Brevet FR2279854A1 — publié le 19760220

La présente invention corcerne un procédé de fabrication de pièces en acier à la presse par fluage à froid. Les pièces de forme intermédiaires (pièces brutes) doivent subir des travaux d'usinage considérables, régulièrement pour permettre leur fabrication, notamment dans le cas de pièces de dimensions relativement grandes. Pour économiser des travaux d'usinage, on utilise des procédés de mise en forme par exemple le procédé de mise en forme à froid, pour la fabrication de pièces brutes0 Les avantages économiques de la mise en forme à froid sont toutefois mis en question par l'usinage consécutif sur les machines-outils travaillant par enlèvement de copeaux, car, par suite de la meilleure déformabilité des matériaux utilisés, on rencontre des inconvénients, tels qu'une plus grande usure des outils ou une difficulté pour l'usinage par enlèvement de copeaux. Un matériau ou bien peut etre rendu très fluable à froid soit s'il est aussi pur que possible, mais alors il est difficilement usinable par enlèvement de copeaux, ou bien ce matériau présente une composition correspondant à l'usinage par enlèvement de copeaux, mais dans ces conditions, il ne convient pas de façon générale pour une opération de fluage à froid ou ne convient pas conne pour des pièces pour d'autres raisons. Pour la déformation à froid de l'acier, on a constaté qu'il était particulièrement avantageux d'utiliser des aciers dits préparés ou des aciers affinés, ayant une faible teneur en carbone et en silicium. Dans le cas d'un usinage par enlèvement de copeaux de pièces brutes, réalisées en de tels aciers mis en forme à froid, on rencontre toutefois des diffi cultés considérables. On connaît également des aciers dits pour machines automatiques, qui se laissent travailler très facilement par enlèvement de copeaux. Ces aciers se caractérisent par une très forte teneur en soufre (supérieure à 0,20 %). es aciers ne permettent toutefois pas une mise en forme à froid, lorsque cette opération est relativement importante et complexe, comme cela est nécessaire sur les presses de fluage à froid. En outre, étant donné la composition de ces maté rivaux, les propriétés de ces pièces et de ces organes sont très défavorables dans la direction transversale. Dans le cas des aciers pour usinage automatique, on rencontre également l'in- convénient que la forte teneur en maganèse nécessitée par la teneur en soufre, durcit ces pièces lors de la déformation à froid, de telle sorte que, du fait du durcissement, les possibilités d'usinage par enlèvement de copeaux sont limitées. Par ailleurs, dans le cas des aciers pour usinage automatique à forte teneur en soufre, les travaux de soudage sont rendus difficiles et également pour des alliages avec d'autres éléments nécessités pour l'usinage par enlèvement de copeaux, on arrive à des produits semi-finis à craquelures et des surfaces superficielles fissurées au niveau des lignes de ségrégation. Ces inconvénients entrainent que l'on ne peut utiliser des aciers dits à usinage automatique actuels que dans le cas de sollicitations réduites. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer un procédé de fabrication de pièces en acier des types cl-dessus. De façon surprenante, on a constaté que les produits qui demandent précisément une telle combinaison de propriétés peuvent être réalisés en un acier qui contient des composants d'alliage très particuliers-dans des marges de concentration particulières, et que l'on peut déformer à froid dans des plages de travail très précises. Â cet effet, l'invention concerne un procédé caractérisé en ce qu'on utilise un acier ayant une teneur inférieure à 0,2 % de carbone et une teneur en soufre comprise entre 0,045 et 0,18 %, et on traite les pièces en effectuant une modification de forme correspondant à 85-10 %. De préférence, on utilise Qe l'acier calmé, à l'aluminium ou à l'aluminium-silicium, ayant une teneur en carbone inférieure à 0,12 fio et une teneur en soufre comprise entre 0,045 et 0,18 %. Notamment, lorsqu'on veut réaliser un perçage central, dirigé axialement, dans la pièce après sa mise en forme à froid, il est avantageux suivant une autre caractéristique de l'invention, d'utiliser un acier non calmé, ayant une teneur en carbone inférieure à 0,12 % et une teneur en soufre comprise entre 0,045-0,12 *, dans le cas où la pièce doit recevoir un perçage central axial. POur des raisons de technique de fonderie, la teneur en soufre dans la zone du perçage est de 0,02 à 0,06 % plus élevée que dans les zones extérieures, à cause des ségrégations qui se sont produites. La présente invention est décrite plus en détail à l'aide des figures 1 à 3, dans lesquelles - la figure 1 représente un diagramme des variations de forme en fonction de la teneur en soufre ; - la figure 2 représente une forme intermé diaire de pièce ; - la figure 3 représente une forme de pièce réalisée en un matériau selon l'invention. Selon la figure t le diagramme reprdsente en ordonnées la modification de forme (%) et en abscisses la teneur en soufre (fui). Dans la zone 1, la mise en forme à froid est impossible et l'usinage difficile. Dans la zone 2 la déformabilité est bonne et l'usinage est également bon. Dans la zone 3, la déformabilité n'est pas suffisante et les possibilités d'usinage ne le sont pas non plus. La zone 4 correspond aux aciers pour machines automatiques qui se laissent former difficilement. La zone 5 correspond à la zone des aciers à fluage à froid (aciers traités, aciers affinés) mais ces aciers se laissent difficilement usiner.On a constaté que les meilleurs résultats du point de vue de la déformabilité et de l'usinage se trouvent dans la zone 2 c'est-à-dire des aciers qui ont une teneur en soufre comprise entre 0,045 et 0,18 % et dont les variations de forme sontcomprises entre 85 et 15 g. Il ressort du diagramme que, pour les faibles teneurs en soufre, la variation de forme est très élevée et que pour les fortes teneurs en soufre, la variation de forme est comprise entre 15 et 50 %. La figure 2 représente la forme intermédiaire d'une pièce qui a été réalisée à partir d'un acier à machine automatique à haut rendement 9 SMn 28, à l'aide d'outils de coupe eS métal durci. La zone comprise entre les traits pleins et les traits en tiretés a été supprimée dans cette partie. la dureté dans cette partie correspond à 130 kB/mm2. On peut réaliser pratiquement la même pièce de façon beaucoup plus économique à l'aide d'une opération de mise en forme à froid. A cet effet, on utilise un acier C 10 au silicium et à l'aluminium, calmé, ayant une teneur en soufre en moyenne égale à 0,085 . La pièce brute est mise en forme au cours d'un usinage ou par une suite d'usinages sans recuit intermédiare. La dureté était comprise entre 160-200 kg/mm2. De cette façon, on arrive à des caractéristiques d'usinage comparables à celles de l'acier 9 S 28. La forme de pièce intermédiaire selon l'invention peut être usinée en tournant à 280 t/mn et en utilisant un outil en métal durci, ayant une avance de 0,3 mn/t, l'usinage se faisant en 4-6 heures. Si par usinage de la forme intermédiaire de la pièce, il faut réaliser un perçage central, allongé de faible diamètre dans la pièce (voir figure 2), il est avantageux d'utiliser un acier non calmé analogue à C 10, ayant une teneur en soufre, moyenne dans la zone ségrégation, correspondant à 0,085 %, ce qui correspond à une teneur moyenne en soufre égale à 0,055 fio pour l'analyse de fusion. Cet acier est alors usiné pour sa mise en forme comme décrit ci-dessus. La zone de ségrégation qui existe nécessairement, par suite des techniques de fonderie, dans les aciers non calmés, sè limite dans ce cas à la zone centrale de la pièce, et dans aucune partie extérieure on ne coupe la zone de ségrégation, ce qui, lors du travail au tour d'un acier non calmé provenant de la barre, produirait l'apparition de fissures de surface au niveau des parties les plus minces. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels, on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de lsinvention. REVENDICATI0NS 10) Fabrication de pièces à la presse par fluage à froid, procédé caractérisé en ce qu'on utilise un acier ayant une teneur inférieure à 0,2 % de carbone et une teneur en soufre comprise entre 0,045 et 0,18 %, et on traite les pièces en effectuant une modification de forme correspondant à 85-10 % 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce-qu'on utilise de l'acier calmé, à l'aluminium ou à 1' aluminium-silicium, ayant une teneur en carbone inférieure à 0,12 % et une teneur en soufre comprise entre 0,045 et 0,18 %. 30) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise un acier non calmé, ayant une teneur en carbone inférieure à 0,12 % et une teneur en soufre comprise entre 0,045-0,12 %, dans le cas où la pièce doit recevoir un perçage central axial. 40) Pièces caractérisées en ce qu'elles sont réalisées par pressage à froid à partir d'acier conforme au procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 3.