Brevet FR2258913A1 — publié le 19750822

L'invenioP concerne le formage d'un élément ou d'une pièce par laminage transversal. Par un procédé antérieur le laminage dans le sens transversal pour former un élément cylindrique ayant une partie cylindrique de diamètre réduit dans sa partie intermédiaire raccordée aux extrémités opposées de l'élément par des surfaces coniques, le taux de réduction du diamètre de la partie de diamètre réduit par rapport au diamètre supérieur des extrémités opposées de l'élé- ment est limité à une certaine valeur et angle d'inclinaison des surfaces coniques reliant la partie de diamètre réduit aux extrémités opposées de l'élément est nécessairement le même que l'angle de coin des surfaces latérales inclinées des matrices fixées aux cylindres de la machine, ce qui impose des limites sévères aux possibilités de l'opération de formage par laminage. L'invention a pour but d'éviter les inconvénients ci-dessus des procédés antérieurs de formage par laminage. L'invention a, par suite, pour objet un procédé pour le formage par laminage d'un élément cylindrique pour qu'il comporte une partie de diamètre réduit dans la partie intermédiaire reliée aux extrémités opposées de plus grand diamètre de l'élément par des surfaces coniques, les limitations considérées ci-dessus de la possibilité de formage par laminage étant supprimée et le taux de réduction du diamètre étant largement augmenté, l'angle d'inclinaison des surfaces coniques reliant la partie de diamètre réduit aux extrémités opposées de l'élément pouvant être choisi librement sans outil soit limité par l'angle de coin des surfaces latérales incl;in-ées des matrices fixées aux cylindres du laminoir. Conforiément a 1'invention le but ci-dessus est atteint en faisant varier ou en réduisant la largeur en section transversale des surfaces latérales inclinées des matrices des cylindres, à mesure que ltopération~de formage par laminage progresse, en établissazit des surfaces de dégagement ayant un angle de dégagement approprié dans les surfaces latérales inclinées afin que les parties des surfaces coniques ayant été formées par les parties précédentes des surfaces latérales inclinées soient dégagées des parties restantes des surfaces latérales pendant la progression de l'opération de formage par laminage, le taux de réduction du diamètre étant considérablement augmenté du fait que les parties déjà formées des surfaces coniques ne viennent pas en contat avec les surfaces latérales inclinées des matrices, et que le travail supplémentaire des surfaces coniques déjà formées est em pêché Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée a titre d'exemple, et faite en réf érence aux dessins annexés sur lesquels Fig.1 est une vue en perspective illustrant un procédé de formage par laminage suivant une technique antérieure, Fig.2 représente schématiquement la forme développée de 1' une des matrices de formage des cylindres de la fig.1, Fig.3 est une coupe suivant la ligne 1L-t de la fig.2, Fig.4 est une vue schématique en élévation latérale montrant la forme d'un élément cylindrique ayant une partie intermédiaire de diamètre réduit, obtenue par laminage, Piges illustre schématiquement le formage par laminage par un procédé antérieur, Fig.6 (a) à 6 (d) sont des coupes schématiques suivant les lignes SE, F-F, G-G et E-H des la fig.2, Fig.7 illustre schjématiquement le procédé de formage par laminage selon un msde de mise en oeuvre de l'invention, Fig.8 (a) à 8 (d) sont des coupes de l'une des matrices de formage correspondant respectivement aux fig.6 (a) à 6 (d)i mais selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, et Fig.9 est un diagramme montrant en détail l'opération de formage par laminage selon l'invention. Avant la description de la présente invention, l'opération de formage par laminage au moyen d'un appareil de formage par laminage. transversal - selon la technique antérieure est décrite ci-après en considérant les fig.1 à 6 (d) pour permettre de mieux comprendre i 'invention. les fig.1 et 2 représentent une paire de cylindres 01, 02 qui sont supportés par des tourillons 05, 06 parallèles et qui sont entrainés dans le même sens de la façon indiquée par les flèches de la fig.1. Les cylindres 01 et 02 comportent, sur leurs surfaces extérieures, des parties de formage ou matrices 03 ou 04, respectivement. Un élément cylindrique 07 devant être travaillé est introduit entre les cylindres 01, 02 de façon que l'élé- ment 07 soit entrainé en rotation par les cylindres 01 et 02 et que pendant la rotation l'élément 07 soit travaillé par les matrices 03 et 04 pour être laminé. Ainsi qu'il apparat sur les fig.2 et 3, chacune des matrices 03 et 04 suivant la technique antérieure comporte une partie d'attaque B pour former une dépression dans l'élément 07, une partie d'élargissement ae la dépression C pour augmenter la largeur de la dépression formée dans l'élément 07 en fonction de 1' angle d'avance i3 des matrices 03 et G4 pendant la rotation des cylindres Ci et 02, et une partie de finition n pour donner à l' élément 07 la forme finale. Comme le montre la fig.3, chaque matrice 03, 04 comporte une surface supérieure plane 10 dont la largeur augmente de façon continue en fonction de l'angle d'avance j3 , dans la direction périphérique des cylindres 01 et 02, et des surfaces latérales inclinées Il avec un angle d'inclinaison ou de coin i , ces sur- faces latérales étant raccordées à la surface périphérique 12 du cylindre. L'angle de coin t a une influence sur la force de traction exercée sur l'élément devant être travaillé-. flans une opération de laminage transversal ia valeur de I' angle d'inclinaison et la valeur de l'angle d'avance /5 sont des facteurs très importants et les procédés de formage par laminage antérieurs ainsi que différentes publications indiquent les relations suivantes. Si &alpha; # 15 l'élément travaillé a tendance à prendre une forme elliptique. Si 20 # &alpha; # 30 une meilleure opération de formage par laminage de l'élément peut être obtenue. Si 30 # &alpha; # 60 des dépressions circulaires ont tendan- ce à se former dans 11 élément travaillé ou la partie de diamètre réduit a tendance à se briser. Si 70 11 élément travaillé a lieu, ce qui rend à peu près impossible d'obtenir une opération convenable de formage par laninage. Si 5 # ss # 100 une opération supérieure de formage par laminage ae l'élément est obtenue. D'une façon générale du point de vue technique la plage de .G comprise entre 100 et 45 est considérée comme étant la plage dans laquelle le formage par laminage est possible pratiquement. Quand la valeur de &alpha; est réduite une cavité a tendance à se former au centre de l'élément par effet Mannesmann, mais cependant la force de traction axiale exercée sur l'élément est réduite ce qui réduit la possibilité de rupture de la partie de diamètre .réduit de 17 élément. Par contre, quand la valeur de &alpha; est augnentée, la force de traction exercée sur l'élément augmente de sorte que la Partie de diamètre réduit de l'élément a tendance à casser. Dans les conditions décrites ci-dessus le rapport de réduction du diamètre d/d0 pendant le formage par laminage (d0 étant le diamètre extérieur supérieur des extrémités opposées de l'élément formé et d étant le diamètre de la partie de diamètre réduit de l'élément, ainsi que l'indique la figure 4) est en général considéré comme étant de 0,6 d/d00,85, et par un choix approprié de la valeur de ci , le rapport de réduction d/d0 est considéré comme pouvant être réduit à 0,5. Cependant le laminage est très difficile pratiquement pour un tel rapport. De plus, quand le rapport de réduction dXdo est rendu faible, les superficies des surfaces latérales inclinées Il des matrices sont supérieures indépendamment de la valeur des , ce qui augmente la force de traction axiale, de sorte que la partie de diamètre réduit de l'élément a tendance à casser. Par suite, le rapport de réduction d/d0 est nécessairement limité d'après les considérations ci-dessus. En considérant les fig.5 à 6 Cd) l'opération de formage par laminage au moyen de matrices habituelles est effectuée par les surfaces latérales inclinées a1a2, b1b2, c1c2, et d1d2 ayant un ai a2, angle de coin , les surfaces latérales inclinées venant en contact avec compression avec les surfaces de l'élément à travailler de sorte que l'angle d'inclinaison Q des surfaces coniques de 1' élément 07a coïncide nécessairement avec l'angle de coin &alpha;, , c' est-à-dire que CE = O. Par le formage par laminage par les techniques antérieures de la façon decrite ci-dessus, il est impossible d'obtenir le formage par laminage avec &alpha; f O, ce qui limite sévèrement la possibilité de formage par laminage par la technique antérieure. La présente invention supprime les inconvénients décrits ci-dessus de la technique antérieure et rend possible d'élargir grandement la capacité de formage par laminage, le formage par laminage pouvant avoir lieu dans des conditions pour lesquelles le rapport de réduction d/d0 est abaissé même en dessous de 0,5, c'est-à-dire que dido cto,5 et l'angle d'inclinaison Q des surfaces coniques de l'élément étant différent de l'angle de coin En considérant les fig.7 a 9 les matrices de formage 3 et 4 utilisées selon l'invention ont un angle de coin CK1 et la largeur en section transversale des surfaces latérales inclinées varie ou est réduite de façon continue de la façon représentée par la largeur d11(d12) étant réduite à un point de la façon représen d11(d12) tée par 9 .12).Pour obtenir la réduction décrite ci-dessus de la largeur des surfaces latérales inclinées, des surfaces de dégagement sont formées sur les cotés inclinés suivant un angle de dégagement approprié # afin que l'opération de formage par laminage ne soit pas effectuée par les surfaces de dégagement, c1 est-à-dire que 1 1opération de formage par laminage soit effectuée seulement par les surfaces latérales inclinées progressives a112' b11b12, c1ic12 et Quand les matrices 3 et 4 formées de la façon décrite cidessus sont fixées aux cylindres d'une machine de formage par laminage transversal, la partie de l'élément recevant la dépression travaillé est élargie par les surfaces latérales inclinées, et comme la largeur en section transversale des surfaces latérales inclinées a11a12 b11b12, d11(d12) et varie ou décroît de façon continue pour être réduite au point d11, les surfaces de dégagement ayant un angle 8 croissant de façon continue de façon à être dégagées de la surface travaillée de l'élément, les parties des surfaces dégagées des surfaces latérales inclinées conservent une forme prédéterminée qui est définie par le taux de variation de la largeur en section transversale des surfaces latérales inclinées des matrices 3 et 4. Ces surfaces sont appelées des surfaces autogénératrices. les fig.8 (b), 8(c) et 8(d) montrent les parties des surfaces autogénératrices telles que bb' c c r et dd pendant le formage par laminage en utilisant les matrices selon l'invention. L'angle #1 des surfaces autogénératrices finales d11d13 est angle d'inclinaison des surfaces coniques de la partie de diamètre réduit entre les extrémités apposées de ltélément formé finalement de la façon représentée sur les fig.7 et 9. La vitesse de variation de la largeur des surfaces latérales inclinées pour obtenir les surfaces autogénératrices désirées, c'est-à-dire y = f (x) (fig.9) peut être déterminée par des essais répétés, mais elle est aussi déterminée théoriquement par le calcul volumétrique de la matière à travailler. Le procédé-décrit ci-dessus est toujours possible du moment que O(1Q. Dans l'opération de formage par laminage selon l'invention le rapport de réduction réel du diamètre augmente de façon continue de la façon indiquée par d1/dQ1 d1/d02 et d1/d03 sur la fig. 9 pendant la progression du formage par laminage. Par suite, la force à la traction excessivement importante exercée sur l'élément par les surfaces latérales inclinées des matrices est évitée, ce qui empêche que la partie de diamètre réduit de ltélément comporte des dépressions circulaires ou que cette partie soit brisée. De ce fait selon l'invention il est possible de travailler un lément avec une valeur très faible du rapport de réduction par exemple inférieur à 0,5, en permettant ainsi d'augmenter largement la capacité de formage par laminage selon l'invention. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative, et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. REVSiDICATIQl{S 1.- procédé pour le formage par laminage d'un élément cy cylindrique ayant une partie cylindrique de diamètre réduit dans sa partie intermédiaire raccordée aux extrémités opposées de l' élément par des surfaces coniques, en utilisant un appareil de formage par laminage transversal comportant une paire de cylindres parallèles 11un à i'autre avec un intervalle entre les deux pour positionner l'élément à travailler, les cylindres étant entraînés danse même sens de rotation et les cylindres étant-munis de matrices de formage coopérant llune avec 1' autre, chacune ayant une surface supérieure et des surfaces latérales inclinées s 'éten- dant dans la direction circulaire du cylindre respectif et la largeur en section transversale des surfaces supérieures respectives coopérant l'une avec l'autre croissant de façon continue dans le sens inverse de rotation des cylindres, de façon que la partie cylindrique de diamètre réduit et les surfaces coniques soient formées dans l'élément cylindrique par les matrices quand l'élément cylindrique est introduit entre les cylindres pour être travaillé par ceux-ci, caractérisé en ce que la largeur en section transversale de chacune des surfaces latérales inclinées des matrices est réduite progressivement par établissement d'une surface de dégagement formée dans la surface latérale inclinée respective avec un angle de dégagement approprié, pour permettre que la partie de chaque surface conique ayant été formée par les parties précédentes des surfaces latérales inclinées des matrices soit dégagée des parties restantes des surfaces latérales inclinées des matrices pendant la progression de la rotation des cygindres afin que le rapport de réduction du diamètre pendant le travail de l'élément-soit augmenté pour faciliter le travail bien que le rapport de réduction résultant du diamètre dans l'ensemble puisse étre cnoisi faible et que l'angle d'inclinaison des sur- faces coniques de I1 élément puisse différer de angle de coin des surfaces latérales inclinées des matrices. 2.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur en section transversale de chacune des surfaces latérales inclinées des matrices est réduite progressivement par établissement d'une surface de dégagement formée dans la surface latérale inclinée respective avec un angle de dégagement approprié, pour permettre que la partie de chaque surface conique ayant été formée par les parties précédentes des surfaces latérales inclinées des matrices soit dégagée des parties restantes des surfaces latérales inclinées des matrices pendant la progression de la rotation des cylindres.