Brevet FR2255118A1 — publié le 19750718

L'invention a essentiellement pour objet un procédé de fabrication de pièces métalliques, en particulier en acier, comportant un axe de rotation et au moins a -partie en saillie qui n'est pas de révolution autour dudit axe, telle notamment qu'au moins une patte ou dent excentrée, la pièce métallique étant obtenue par une gamme de fabrication comportant au moins une phase de formage d'une ébauche par extrusion, forgeage ou filage. Il est bien connu de fabriquer de telles pièces métalliques à partir deun lopin de métal obtenu par exemple par cisaillage d'une barre métallique de qualité voulue, ce lopin étant ensuite estampé puis matricé au moyen d'un poinçon et d'une matrice de-formes désirées afin de donner une ébauche de pièce 'S suffira de reprendre par exemple au tour par décolletage ou à la fraise afin d'obtenir la pièce finie désirée. Divers traitements de surface et de recuit seront en outre utilisés dans la gamme de fabrication, notamment après cisaillage et après estampage de l'ébauche. Cependant, dès que la pièce métallique que l'on veut fabriquer ett une pièce comportant un axe de rotation et au moins une partie en saillie qui n'eetpas due révolution autour dudit axe, comme c'est le cas par exemple des pignons de lève-glace, de chapes et d'autres pièces analogues... la réalisation de 1 'ébauche par matriçage est dif-ficile Elle ncessite l'utilisation de poinçon et maçricede formes conjuguées complexes,. c'est-à-dire l'emploi d'un outillage très motteux. En outre les résultats obtenus ne sont souvent pas entièrement satisfaisants, du fait -que le formage d'une ébauche très dissymétrique par forgeage entre un poinçon et une matrice également très dissymetriquesne se fait pas dans de bonnes conditions d'écoulement ou de fluage-de la matière, créant descriques ou des amorces de crique notamment dans les régions de jonction desdites parties en saillie et du corps des pièces. La présente invention a pour objet d'éviter les inconvénients ci-dessus mentionnés en améliorant la qualité des pièces produites, et cela étant obtenu par une simplification notable de l'outillage mis en oeuvre au cours de la fabrication et également une simplification des opérations d'usinage. Conformément à l'invention ces objets sont atteints en utilisant un procédé dans lequel, en vue de permettre une gamme de fabrication comportant au moins une phase de formage d'une ébauche par extrusion, forgeage ou filage dans de bonnes conditions, on forme l'ébauche de la pièce en prévoyant un excédent de matière de forme annulaire englobant la partie en saillie de la pièce De cette façon on supprime ou du moins diminue dans de très grandes proportions le degré de dissymétrie de l'ébauche au moment du formage. Il en résulte que les opérations de forgeage ou de filage à froid ou à chaud sont considérablement facilitées, ainsi que la forme de l'outillage, poinçons et matrices conjugués utilisés. En outre la matière de l'ébauche s'écoule par fluage régulièrement, et par suite il nAy a pas de criques et d'amorces de crique en particulier au niveau des régions de jonction des parties en saillie dissymétriques de la pièce sur le corps de la pièce terminée. L'invention a également pour objet les pièces perfectionnées présentant des caractéristiques améliorées obtenues selon le procédé de fabrication de l'invention. L'invention apparaîtra plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnant uniquement à titre d'illustration quelques modes de miseen oeuvre de l'invention Dans ces dessins: - les figures 1 et 2 illustrent respectivement les phases de cisaillage et d'estampage d'une pré-ébauche d'une pièce fabriquée selon l'invention; - la figure 3 montre en perspective l'ébauche d'un pignon de lève-glace fabriqué selon lYinvention; - la figure 4 montre une vue de dessus de l'ébauche de la figure 3; - la figure 5 montre. en vué de dessus la pièce obtenue par décolletage de l'ébauche de la figure 4; - la figure 6 est une vue en perspective de cette même pièce constituant un pignon de lève-glace;; - les figures 7 et 8 montrent comme les figures 3 et 6 l'application du procédé de l'invention à la fabrication d'une chape; - la figure 9 montre en vue perspective un corps d'allumage obtenu selon le procédé de l'invention; - la figure 10 montre en coupe au niveau du plan X-X de la figure 9 comment se présentait l'ébauche du corps d'allumage de la figure 9 avant décolletage. On décrira tout d'abord la fabrication d'un pignon de lèveglace conformément à l'invention et en faisant référence aux figures i à 6 De façon classique on peut découper, par exemple dans une barre d'acier de la nuance voulue un petit lopin de métal 10 dont le poids devra êere égal à celui de l'ébauche formée tel qu'illustré à la figure 3 Après cette opération de cisaillage, on procède habituellement à un traitement de surface et de recuit de façon à adoucir le métal et faire disparaître l'écrouissage provoqué par le cisaillage. On peut également procéder à une phosphatation ou à tout autre traitement de surface voulue, toutesoes opérations étant connues dans la technique. Ire lopin 10 ainsi traité est alors soumis à une opération d'estampage comme illustré à la figure 2, ce qui amène son diamètre extérieur pratiquement à celui de l'ébauche de la figure 3. La pièce estampée est soumise ensuite à tout traitement de surface et de recuit approprié bien connu dans la technique. Au moyen d'une matrice et d'un poinçon (non représentés) on procède ensuite au formage, à froid ou à chaud, du lopin estampé Il pour lui donner l'aspect illustré aux figures 3 et 4. Par comparaison avec les figures 5 et 6, on comprend immédiatement que l'ébauche des figures 3 et 4est constituée en fait de la pièce finie des figures 5 et 6 pourvue d'un excédent de matière 12 de forme annulaire qui englobe la dent 13 du pignon fini 14. l'ébauche 15 comporte en outre la joue 16 du pignon 14 et la denture 17. Le technicien averti comprend immédiatement qu'une ébauche telle que la pièce 15 peut être obtenue facilement par tout procédé connu de formage par extrusion, forgeage ou filage, à chaud ou à froid, dans de bonnes conditions et sans faire appel à un outillage bien complexe, du fait de la symétrie générale de 'ébauche autour de son axe de rotation x' x . On constate également dans la figure 3 qu'une ébauche telle que 15 présentera un centre d'inertie qui coincidera sensiblement avec l'axe x' x de rotation de la pièce. C'est- du reste grâce à cette symétrie de révolution presque complète de l'ébauche 15 que l'écoulement par fluage de la matière, entre la matrice et le poinçon de l'outillage utilisé, s'effectue très facilement et régulièrement pour donner l'ébauche 15. Comme on le voit clairement aux figures 3 et 4, la dent 13 est excentrée par rapport à la matière excédentaire prévue sur la zone annulaire extérieure 12 de l'ébauche. Dans ces conditions, pour obtenir la pièce finie 14, il suffit d'opérer le détourage extérieur de l'ébauche 15 par décolletage de ladite ébauche par passage au tour ramenant le diamètre extérieur de l'ébauche 15 du diamètre D1 au diamètre D2. Après ce décolletage la pièce terminée est obtenue Elle peut être soumise à tout traitement successif de surfaçage ou de recuit. Elle ne présente aucune crique ou amorce de crique en particulier dans la région 18 de jonction de la dent 13 avec la joue 16 du pignon. Selon la variante de réalisation illustrée aux figures 7 et 8 on a fabriqué une chape de commande 20 présentant deux pattes 21, 22 faisant saillie- à partir du corps 23 de la chape. Cette chape a été obtenue par décolletage selon le diamètre D3 d'une ébauche 24 (figure 7) qui englobait initialement les dents 21, 22 dans une partie eseddentaire de matière de forme-annulaire 25 présentant un diamètre extérieur D4 supérieur au diamètre D3. Irà encore le technicien comprend immédiatement qu'il est facile d'obtenir à partir d'un lopin métallique de nuance voulue et par formage une ébauche telle que 24, cette ébauche après décolletage au diamètre D3 laissant une chape 20 parfaitement saine, en particulier dans les réginns 26, 27 de jonction des pattes 21, 22 avec le corps 23 de la chape. Selon le mode de réalisation illustré aux figures 9 et 10, on constitue un corps d'allumage 30 pourvu d'une fenêtre 31 à partir d'une ébauche 32 (figure 10) qui comporte une partie excédentaire 33 en regard de la fenêtre 31 prolongeanb en quelque sorte, mai-s sur un diamètre D5 supérieur au diamètre D4 du corps d'allumage la jupe 34 de la pièce 30 Irà encore une telle ébauche 32 peut être obtenue très facilement, et après décolletage au diamètre D4 on obtient un corps d'allumage 30 parfaitement sain, notamment dans les angles 36, 37 de la- fenêtre 31, ce qu'il-n'aurait pas été possible d'obtenir par exemple par simple forgeage d'un corps d'allumage 30 pourvu de sa fenêtre Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation illustrés et décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple En particulier, bien qu'on ait illustré des modes de fabrication dans DBqaiS la matière exeédentaire était située sur un diamètre plus extérieur de l'ébauche, il est évident qu'on peut la prévoir sur un diamètre plus intérieur, le décolletage se faisant alors par l'-inbérieur et non par l'extérieur de l'ébauche. De même d'autres techniques de fabrication mettant en eeuvre d'autres cycles d'usinage peuvent être utilisées, telles notamment que l'hydro- flambage, le filage, etc. De même l'enlèvement de la matière excédentaire peut se faire non pas par décolletage, mais par brochage, découpage à la presse, On comprendra également que le procédé de fabrication de l'invention peut srappliquer à de très nombreuses pièces, autres que celles mentionnées à titre d'exemple L'invenbion comprend donc tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont réalisées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R E V B N D I C A T I O N S REVEND i C1 i 0N 1. Procédé de fabrication de pièces métalliques,en particulier en acier, comportant un axe de rotation et au moins une partie en saillie qui n1 est pas de révolution autour dudit axe, telle notamment qu'au moins une patte ou dent excentrée, caractérisé en ce que en vue de permettre une gamme de fabrication comportant au moins une phase de formage d'une ébauche par extrusion, forgeage ou filage dans de bonnes conditions, on forme ladite ébauche en prévoyant un excédent de matière de forme annulaire englobant ladite partie en saillie. 2. Procédé de fabrication de pièces métalliques selon la revendication 1 caractérisé en ce que le centre d'inertie de ladite ébauche coincide sensiblement avec ledit axe de rotation de la pièce. 3 Procédé de fabrication de pièces métalliques selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que ladite partie en saillie de la pièce est excentrée par rapport à la matière excédentaire prévue sur une zone annulaire de l'ébauche. 4;Procédé de fabrication de pièces métalliques selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que après fabrication de l'ébauche on procède à une opération de détourage de la pièce frisant apparattre ladite partie en saillie après élimination de la zone annulaire excédentaire de l'ébauche. 5. Procédé de fabrication de pièces métalliques selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'opération de détourage est effectuée par décolletage. 6. Pièces métalliques, en particulier en acier, comportant un axe de rotation et au moins une partie en saillie qui n'es pas de révolution autour dudit axe, telle notamment qu'au moins une patte ou dent excentrée, et en particulier pignons de lèveglace, chapes,corps d'allumage et autres pièces analogues, obtenues selon la procédé de l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisées en ce qu'elles présentent des caractéristiques améliorées de constitution, notamment dans les régions de jonction desdites parties en saillie et du corps desdites pièces qui sont dépourvues de criques ou d'amorces de criques et présentent une orientation régulière des grains