Brevet FR2237703A1 — publié le 19750214

La présente invention concerne un procédé de formage de produits métalliques creux et, en particulier, un procédé pour percer des billettes ou des blooms en métallx réactifs comme le titane et les alliages à base de titane ou le-zirconium et les alliages à base de zirconium. Le procédé classique qui consiste à refouler un mandrin à travers un bloom ou une billette pour produire un objet manufacturé creux ne peut pas être utilisé dans le cas d'un métal réactif, comme le titane, parce que le métal réactif a tendance à se combiner avec le mandrin ce qui provoque une érosion par frottement. Dans certains cas, le mandrin peut même se souder à l'ouvrage en titane. Ainsi, pour obtenir un matériau de départ creux permettant de fabriquer des tubes, des opérations d'usinage sont nécessaires et- ces opérations sont onéreuses et produisent des déchets. L'invention a trait à-un procédé pour fabriquer un produit creux à partir d'une masse de métal réactif suivant le quel- on forme une cavité ou un alésage dans la masse chauffée, au moyen diun poinçon animé d'un mouvement de percement et, pendans le déplacement du poinçon, on intercale unecouche de métal ductile entre le poinçon et la masse de métal réactif. La couche de métal ductile est de préférence ctonstituée par une pièce métallique de forme appropriée, par exemple un disque, disposée entre l'extréinité du poinçon et l'extrémité de la billette ou du bloom adjacente à l'extrémité du poinçon avant que celui-ci n'ait été avancé pour former la cavité, par exemple au cours d'une opération de percement. Il n'est pas essentiel de préchauffer -le disque en métal ductile mais un tel préchauffage évite un refroidissement de l'extrémité du bloom ou de la bil lette. On peut avantageusement améliorer le procédé suivant l'invention en prévoyant une couche de métal ductile déposée par oie électrolytique sur la surface du bloom ou de la billette et jointe à celle-ci, avant de placer le bloom ou la billette dans la position de percement, La couche déposée par voie électrolytique pro tège le métal réactif de toute absorption doxygène pendant lepréchauffage qui précède l'opération de percement et- contribue à lubrifier le bloom ou la billetté en vue du refoulement qui se produit pendant le percement.Un procédé approprié pour assurer la Jonction d'une couche de métal ductile déposée par voie électro lytique sur une surface métallique consiste à chauffer le tout pour former une jonction par diffusion dans l'interface métal ductile-métal réactif, le but de ce traitement étant dempecher le métal ductile de se décoller pendant les opérations d'étirage et des opérations analogues. Des métaux ductiles appropriés sont le cuivre, le nickel et l'argent, le cuivre étant lemétal préféré. Le procédé suivant l'invention peut avantageusement être exécuté dans une presse à percer qui est essentiellement une presse à extruder en ce sens qu'elle comporte un fût et un bélier hydraulique opérant coaxialement dans le fût. Le bélier est muni d'un poinçon ou d'un mandrin et la base du fflt est fermée par un obturateur qui comprend avantageusement une ébauche de filière contre laquelle l'extrémité du bloom ou de la billette est posée. Dans un procédé conforne à l'invention qui concerne le percement d'une billette en titane utilisée dans la fabrication d'un tube, la billette est recouverte d'une- couche de cuivre déposee par voie électrolytique et fixée par une jonction par diffusion et elleest ensuite chauffée à la température voulue pour l'opération de percement (300 à 8000c). Une seule phase de chauffage à 700 à 8000c peut suffire pour la jonction et le préchauffage en vue du percement.La billette chauffée est ensuite placée dans un PEt àpproprié disposé coaxialement à un poinçon, un disque de cuivre est place. sur la face exposée de la billette ou dans un évidement de la face exposée,coaaaleinext au poinçon et le poinçon avance alors pour percer la billette, des lubrifiants classiques étant prévus à cet effet. Le cuivre se déforme pour couvrir la surface du poinçon lorsqu'il pénètre à l'intérieur de la billette et empêche tout contact entre le poinçon et le métal réactif.L'opération de percement tend à joindre le cuivre à la surface du métal réactif, probablement par suite de la température et des pressions utilisées. Le procédé décrit-plus haut convient également pour fa çonner des produits finis ou pour former des matières premières destinées à d'autres traitements. Par exemple, dans le cas de tubes à grande section interne, le procédé est essentiellement pareil sauf que l'on utilise un poinçon de grand diamètre par rapport au calibre de la billette. Dans ces procédés, il est avantageux de prévoir un dvide- ment dans la base du fût dans lequel le procédé de percement est exécuté. L'évidement est coaxial au poinçon et ses dimensions sont suffisantes pour lui permettre de recevoir l'extrémité au poinçon et la couche de métal ductile etde titane à l'extrémité du poinçon à sa sortie de la billette. Une certalne réduction des efforts de percement a été constatée avec un- tel évidement. Le procédé suivant l'invention peut être appliqué à l'emboutissage profond d'éléments en métaux réactifs, en particulier lorsque la couche déposée par voie électrolytique est jointe à l'ou- vrage en métal réactif, 1'avantage de l'invention est que comme on évite des opérations d'usinage pour produire une cavité, les déchets de fabrication sont réduits au minimum et le poinçon ou les autres outils ne~sont pas déteriorés par l'usure par érosion. A titre d'exemple, un procédé pour mettre l'invention en oeuvre sera décrit ci-après avec référence aux dessins annexés dans lesquels: les Fig. l-à3 représentent chacune une vue schématique -en coupe du fût d'une presse à percer, montrant une billette à diverses stades de la mise en oeuvre du procédé suivant lalnven- tion. Aux dessins, une billette de titane 1, de 10,2 cm de longueur et de 7,6 cm de diamètre, est revêtue de cuivre par électrodéposition jusqu'à une épaisseur de 0,25 mm. Etant protégée de l'oxydation par ce revêtement, la billette est chauffée dans l'air à 700 C et pst transférée dans le fut lubrifié 2 d'une presse à extruder verticale. A cette température, un jonction se forme à l'interface entre le titane et le cuivre. Le fût 2 est fermé à son extrémité inférieure par une ébauche due filière conique 3, l'éxtrémitê inférieure de la billette 1 reposant sur la surface conique pour former un espace 4 entre la billette et l'ébauche de filière 3. Un disque de cuivre 5 est placé sur l'extré- mité supérieure de la billette 1, le disque étant préchauffé à une température de 350 C et un mandrin 6, monté sur le plongeur prin- cipal de la presse est alors refoulé dans la billette 1. Pendant la descente du mandrin 6 à travers la billette 1, le disque de cuivre 5 est déformé et est entrainé vers le bas avec le mandrin 6 afin de revêtir de cuivre les nouvelles surfaces 7 créées par le mandrin. Le titane refoulé par le mandrin est à nouveau extru dé dans la partie supérieure du fdt 2 et est repoussé vers le bas dans l'espace 4 prévu dans ébauche de filière conique 3 lorsque l'extrémité du mandrin atteint le voisinage de l'ébauche de filière. Après avoir achevé sa course, le mandrin 6, qui~est légèrement conique pour faciliter l'extraction,est rétiré vers l'extrémité supérieure du fdt 2 et la billette percée 1 est enlevée. Pour achever la tréparation de la billette en vue de son extrusion, l'extrémité inférieure de la billette est sec- tionnée le long de la ligne 8 de la Fig. 3. Après sectionnement, la billette percée convient pour l'extrusion et l'étirage d'un tube ou d'un autre produit creux, le revêtement de cuivre étant souhaitable pour les procédés d'extrusion et d'étirage. La billette percée est alors de préférence transférée dans une press-e à ex- truder immédiatement apres percement alors qu'elle est encore à une température convenant pour l'extrusion. En variante, la billette peut être placée temporairement dans un four à la température voulue et être ensuite transférée à la presse à extruder. Il est avantageux cependant de chauffer la billette à environ 700 C, de la placer dans le fût d'une presse à extruder, de la percer punis de l'extruder tandis qu'elle se trouve encore dans le même fût. R E V E N D I C A T I O N S 1. - Procédé pour fabriquer un produit creux à partir d'une masse de métal réactif, suivant lequel une cavité ou un alésage est ménagé dans la masse chauffée, par le mouvement de percement d'un poinçon, caractérisé en ce qu'on intercale une couche d'un métal ductile entre lé poinçon et la masse pendant le déplacement du poinçon. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le métal ductile est du cuivre, du nickel ou de l'argent. 3.- Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en en ce qu'on place un disque de métal ductile entre l'extrémité du poinçon et l'extrémité de la billette ou du bloom adjacente à l'extrémité du poinçon, avant que le poinçon avance pour former une cavité dans le bloom ou la billette. 4 Procédé suivant la revendieation 3, caractérisé en ce qu'on place le disque de métal ductile dans un évidement prévu dans ~ extrémité de la billette ou du bloom adjacente à l'extrémité du poinçon. 5.- Procédé suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'on préchauffe le disque de métal ductile. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé èn ce qu'on revêt le bloon ou la billette d'une couche de métal ductile déposée par voie électrolytique et fixée par une jonction par diffusion ,avant de placer le bloon ou la billette chauffée près du poinçon. 7. - Procédé pour fabriquer un produit creux en titane, caractérisé en ce quSon recouvre une billette de titane d'une couche de cuivre déposée par voie électrolytique et fixée par une jonction par diffusion, on place la billette revêtue à une température comprise entre 300 et 800 C dans le fut d'une presse a percer, on place un disque de cuivre sur la face découverte de labillette ou dans un évidement de cette face ,on fait avancer un poinçon coaxialement à la billette, on perce la billette et on retire le poinçon. 8.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on place l'extrémité de la: lette ou du bloom éloignée du poinçon contre un obturateur présentant un évidement destiné à recevoir du métal déplace ou refoulé par le mouvement de percement du poinçon. 9.- Procédé-=suivant la revendication 8, caractérisé en e que l'obturateur est une ébauche de filière comportant un évi- dement conique. 10.- Procéda suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'on préchauffe le disque en métal ductile à 3500C. 11.- Procddé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on tranfère le bloom ou la billette percé dans le fût d'une presse à extruder, sans autre opéra- tion de chauffage, et on 12.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'on place la billette ou le bloom percé dans un four à la température voulue et on le transfère dans le fdt d'une presse à extruder, puis on l'extrude. 13.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce qu'on perce le bloom ou la billette dans-le fût d'une presse à extruder et on l'extrude de ce fût. 14.- Procédé suivant la revendication 11 ou 12, caracté- risé en ce qu'on étire à froid le produit de l'opération d'extrusion. 15.- Procédé pour fabriquer un élément en métal réactif profondément embouti, caractérisé en ce qu'on soumet une masse de métal réactif à un procédé suivant l'une quelconque des revendic-ations 1 à 10. 16.- Procédé pour fabriquer des produits creux en sub tance comme décrit avec référence aux dessins annexés. 17.- Produit creux en métal réactif fabriqué à l'aide dSur. procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13 vu 16. 18.- Elément en métal réactif profondément embouti fabriqué à l'aide d'un procédé suivant la revendication 15.-