Brevet FR2270025A1 — publié le 19751205

La présente invention concerne des presses à matrice et des procédés de formage par matrice ou matriçage. L'invention a pouroojet un procédé perfectionné pour le formage par matrice de matériaux déformables ainsi qu une presse à matrice perfectionnée. Selon un premier aspect de la présente invention, un procédé pour presser une ébauche en matériau déformable consiste à placer ébauche entre une matrice de formage et un élément élastique de pressage, et à comprimer 1'éLément élastique devant un rétrécissement formé par un élément de guidage profilé afin de forcer ltébauche à assumer la forme de la matrice de formage. Selon un autre aspect de la présente invention, une presse à matrice comprend une matrice de formage, un élément élastique de pressage, un élément rigide de guidage pour supporter élément de pressage et des moyens pour comprimer ltélément de pressage entre l'élément de guidage et une pièce à travailler pour forcer la pièce à travailler à s'engager dans la matrice, l'élément de guidage étant profilé de manière à produire dans l'élément de pressage pendant la compression, au moins une zone de fortes contraintes par rapport aux contraintes dans les autres zones de Itélé ment de pressage. L'élément de pressage peut être constitué d'un caoutchouc polyuréthane très dur, ayant une résistance à l'abrasion élevée, par exemple du type connu sous l'appella- tion commerciale de "Prescollant', ayant une dureté d'environ 95 selon le Code International de Dureté du Caoutchouc't et une résistance à 1'abrasion d'environ 5 fois la résistance à l'abrasion du caoutchouc natureS vulcanisé. Le procédé précité peut être utilisé pour former, à partir de tales métalliques, des composants à parois minces tant de forme plane que de# forme annulaire, et peut être utilisé surtout pour la fabrication de jantes de roue à partir d'ébauches cylindriques. La figure unique du dessin annexé, donné à titre dtexemple non limitatif, fera bien comprendre comment Itin vention peut Etre réalisée, ladite figure représentant une vue en coupe axiale d'une presse à matrice (montrée en deux positions de travail). Une pièce à matrice pour le formage à la presse des jantes de roue comprend un organe important de socle 1 qui est adapté pour supporter un bâti rigide (non montré), le bAati rigide supportant un plateau de presse surplombant 2. Le plateau 2 est à actionnement hydraulique de manière à se déplacer sous pression vers le socle 1 et comprend un piston cylindrique creux 3, dont la base 4 est fixée à une bride de support 5 du plateau 2 au moyen de boulons axiaux 6, qui s t engagentdans des trous taraudés 7 prévus dans la base du piston 3. Un élément de guidage annulaire 8 est adapté pour être suspendu à la base du piston à l'aide d'un boulon axial 9 à tige lisse, qui est adapté pour s'étendre à coulissement à travers une portion 10 d'une voie axiale il de coulissement, à gradins, prévue dans un organe de guidage 8, et ledit boulon est fixé dans un alésage taraudé 12 prévu au centre de la partie de base 4 du piston 3. La tête 13 du boulon 9 est adaptée pour porter contre un-épaulement 14 formé à la jonction entre la portion 10 et une portion 15 à plus large réaction transversale de la voie de coulissement, la tête 13 du boulon 9 pouvant effectuer un déplacement axial libre à l'intérieur de la portion 15. La base de ltélément de guidage est munie d'une bride annulaire 16, dont le diamètre est légèrement inférieur au diamètre extérieur du piston. L'autre extrémité de l'élément de guidage est adaptée pour présenter un ajustement de coulissement à l'intérieur d'un alésage axial 3a > pratiqué au'centre du piston 3 et coaxial audit piston. A peu près à mi-longueur de l'organe de guidage 8, une protubérance bulbeuse 17 à profil convexe s'étend autour de la périphérie de l'organe de guidage. Lt organe de guidage 8 est entouré par un élément de pressage ayant la forme d'un manchon élastique en polyuréthane 18 qui s'étend en direction radiale jusqu au bord de la bride 16. Le manchon 18 est en caoutchouc polyuréthane très dur, ayant une résistance à l'abrasion élevée, connu sous l'appellation commerciale de "Prescollan".Le manchon de polyuréthane 18 peut entre moulé autour de l'organe de guidage 8, ou 1 'organe de guidage peut entre forcé axialement dans une ouverture prévue au centre d'un manchon moulé séparément, le manchon et 1 t organe de guidage étant ensuite usinés Jusqu'd 11 obtention d'un profil cylindrique Une plaque 19 de S8me diamètre que le piston est maintenue en position axiale au-dessus de 1 t organe de socle 1 au moyen de plusieurs ressorts de compression 20, dont les extrémités sont logées dans des creux 21 et 22 prévus respectivement dans la plaque 19 et dans ltorgane de socle 1. Deux matrices segmentaires semi-eirculaires 23 et 24 sont mGntéessur les éléments de support 25 et 26 pour constituer une matrice de formage. Les éléments de support sont munis de moyens hydrauliques de déplacement (non repré sentés) qui sont adaptés pour déplacer radialement les matrices segmentaires 23 et 24 d'une position fermée, dans laquelle les matrices forment un cercle d'entourage autour de 1'organe de guidage 8 et le manchon 18, le diamètre intérieur des matrices segmentaires correspondant au diamètre extérieur du piston, à une position ouverte dans laquelle les matrices constituent des segments disjoints autour d'un cercle de diamètre supérieur au diamètre extérieur du piston.Les segments de matrice 23 et 24 sont fabriqués en acier, et les faces intérieures en direction radiale 27 et 28 sont usinées au profil correspondant au profil d'une Jante de roue. Pour faire travailler la presse, l'ensemble du piston 3, complète avec l'élément cylindrique de pressage 18 et l'organe de guidage 8, est placé dans sa position supérieure et les matrices segment#ires sont agencées pour se trouver dans leur position ouverte. L'écartement de la plaque 19 de l'organe de socle 1 est limité par un épaulement 29 formé sur la base de la pLaque 19 et qui est adapté pour porter contre une portion d'épaulement correspondante 30 prévue sur un anneau de positionnement 32. Lorsque la plaque 19 se trouve dans la position supérieure, la base des éléments de matrice et la face supérieure en direction axiale de la plaque 19 et de l'anneau de positionnement 32 se trouvent dans le m#me plan.Une ébauche 31, fabriquée en ttle d'acier préalablement coupée à la longueur nécessaire, roulée pour former un profil cylindrique et soudée axialement bout à bout, est placée en position centrale,la base du cylindre étant appuyée contre la face supérieure en direction axiale de l'anneau de positionnement 32. Les éléments (23 et 24) sont ensuite amenés par actionnement hydraulique dans la position fermée et sont verrouillées dans cette position. Le piston 3, ensemble avec L'élément cylindrique de pressage 18 et ltdlément de guidage 8, est ensuite déplacé vers le socle de la presse Jusqu'à ce que la face inférieure de la bride 16 porte contre la face supérieure de la plaque l9 comme représenté sur la partie de droite de la figure. Pour exécuter l'opération de formage à la presse, le piston 3 est déplacé axialement vers le socle de la presse, en forçant l'élément de guidage 8, l'élément de pressage 18 et la plaque 19 à descendre à l'encontre des ressorts de compression 20 jusqu'# ce que la plaque 19 porte contre la portion de socle 1. L'ébauche 31 continue à rester sur la face supérieure de son anneau de positionnement, de sorte que, dans cette position, la face extérieure axiale de la bride 16 de l'élément de guidage 8 et la face de contact de ltélément de pressage 18J en polyuréthane, se trouvent dans le mffme plan longitudinal que la base des matrices formage 23 et 24, comme représenté à la partie de gauche de la figure. Lorsque le piston 3 se déplace davantage, l'élément de pressage en polyuréthane 18 est comprimé et se déforme en forçant l'ébauche cylindrique 31 à adopter le profil des matrices 23 et 24, comme montré à la partie de gauche, du dessin. La protubérance bulbeuse à profil convexe 17 de ltélément de guidage 8 produit un étranglement qui s 1oppose au déplacement de l'élément élastique de pressage 18, et de ce fait produit des concentrations de contraintes pendant la compression de ltélément de pressage, qui contribuent à forcer ébauche cylindrique 31 à adopter le profil des matrices 23 et 24. Les concentrations de contraintes sont concentrées autour des zones de 11 ébauche cylindrique 31 qui exigent les plus grandes déformations structurales. Sans la portion profilée bulbeuse 17, l'ébauche n'adopterait pas de manière précise le profil des segments de matrice 23 et 24.La portion de section transversale maximale de la portion bulbeuse 17 est située en position opposée à la position de la zone de l'ébauche qui n'exige pas de déformation, c'est-à-dire,- de la portion 34 qui porte contre la matrice 27. Par la compression de l'élément de pressage 18, une forte contrainte est produite entre l'étran- glement formé par la portion bulbeuse 17 et l'élément de gui dage8, ce qui engendre une forte pression de contact entre l'ébauche 31 et la matrice 27 dans la portion 34 de l'ébauche qui n'exige pas de déformation, cette pression de contact em pochant le déplacement vertical de l'ébauche par rapport à la matrice-lors de la compression ultérieure de l'élément de pressage 18. Le piston 3 est ensuite déplacé dans le sens opposé en permettant à la plaque 19 d'être poussée axialement vers le haut par les ressorts 20 et a ltélément élastique de pressage 18 de reprendre sa forme initiale ; les matrices de formages segmentaires 23 et 24 sont ensuite ouvertes par actionnement hydraulique pour permettre d'enlever la jante de roue. Une autre ébauche cylindrique peut être positionnée ensuite autour de l'élément de guidage et de l'élément de pressage et le processus peut être répété. Le procédé décrit a l'avantage de permettre la fabrication de jantes de roue relativement exemptes de marques telles que celles qui peuvent autre produites par sertissage ou par d'autres opérations usuelles utilisées dans la fabrication des jantes de roue. En outre, par l'utilisation d'éléments de matrice soigneusement usinés, on peut produire économiquement des jantes de roue ayant un haut degré de précision et de con centricité, Bien que, dans le procédé décrit ci-dessus, la jante soit formée directement à partir d'une ébauche cylindrique de tale métallique, le procédé peut entre appliqué également à une jante de roue qui est formée à un diamètre sousdimensionné par les procédés classiques, la jante partiellement formée étant ensuite amenée par expansion à la dimension finale exigée. L'action de l'élément de pressage forme le profil de la jante avec le haut degré de précision et de concentricité désiré. La presse peut être utilisée également de manière satisfaisante pour produire plusieurs autres formes d'éléments en tôle d'acier cylindriques et peut être utilisée également pour des corps ayant d'autres configurations, formées, par exemple, à partir débauches planes. REVENDICATIONS l.- Procédé pour presser une ébauche en matériau déformable, caractérisé en ce qu'il consiste à placer l'ébau- che entre une matrice de formage et un élément élastique de pressage, et à comprimer l'élément élastique devant un rétrécissement formé par un élément de guidage profilé afin de forcer llXbauche à assumer la forme de la matrice de formage. 2.- Presse à matrice, caractéréséeen ce qu'elle comprend une matrice de formage, un élément élastique de pressage, un élément rigide de guidage pour supporter 1'élément de pressage et des moyens pour comprimer l'élément de pressage entre ltélément de guidage et une pièce à travailler pour forcer la pièce à travailler à s'engager dans la matrice, l'élément de guidage étant profilé de manière à produire dans l'élément de pressage pendant la compression, une zone de fortes contraintes par rapport aux contraintes dans les autres zones de l'élément de pressage. 3.- Presse à matrice selon la revendication 2, caractérisée en ce que ltélément élastique de pressage consiste en un caoutchouc polyuréthane très dur ayant une résistance à L'abrasion élevée. 4.- Presse à matrice selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que les moyens pour comprimer l'élément de pressage comprennent un piston, le piston étant adapté pour entre déplacé de manière coaxiale par rapport à l'organe de guidage. 5.- Presse à matrice selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'extrémité de l'élément de guidage opposée au piston est adaptée pour porter contre une plaque ; la plaque étant placée sur un organe de socle et pouvant se déplacer à l'encontre de moyens antagonistes. 6.- Presse à matrice selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite presse est adaptée pour recevoir une ébauche cylindrique placée à l'intérieur de la matrice de formage et portant contre la face extérieure d'un anneau de positionnement associé à l'organe de support de la presse à matrice, l'anneau de positionnement étant adapté pour entourer la plaque contre laquelle porte la base de l'organe de guidage, la base de l'organe de guidage ayant un diamètre inférieur au diamètre intérieur de l'anneau de guidage. 7.- Presse à matrice selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que l'organe de guidage a une section transversale circulaire et comprend une portion bulbeuse à courbure régulière, la portion bulbeuse étant adaptée pour produire des contraintes relativement fortes dans une portion adjacente de l'élément de pressage voisine d'une zone de la matrice de formage où ébauche est tenue à adopter un profil incurvé à allure relatlvement abrupte, 8.- Procédé pour faire fonctionner une presse à matrice selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il consiste à presser l'ébauche de matériau déformable en appliquant une pression sur l'élément élastique à l'aide du piston, et à déplacer 11 organe de guidage à l'encontre des moyens antagonistes, l'ébauche étant retenue par l'anneau de positionnement contre le déplacement par rapport à la matrice. 9;- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu il consiste à positionner la portion de organe de guidage à section transversale maximale dans une position opposée à la zone de l'ébauche exigeant le minimum de déformation, de sorte que la pression de contact produite par l'élément de pressage entre ébauche et la matrice de pressage emp8ehe dans la ladite zone le déplacement de l'ébauche par rapport à la matrice 10.- Procédé pour presser la jante d'une roue de véhicule à partir dtune ébauche cylindrique en acier doux, caractérisé en ce qu'il consiste à placer l'ébauche entre une matrice de formage et un élément élastique de pressage et à comprimer 11 élément élastique devant un étranglement formé par un organe profilé de guidage afin de foreer ltébauche à adopter la forme de la matrice de formage. ll.- Jante de roue de véhicule, caractérisée en ce quelle a été produite par le procédé selon la revendication 10 ou par la presse à matrice selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.