Brevet FR2176531A1 — publié le 19731102

L'invention se rapporte à un procédé et à un dispositif permettant de corriger les contraintes et déformations concomitantes des pièces de forge0 Ces défauts des pièces de forge consistent général. e- ment en des courbures, des torsions et des contractions, et il est reconnu qu'il est difficile de les éliminer et de les corri ger. De plus, les variations de dimensions et de forme des pièces, après correction, sont telles qut faut une très grande habileté pour obtenir ltuniformité des dimensions et des formes des pièces terminées. La présente invention a pour objet un- procédé. pour corriger les contraintes et les déformations concomitantes des pièces de forge particulièrement longues en comparaison de leur section, procédé dans lequel on élimine ces défauts en maintenant et étirant une pièce de forge au moyen de matrices supérieures pressées contre des matrices inférieures entre lesquelles ladite pièce est sus portée à cheval, en utilisant la chaleur résiduelle subsistant après un traitement thermique. L'invention a aussi pour objet un dispositif permettant de procéder efficacement à cette opération sans exiger d'habileté, dispositif dans lequel des matrices inférieures sont montées en regard l'une de l'autre sur la face supérieure d'une traverse inférieure, des matrices supérieures sont montées coulissantes en regard l'une de l'autre et sont suspendues à la face inférieure d'une traverse supérieure avec interposition de dispositifs absorbant la réaction, et un poinçon de presse disposé en saillie de façon à agir à la manière d'un coin entre des surfaces en regard des matrices supérieures et entre des surfaces en regard des matrices inférieures. La description qui va suivre en regard du dessin-anne- xé, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention. Les figures 1 et 2 montrent un dispositif selon l''in- vention, respectivement avant et pendant une opération, la moitié de droite du dispositif étant vue en élévation et la moitié de gauche étant vue en coupe. La figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2. Sur les figures 1 et 2, des matrices inférieures 3 sont montées coulissantes, engagées dans des rainures 2 d'une traverse inférieure 1, et des matrices supérieures 5 sont suspendues de manière coulissante avec un jeu D à la face inférieure d'une traverse supérieure 4 d'une pressa non représentée, de façon que les matrices supérieures et inférieures 5 et 3 puissent maintenir et serrer par le haut et par le bas les deux portions d'extrémité 8 d'une pièce de forge 6, tout en laissant libre a portion intermédiaire, et puissent être assemblées exactement en regard les unes des autres au moyen de broches enfoncées à coups de marteau 9 et 10 ou par des moyens analogues.Les surfaces en regard 11 formées par l'assemblage de chaque matrice inférieure 3 avec la matrice supérieure 5 correspondante sont situées dans des plans qui convergent vers le bas de manière à pouvoir coopérer avec le coin formé par le poinçon qui sera décrit plus loin; à cet effet, les matrices supérieures 5 d'une part et les matrices inférieures 3 d'autre part, seront habituellement pourvues de surfaces inclinées en regard. Le mode de réalisation représenté est destiné à corriger les contraintes d'un essieu avant d'un véhicule automobile, constituant la pièce de forge mentionnée plus haut. L'essieu avant est maintenu entre les matrices supérieures et inférieures 5 et 3 par ses deux portions d'extrémité 8 allant des sièges de ressorts droit et gauche aux bossages de fusées, et sa partie intermédiaire 7 franchit l'espace compris entre les surfaces en regard 11. Un dispositif 12 absorbant la réaction est réalisé habituellement en prévoyant dans la traverse supérieure 4 des vérins hydrauliques 14 pourvus d'accumulateurs de pression 13 et pouvant contracter et allonger leurs pistons 15 pour les maintenir en contact avec les surfaces supérieures des matrices supérieures 5.Le mouvement descendant de la traverse supérieure 4 est transmis aux matrices supérieures 5 par les pistons 15, par l'intermédiaire des vérins hydrauliques 14, et ce mouvement applique les matrices supérieures 5 sur les matrices inférieures 3. Dans ce mouvement, la descente de la traverse supérieure 4 est arr8tée par les matrices inférieures 3 mais, si l'effort de descente excède une pression fixe réglée par la pression des accumulateurs 13, la réaction opposée par les matrices supérieures 5 à la force qui fait descendre la traverse supérieure 4 est absorbée par les accumulateurs de pression 13, de sorte que la traverse supérieure 4 continue à descendre. Afin d'interposer ainsi les dispositifs absorbants la réaction 12 entre la traverse supérieure 4 et les matrices supérieures 5, on peut employer, au lieu des vérins hydrauliques 14 décrits ci-dessus, des ressorts de compression en saillie sous la traverse supérieure 4 de façon à porter sur les surfaces supérieures des matrices supérieures 5.Un poinçon de presse 16, qui fait saillie, entre les matrices supérieures 5 en regard, au delà de la face inférieure de la traverse supérieure 4, comporte des surfaces de coin 17 convergeant vers le bas de manière à agir à la façon d'un coin entre les surfaces en regard il des matrices supérieures et inférieures 5 et 3 superposées, et est pourvu d'une échancrure 18 de façon à passer de part et d'autre de la portion intermédiaire 7 de la pièce de forge 6 lorsque le poinçon 16 est engagé à la manière d'un coin. Pendant que la pièce de forge 6 risque d'être déformée par la chaleur résiduelle subsistant après un traitement thermique tel qu'unie trempe ou un recuit, on souleve au moyen de la traverse supérieure 4 les matrices supérieures 5 et le poinçon 16 et on les sépare des matrices inférieures 3. Les portions d'extrémités 8 de la pièce de force 6 sont montées sur les matrices inférieures 3 et supportent sa portion intermédiaire 7 à cheval entre ces deux matrices 3. Lorsqu'on charge alors la traverse supérieure 4 afin de la faire descendre, les matrices supérieures 5 viennent se placer sur les matrices inférieures 3, sont assemblées à cellesci par les broches 9 et 10 ou par un moyen équivalent, et sont pressées sur lesdites matrices inférieures par l'entremise des dispositifs absorbant la réaction 12, de façon que la pièce de forge 6, saisie et serrée par ses deux portions d'extrémités 8 entre les matrices supérieures 5 et inférieures 3, peut Btre positivement maintenue et que les déformations de sa portion intermédiaire 7 ainsi que ses contraintes peuvent être corrigées. Quand la charge de la traverse supérieure 4 excède la pression fixe des dispositifs absorbant la réaction 12, ceuxci entrent en action, les pistons 15 se rétractant (dans le mode de réalisation représenté) de manière à absorber la réaction des matrices supérieures 5, de sorte que le poinçon 16 descend d'une distance d pour atteindre la position représentée en trait mixte dans la moitié de gauche de la figure 2, et s'engage à la manière d'un coin entre les surfaces opposées 11 des matrices supérieures et inférieures 5 et 3; par suite, celles-ci glissent entre les montants supérieur et inférieur 4 et 1, de manière à s 'écarter jusqu'à la position représentée en trait mixte dans la moitié de gauche de la figure 2, et la pièce de forge 6 s'étire jusqu'à la position figurée en 19 et subit une déformation plastiaue, de sorte que les courbures et les torsions de la portion intermédiaire 7 peuvent être corrigées. Le jeu de suspension D des matrices supérieures 5 décrites plus haut est choisi supérieur ou égal à ia distance d. Il va de soi que, même pendant que le poinçon travaille à la manière d'un coin, les dispositifs absorbant la réaction 12 appuient les matrices supérieures 5 avec une pression fixe. L'opération ci-dessus est exécutée d'un seul coup de presse. Comme ce coup de presse est donné de manière constante, la longueur totale de la pièce de forge après l'opération sera allongée à une valeur constante et sera corrigée. Quand on soulèvera ensuite la traverse supérieure 4 et le poinçon 6, la pièce aura la longueur fixe désirée, et ses courbures et torsions seront éliminées, c'est-à-dire corrigées. Comme la pièce de forge, à la température mentionnée plus haut, est refroidie dans l'air à l'état où elle se trouve, même si elle atteint ensuite la température normale, lteffet de la correction sera maintenu de façon permanente. Pour corriger les contraintes d'une pièce de forge telle, par exemple, qu'un essieu avant, on employait jusqu'ici une méthode dans laquelle chaque courbure du produit fini traité thermiquement était éliminé au moyen d'une cintreuse, ou bien le produit était chauffé pour être trempé, puis on corrigeait ses contraintes au moyen d'une presse à tremper, on le plongeait dans le liquide de trempe en le maintenant avec cette presse à tremper, puis on le retirait de celle-ci et on lui faisait subir un revenu. Comme ces opérations étaient exécutées à la main, non seulement le rendement était faible, mais aussi les variations de dimension et de forme des pièces finies dépendaient dans une large mesure de l'habileté de l'ouvrier. Ces procédés traditionnels présentaient le défaut que, du fait que les contraintes résiduelles demeurant au moment de la trempe se produisaient dans l'essieu avant ayant une forme définie, les contraintes corrigées au moment de la trempe se produisaient à nouveau lorsqu'on retirait l'essieu de la presse à tremper pour lui faire subir le traitement de revenu. Dans le procédé selon l'invention, dans lequel on soumet une pièce de forge à une. déformation plastique en utilisant la chaleur résiduelle après revenu, et on la refroidit à l'air, dans le cas d'une pièce de forge subissant la déformation plastique à une température de 4000C à 6000C (dans le cas dtun acier au carbone), la force nécessaire pour la déformation est plus petite que Si elle était effectuée à la température normale, et on peut obtenir une plus grande déformation. Du fait que la relation entre les matrices supérieures et inférieures 5 et 3 et le poinçon 16 est constante, les dimensions et les formes des pièces terminées sont uniformes et ne sont pas influencées par l'habileté de l'opérateur; de plus, toutes les contraintes sont corrigées efficacement avec'un seul coup de la traverse supérieure 4. Les pièces de forge dont la longueur est grande par rapport à leur section et dont la portion centrale a une forme simple et rectiligne, telles qu'un essieu avant, se prêtent particulièrement bien à l'utilisation du procédé et du dispositif selon l'invention. D'autre part, selon la matière de la pièce forgée, la température au moment de la correction peut entre plus élevée ou plus faible que la température de 40.000 à 6000C, mentionnée plus haut, qui est considérée comme convenable dans le cas d'un acier au carbone. REVENDICATIOIDS lo Procédé pour corriger les contraintes et les déformations concomitantes de pièces de forge et notamment de pièces estampées, en utilisant la chaleur résiduelle subsistant dans une telle pièce après un traitement thermique, par étirage de ladite pièce entre deux paires de matrices entre lesquelles sont emprisonnées respectivement des portions d'extrémités opposées de celle-cio caractérisé en ce qu'on procède à l'étirage en écartant les paires de matrices au moyen dgun coin. 2o Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise une même course d'un organe mobile pour serrer l'une contre l'autre les deux matrices de chaque paire et pour enfoncer le coin entre les deux paires de matrices0 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on utilise pour mouvoir cet organe un vérin actionné par une pression de fluide0 40 Appareil comprenant une presse qui actionne des élé ments de serrage supérieurs 9 pour maintenir des portions d'une pièce entre eux et des éléments de serrage inférieurs, et des moyens écartant par effet de coin lesdits éléments de serrage pour provoquer une tension de la pièce, caractérisé en ce que l'appareil est destiné à corriger les contraintes et les déformations concomitantes de pièces de forge et notamment de pièces estampées, que les éléments de serrage comprennent deux paires de matrices munies d'évidements propres à emprisonner des portions dgextrémités opposées d'une telle pièceS que les matrices inférieures sont montées coulissantes en regard l'une de l'autre sur la face supérieure d'une traverse inférieure que les matrices supérieures sont montées coulissantes en regard l'une de l'autre sous la face inférieure d'une traverse supérieure, étant suspendues à celle-ci par l'entremise de dispositifs élastiques propres à absorber là réaction desdites matrices supérieures appuyées sur les matrices inférieures 9 et que l'effet de coin est exercé entre des surfaces en regard des deux paires de matrices par un poinçon de presse solidaire dé la traverse supérieure et faisant saillie sous la surface de celle-ci entre lesdits dispositifs élastiques0 Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la traverse supérieure est mue par un vérin actionné par une pression de fluide. 6. Appareil selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que les dispositifs élastiques absorbant la réaction comprennent des vérins hydrauliques comportant chacun un piston et un cylindre relié à un accumulateur de fluide soue pression. 7. Appareil selon une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le poinçon de presse comporte des surfaces en forme de coin propres à agir à la manière d'un coin entre les surfaces en regard des deux paires de matrices, et une échancrure disposée de façon que ledit poinçon ne puisse pas entrer en contact avec la portion intermédiaire de la pièce de forge.