant inductif en fonction du diamètre de la barre à refouler de telle manière que la profondeur de pénétration moyenne du courant induit mesure une fraction seulement du diamètre de la barre à refouler. 3. Procédé de refoulement suivant une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on maintient un mouvement rotatif relatif entre d'une part le champ inductif et d'autre part la barre à refouler, l'axe de rotation coincidant avec l'axe de la barre. 4. Articles refoulés suivant une des revendications précédantes. 5. Machine à refouler pour exécuter le procédé suivant une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un poussoir, un guide pour la barre à refouler un inducteur et un dispositif de commande d'avancement pour la barre à refouler agissant sur le poussoir. 6. Machine à refouler suivant 5, caractérisée en ce qu'elle comprend deux poussoirs, deux guides, deux inducteurs et un dispositif de commande d'avancement agissant symétriquement sur les deux poussoirs. 7. Machine à refouler suivant 5, caractérisée en ce qu'elle comprend un poussoir, un guide, un dispositif de commande d'avancement pour la barre à refouler agissant sur le poussoir et une enclume. 8. Machine à refouler suivant 5 caractérisée en ce que l'enclume et un plateau de pression sur le poussoir sont rotatifs autour de l'axe de la barre et sont entraînés simultanément à une même vitesse de rotation au moyen d'un dispositif d'entraînement. 9. Machine à refouler suivant 5, caractérisée en ce que l'inducteur exécute un mouvement rotatif autour de l'axe de la barre à refouler. 10. Machine à refouler suivant 5 caractérisée en ce que l'inducteur et le guide forment une unité mécanique déplaçable par rapport à une enclume fixe. 11. Procédé suivant la revendicatinn 1, caractérisé en ce que deux champs inductifs sont engendrés par deux inducteurs placés de part et d'autre de la portion à refouler et que pour chauffer la section initiale les deux inducteurs sont d'abord réunis ensemble et ensuite écartés l'un de l'autre lorsque la pression de refoulement est appliquée et qu'on règle la vitesse de déplacement des deux portions de la barre qui chacune traverse un des champs inductifs de la manière décrite à la revendication 1.