Brevet FR2242176A1 — publié le 19750328

La présente invention concerne. l'usinage des. métaux par déformation et a notamment pour objet un outil de presse pour le calibrage des profilés. L'outil de presse faisant l'objet de l'invention est particulièrement avantageux quand il est employé dans les presses hydrauliques à charge pulsatoire utilisées pour la réduction et le calibrage de profilés de diverses sections en aluminium, acier, titane et autres alliages. On connatt un outil comprenant un bloc supérieur et un bloc inférieur pouvant se rapprocher et stéloîgner l'un de l'autre. Dans ces blocs, il y a des découpures dans lesquelles est placée une matrice composite, adaptée pour la réduction et le calibrage de tubes à section-rectangulaire. Toutefois, cet outil connu ne permet pas de calibrer les profilés en T de manière à obtenir des produits de qualité voulue. Ceci est dA au fait que, dans la pratique, les ailes de l'ébauche à calibrer ont toujours des épaisseurs et des tolérenees différentes, et que, par conséquent, le forgeage de chaque aile du profilé lors du calibrage de celui-ei s'effectue avec un coefficient de réduction différent, ce qui entraine une incurvation inadmissible du produit, ainsi que l'apparition de fissures et de criques. Actuellement, les profilés en T sont réduits et calibrés principalement sur des bancs d'étirage, par tirage à chaud à travers des-filières monolithes. Le tirage des profilés à travers ces filières est irrationnel pour les raisons suivantes a) bas coefficient de réduction (0,2 à 0,3 mm par passe pour les profilés en alliages de titane) ; b) écarts élevés des dimensions du produit fini par rapport aux dimensions nominales c) tenue médiocre de l'outil d) difficulté d'obtenir des produits dont les ailes ont une épaisseur inférieure à 1,0 mm e) nécessité de parachever le produit après son étirage. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients indiqués. On s'est donc proposé de créer un outil qui, simultanément avec le calibrage, couperait les rives du produit afin que les dimensions requises puissent être obtenues en une seule passe. Ce problème est résolu grâce à un outil de presse pour le calibrage de profilés, du type comprenant deux blocs pouvant se rapprocher et s'éloigner l'un de l'autre et dans lesquels sont placées les différentes parties d'une matrice dont les empreintes sont de dimensions un peu plus grandes que celles du produit fini à obtenir, ledit outil étant caractérisé d'après l'invention, en ce qu'il comporte deux paires de couteaux destinés à couper, pendant le calibrage, les rives du produit à calibrer suivant une direction parallèle à son défilement, et qu'à cet effet un premier couteau de chacune desdites paires de couteaux est fixé à l'un desdits blocs immédiatement en aval de la partie correspondante de la matrice, tandis que le second couteau desdites paires de couteaux est fixé au bloc opposé, en regard dudit premier couteau, l'angle de coupe de chaque paire de couteaux ne dépassant~pas l'angle d'entrée de la matrice. Dans le cas où il nécessaire de couper aussi l'âme du profilé, il est avantageux de monter sur le bloc dans lequel est placée la partie de matrice comportant l'empreinte pour ladite âme, immédiatement en aval de cette partie de matrice et à une distance correspondant à la hauteur de ladite âme, une paire de couteaux supplémentaire destinée à couper la rive de cette âme suivant une direction parallèle au défilement du produit et dont l'angle de coupe ne dépasse pas l'angle d'entrée de la matrice, l'un desdits couteaux supplémentaires coopérant avec l'autre bloc par l'intermédiaire d'un coin de manière à être déplacé suivant une direction perpendiculaire à la direction de déplacement dudit autre bloc. L'outil de calibrage proposé permet ainsi, aussitôt que le profilé est sorti de la zone de calibrage, de couper ses rives en lui donnant les dimensions définitives du produit fini à obtenir. Le calibrage peut être exécuté aussi bien à froid qu'à chaud. Grâce au forgeage libre des profilés et à la coupe simultanée de leurs rives, on obtient un coefficient de réduction maximal (dans les limites de la déformation plastique) ; on assure une bonne précision dimensionnelle ; la productivité du travail augmente et il devient possible de calibrer des profilés à parois minces. Pour une meilleure compréhension de l'invention, un exemple concret mais non limitatif de réalisation de l'invention est décrit dans ce qui suit, avec références aux dessins annexés, dans lesquels - la figure l est une vue schématique d'une presse hydraulique sur laquelle est monté un outil de calibrage conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe suivant II-II de la figure l,(à plus grande échelle) - la figure 3 est une vue en coupe suivant III-III de la figure 2 - la figure 4 est une vue en coupe suivant IV-IV de la figure 2 ; - la figure 5 est une vue en coupe suivant V-V de la figure 2. La presse hydraulique comprend un bâti 1 (figure 1) dans lequel est monté un cylindre 2. Dans ce cylindre se trouve un piston 3 pouvant être animé d'un mouvement rectiligne alternatif sous l'action de la pression variable d'un liquide admis dans la chambre inférieure 4 du cylindre 2 et de la pression constante régnant dans la chambre supérieure 5 du cylindre 2. Pour l'exécution de la course utile du piston 3, la chambre inférieure 4 est mise en communication avec uneconduite haute pression 6 et une pompe 7 ; pour décharger le piston 3, la chambre 4 est mise en communication par l'intermédiaire d'un pulsateur 8, arec une conduite de retour 9. Pour le rappel du piston 3 à sa position initiale, la chambre supérieure 5 est mise en communication avec la conduite haute pression 6 par l'intermédiaire d'un clapet de non-retour 10. Sur le bati lest fixée une table 11. Entre cette table et le piston 3 est monté l'outil 12 servant-à calibrer les profilés. l'outil 12 comprend un bloc inférieur 13 accouplé au piston 3 afin que celui-ci lui imprime un mouvement rectiligne alternatif, et un bloc supérieur 14 fixé à la table 11. Dans lesdits blocs est placée une matrice 15 (figure 2, 3) pour le calibrage (forgeage) d'un profilé en T. La matrice se compose de trois parties 16, 17 et 18 à angles d'entrée i. Les parties 16 et 17 de la matrice 15 sont montées dans le bloc supérieur 14, et la partie 18, dans le bloc inférieur 13. Pour permettre l'écoulement latéral libre du métal au cours du forgeage du profilé, les dimensions des côtés latéraux de l'empreinte sont plus grandes que celles du profilé fini. Immédiatement en aval de la matrice de calibrage 15, dans les blocs 13 et 14 sont placées deux paires 19 et 20 (figure 4) de couteaux servant à couper les rives de la tête du profilé à la sortie de celui-ci de la zone de la matrice de calibrage 15, et une paire supplémentaire 21 de couteaux, destinée à couper l'ame du profilé et placée à une distance égale à la hauteur de 1'rame. lies paires 19 et 20 de couteaux sont respectivement constituées par des couteaux 22 et 23 fixés au bloc supérieur 14, et par des couteaux 24 et 25 fixés au bloc inférieur 13 en regard des couteaux supérieurs. La paire supplémentaire 21 de couteaux est montée dans le bloc supérieur 14 et comprend un couteau mobile 26 et un couteau 27 fixé rigidement au couteau 22. Pour son actionnement, le couteau 26 est lié à un coin 28 coopérant avec les blocs 13 et 14. L'angle de coupe} due toutes les paires de-- couteaux est égal ou inférieur à l'angle d'entrée de la matrice de calibrage 15. Pour que les chutes puissent librement sortir de la zone de l'outil 12, lesdites paires de. couteaux comportent des rainures de sortie 29, 30, 31. L'outil de calibrage de profilés conforme à l'invention fonctionne de la façon suivante. Quand la pompe 7 est mise en marche, le liquide moteur, en passant par la conduite haute pression 6 arrive dans la chambre inférieure 4 et, par l'intermédiaire du clapet de non-retour 10, dans la chambre supérieure 5. La conduite haute pression 6 et la chambre inférieure 4 sont péripdiquement mises en communication avec la conduite de retour 9 par l'intermédiaire du pulsateur 8. Sous l'action du liquide envoyé dans la chambre inférieure 4, le piston 3 exécute sa course utile. Quand la chambre 4 est mise en communication avec la conduite de retour 9, le piston revient à sa position initiale sous l'effet de l'élasticité du liquide retenu sous pression dans la chambre supérieure 5 par le clapet de non-retour 10. Le piston 3 est ainsi animé, conjointement avec le bloc 13 qui en est solidaire, d'un mouvement rectiligne alternatif d'une fréquence de quelques hertz. - En meme temps, les parties 16, 17 et 18 de la matrice15 et les couteaux 22, 23 et 26 oscillent à cette même fréquence.les autres couteaux 24, 25 et 27,-solidaires du bloc supérieur 14, sont fixes. le couteau 26 est mis en mouvement par le coin 28, dont l'une des surfaces coopère avec le bloc inférieur 13, et l'autre avec le bloc supérieur 14. l'ébauche à calibrer (non représentée) est avancée longitudinalement dans l'outil 12 et est forgé en épaisseur dans la matrice 15 jusqu'à ce que soient obtenues les dimensions de la pièce définitive. Pendant le calibrage (forgeage), le métal s'écoule à la fois suivant la direction d'avance de l'ébauche et latéralement, en remplissant les empreintes de la matrice 15, dont les dimensions sont plus grandes que celles du produit fini, ce qui permet de soumettre au calibrage des ébauches dont les écarts d'épaisseurs d'aile sont considérables. l'excédent de métal expulsé latéralement est d'autant plus important que l'écart de l'épaisseur des ailes par rapport à l'épaisseur nominale est plus-grand.C'est pourquoi, contrairement à ce qui se passe lors du calibrage des profilés sur, par exemple, un banc d'étirage, leur forgeage au moyen de l'outil 12 dans une presse à charge pulsatoire peut être exécuté avec un coefficient de réduction différent pour chaque aile, ce qui augmente considérablement le pourcentage de produits aptes à l'utilisation et accroît la productivité du travail. Quand le profilé sort de la matrice de calibrage 15, ses rives sont taillées par les paires de couteaux 19, 20 et 21 à la dimension du produit fini, suivant une direction parallèle à celle du déplacement du produit. lies chutes sortent de l'outil 12 par les rainures 29, 30 et 31. Pour que l'ébauche puisse se déplacer librement dans le sens d'avance, l'angle de coupefiest choisi égal ou inférieur à l'angle d d'entrée de la matrice de calibrage 15. De la sorte, l'outil 12 permet d'obtenir des produits à l'état fini et d'une haute qualité du point de vue de la structure de son matériau, de sa précision et de son état de surface, (on n'a plus ensuite qu'à procéder à un dressage définitif sur une machine d'extension). Un outil réalisé conformément à la présente invention a été essayé avec succès sur un prototype industriel de presse hydraulique à charge pulsatoire, d'une force de 315 t, pour le calibrage de profilés en alliages de titane. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons. Si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises er- oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICADIONS 1 - Outil de -presse pour le calibrage de profilés, du type comprenant deux blocs pouvant se rapprocher et s'éloigner l'un de l'autre et dans lesquels sont placées les différentes parties d'une matrice dont les empreintes sont de dimensions un peu plus grandes que celles du produit fini à obtenir, caractérisé en ce qu'il comporte deux paires de couteaux destinés à couper, pendant le calibrage, les rives du produit à calibrer suivant une direction parallèle à son défilement, et qu'à cet effet, un premier couteau de chaque paire de couteaux est fixé à l'un desdits blocs immédiatement en aval de la partie correspondante de la matrice, tandis que le second couteau desdites paires de couteaux est fixé au bloc opposé en regard dudit premier couteau, l'angle de coupe de chaque paire de couteaux ne dépassant pas l'angle d'entrée de la matrice. 2 - Outil de presse selon la revendication caractérisé en ce que, sur le bloc dans lequel est placée la partie de matrice comportant ltempreinte pour l'âme, du produit à calibrer, immédiatement en aval de ladite partie de la matrice et à une distance correspondant à la hauteur de ladite ame, est montée une paire de couteaux supplémentàire destinée à couper la rive de cette àme suivant une direction parallèle au défilement du produit, et dont l'angle de coupe ne dépasse pas l'angle d'entrée de la matrice l'un desdits couteaux supplémentaires coopérant avec l'autre bloc par l'intermédiaire d'un coin de manière à être déplacé suivant une direction perpendiculaire à la direction de déplacement dudit autre bloc.