Brevet FR2277631A1 — publié le 19760206

La présente invention se rapporte à.une presse à extrusion pour extruder des métaux, et plus particulièremeNnt aunrécipient ayant une ouverture axiale non circulaire utilisé pour cette machine. Bien qu'une presse à extrusion nécessite unepression importante, il est avantageux d'extruder de façon continue des articles ayant toute configuration en section transversale souhai tée, La figure 1 des dessins joints illustre. une construction typique d'une presse à extrusion classique pour les métaux, comprenant un plateau cylindrique 1 contenant un piston principal 2 pour appliquer une pression d'extrusion, et un plateau extrême 3 espacé d'une distance définie du plateau cylindrique 1. Le plateau cylindrique 1 et le plateau extrême 3 sont reliés l'un à l'autre par un certain nombre de tirants 4. le plateau extrême 3 est muni de deux cylindres 5 formant récipients, recevant des pistons 5a de façon à ce qu'ils puissent glisser, et un récipient - 8 munz d'un dispositif chauffant 7 est monté sur les e2trOmitac externes des tiges de piston 6 des pistons 5a. Une matrice métallique 9 est fixée au centre du plateau extrême 3 sur son côté qui fait face au récipient 8, en étant entourée par un coulisseau 9a guidé par un guidage 9b. Une ouverture est formée à travers le centre du récipient 8 pour recevoir une billette 10 à travailler, qui est faite en aluminium, par exemple, et la tige 11 du piston principal 2.Un bloc modèle 12 est fixé à une extrémité de la tige 11 qui est reçue dans l'ouverture centrale du récipient 8. En fonctionnement, du fluide de fonctionnement est admis dans le plateau cylindrique 1 pour appliquer une pression à la billette 10 par le piston principal 2, ce qui permet d'extruder la billette à travers la matrice 9 pour obtenir un produit ayant une configuration en section transversaAe souhaitée. le détail du récipient 8 sera décrit en se reportant à une vue en section illustrée sur la figure 2. Comme on peut le voir, le récipient 8 comprend un cylindre externe 13 et un cylindre interne 14 fixé au cylindre externe 13 par calage à retrait. Un réchauffeur 7 entouré d'une matière d'isolation thermique 15 est enfoui dans le cylindre externe 13. Avec cette construction, comme la forme de l'ouverture 14a du cylindre interne 14 est un cercle, il est possible d'extruder des produits ayant une configuration en section transversale circulaire ou cylindrique. Mais si cet extrudeur est utilisé pour extruder un article ayant une configuration en section transversale reetangulaire comme illustré en traits interrompus sur la figure 2, il sera nécessaire d'utiliser une billette ayant une zone en section plus importante que celle du produit 16, nécessitant une pression d'extrusion plus élevée et par conséquent cela n'est pas économique. Pour obvier à la difficulté décrite ci-dessus on aproposé un récipient ayant une ouverture non circulajre comul3 illusé sur la figure 3. Comme on peut le voir sur cette figure, l'ouverture interne 17 du cylindre interne 14 a une configuration en section transversale elliptique, ressemblant de très près à celle du produit 16. Le terme "non circulaire" utilisé ici comprend des formes elliptiques rectangulaires et similaires, qui contiennent des éléments désignés par des axes mateurs, des axes mineurs, des côtés plus longs, des cotés plus courts et autres. La figure 4 montre une vue extrême du cylindre interne 14. On considère l es forces appliquées à la paroi interne de l'ouverture au moment de l'extrusion, en termes de coordonnées rectangulaires ayant une origine au centre O de l'ouverture 17. Durant l'extruaion, une pression p est uniformément appliquée par unité de surface de la paroi interne de l'ouverture 17. En représentant les surfaces recevant la pression des parois supérieure et inférieure et des parois gauche et droite de l'ouverture, respectivement par A1 = A2 et B appliquée aux parois supérieure et inférieure est exprimée par PA1 = PA2, et celle appliquée aux parois gauche et droite exprimée par PB1 = PB2. Comme A1 = A2 > 2 q B2, et que PA1 PA2 > 1 = PB2, l'ouverture 17 a tendance à se dilater danse direction des axes mineurs, comme illustré par les traits mixtes sur la figure 4, il en résulte qu'une tension plus importante P est appliquée aux points T1 et T2 le long des axes majeurs. Lorsque la pression est excessive, le cylindre se rompten ces points. Ce danger ne peut être empêché qu'en utilisant , pour le cylindre interne 14, un matériau ayant une forte résistance à la tension, ou en augmentant ltépaisseur des parois du cylindre externe 13. Ces deux tentatives augmentent le court et le poids du récipient. En conséquence , c' est un objet de la présente invention de créer un récipient perfectionné ayant une ouverture non circulaire, et utilisé dans une presse à extrusion, qui n'applique pas une force importante de tension, ayant tendance à diminuer la résistance mécanique du cylindre interne sur ses parties ayant de fatblessurfaceXe réception de pression. Un autre objet de la présente invention est dicréer un récipient perfectionné de construction compactent solide, et selon lequel il est possible de réduire l'épaisseur des parois du cylindre externe, et il n'est pas nécessaire quele cylindre interne soit fait enfin acier ayant une résistance à la tension particulièrement élevée. Selon un aspect de cette invention, on prévoit un récipient à utiliser dans une preste - à extrusion du type comprenant un cylindre interne ayant une couverture avec une configuration en section transversale non circulaire, et un cylindre externe appliqué autour du cylindre interne par calage à retrait, caractérisé en ce qu'un certain nombre de creux ou renfoncements circonférentiels sont prévus dans le cylindre interne ou le cylindre externe, à l'interface entre eux, en des parties correspondant aux parties de l'ouverture non circulaire ayant de faibles surfacesde réception de pression, et en ce que chaque creux ou renfoncement a une largeur circonférentielle prédéterminée et une profondeur radiale prédéterminée, et il s'étend sur toute la longueur axiale des cylindres interne et externe. Selon un autre aspect de la présente invention, on prévoit un procédé de fabrication d'un récipient à utiliser dans une presse à extrusion de la classe comprenant un cylindre interne ayant une ouverture axiale non circulaire et un cylindre externe entourant le cylindre interne, caractérisé par les étapes de former un certain nombre de renfoncements ou creux axiaux sur la surface externe du cylindre interne ou sur la surface interne du cylindre externe en des parties correspondant aux parties de 1' ouverture non circulaire ayant de faibles surfaces de reception de pression, chaque creux ayant une largeur circonférentielle prédéterminée et une profondeur radiale prédéterminée, et d'appliquer le cylindre externe autour du cylindre interne par calage à retrait, ce qui force la surface interne du cylindre externe ou ou la surface externe du cylindre interne à faire partiellement saillie dans le creux. Belon un autre aspect due la présente invention, un réchauffeur électrique est enfoui dans le cylindre externe, pour chauffer une billette contenue dass l'ouverture non circulaire, et à extruder par la machine. Le réchauffeur nues prévu qu'aux parties du cylindre externe n'entourant pas les creux, ou bien on diminue la densité du ré chauffeur aux parties correspondant aux creux. L'invention sera mieux comprise et d'autre buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux au cours de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 montre une vue en section longitudinale d'une presse à extrusion typique selon l'art antérieur - la figure 2 est une vue en section transversale du récipient illustre sur la figure 1 selon l'art antérieur, faite suivant la ligne Il-Il; - la figure 3 mnntre une vue en section transversale d'un récipient selon l'art antérieur;; - la figure 4 est un schéma montrant la relation entre les forces appliquées aux parois de l'ouverture centrale du récipient de la figure 3; - la figure 5 montre une vue en section transversale du récipient selon la présente invention; - la figure 6 est un schéma expliquant la relation des forces dans le récipient de la figure 5; - la figure 7 montre une vue en section transversale d'un autre mode de réalisatinn de la présente invention,et - la figure 8 est un schéma montrant 1' agencement du réchauffeur utilisé daB le récipient de la présente invention. En se reportant maintenant à la figure 5 qui illustre un mode de réalisation préféré de la présente invention, un récipient 20 se compose d'un cylindre externe 21 et d'un cylindre interne 22, fixés l'un à l'autre par calage à retrait. Au centre du cylindre interne 22 est formée une ouverture elliptique 22a couvrant un produit 23 ayant une configuration en section transversale rectangulaire, le rapport de l'axe majeur et de l'axe mineur de l'ellipse étrt;; proche du rapport du coté leus long et du côté lepLus court du produit . Des creux ou renfoncemeni diamétralement oppose és , ayant chacun une profondeur radiale prédéterminée W, et s'étendant dans la direction axiale, sont formés sur la périphérie externe du cylindre 22, en des parties correspondant aux parties de l'ouverture 22a ayant de faibles surfaces de reception de pression. Par suite d' expériences, on a trouvé que les meilleurs résultats sont obtenus lorsque la largeur Fériphrique t de chaque creux 24 est légèrement supérieure au double du rayon r des parties de l'ouverture 22a ayant de faibles surfaces de réception de pression, comme cela est montré par une vue agrandie illustrée sur la figure 6, ou lorsqueA'angle e entre l'abscisse x des coordonné rectangulaires et une ligne reliant le centre 1 des parties extrêmes arquées de l'ouverture 22a ayant un rayon r et de faibles surfaces de reception de pression, et l'extrémité périphérique du creux est rendu approximativement égal à 300. Le résultat des expériences a également montré que la profondeur radiale W du creux doit être de l'ordre de 1,5-3/1000 fois le diamètre D du cylindre 22. il est également souhaitable de prévoir que, après le calage à retrait, le cylindre externe se contractera et fera partiellement saillie dans les creux , pour diminuer pratiquement à zéro la profondeur W En étudiant le cylindre interne 22 d'une façon décrite ci-dessus, la pression exercée par le cylindre externe, qui est appliqué par calage à retrait, est appliquée uniformément à des parties du cylindre interne 22 autres que les creux 24, mais cette pression n'est pas appliquée aux parties du cylindre interne correspondant aux creux 24. Bn conséquence, lorsqu'une pression interne est appliquée à l'intérieur de l'ouverture 22a durant l'extrusion, des parties D1 et D2 ayant des surfaces de réception de pression plus petites subissent une déformation plus importante que des parties C1 et C2 ayant des surfaces de réception de pression plus importante3 (voir figure 6). Par suite, l'ouverture 22a subit une déformation plusimportante dans la direction des axes majeurs, comme cela est illustré en trait interrompus , et les parties du cylindre interne 22 entre les creux 24 sont déformées vers le cylindre externe 21, ce qui applique un moment de flexion aux parties du cylindre interne dans la direction de l'axe x, tandis que les forces de compression sont appliquées sur les parties extrêmes internes C du cylindre interne 21. Ces forces de compression sont assistées par la force de compression appliquée dans la direction de l'axe y due au calage à retrait. Cet effet avantageux peut être obtenu en prévoyant des creux 25 dans la paroi interne de l'ouverture du cylindre externe 21 comme illustré sur la figure 7. On remarquera que l'on peut s'attendre au même effet même Si un métal doux comme l'aluminium ou le cuivre doit être inséré dans les creux 24 ou 25. On utilise généralement la presse à extrusion pour extruder les articles en chauffant le récipiv t 20 par le réchauffeur. En conséquence, une contrainte thermique est créée dans le récipient 20. Plus particulièrement, comme on peut le voir sur la figure 2, tandis que le récipient est chauffé par le réchauffeur 7 du côté du cylindre externe 21, la température du cylindre interne est inférieure à celle du cylindre externe 21, il en résulte que le cylindre interne 22 et le cylindre externe 21 ont tendance à se dilate vers l'extérieur. Cela X mente le diamètre de l'ouverture 22a du cylindre interne, ce quh applique une tension importante à la paroi interne, en particulier au point C, de l'ouverture 22a. Comme la tension créée de cette façon affecte également la résistance mécanique du cylindre interne 22, il est nécessaire de diminuer cette tension. Selon la présente invention, comme illustré sur la figure 8, le réchauffeur 7 n'est pas prévu pour les parties correspondant aux creux 24 ou 25 du cylindre interne 22 ou du cylindre externe 21, ou bien on diminue la densité du réchauffeur sur ces parties. Ainsi, la contrainte thermique crédedans les partie s du cylindre interne 22 correspondant aux creux 24 ou 25, diminue ce qui diminue la tension agissant sur les parties de l'ouverture 22a du cylindre interne 22 ayant de faibles surfaces de réception de pression Bien que cela dépende de la matière de la billette cette dernière est habituellement chauffée à une température située entre 400 et 4500C, et il (st avantageux de controler la température des parties de la surface externe du cylindre interne 22 correspondant aux creux 24 ou 25 pour qu'elle soit inférieure à 5000C, ce qui est déterminé par la configuration de l'ouverture 22a, en ne prévoyant pas le réchauffeir 7 ou en diminuant sa densité sur l'étendue de 2 8 qui est de l'ordre de 60 C,e'qui est l'angle sous-tendu par un creux , ce qui rend la température de la périphérie externe du cylindre externe de l'ordre de 550 à 6000C. Le récipient 20 étant construit comme décrit ci-dessus, lorsqu'une pression interne importante est créée dans l'ouverture 22a du cylindre interne 22 durant le fonctionnement de llextrudeur, le cylindre interne 22 se dilate dans la directionde l'axe x, pour diminuer la profondeur des creux 24 ou 25, appliquant ainsi une force de compression sur les parties de l'ouverture 22a ayant une faible surface de réception de pression. Comme cette force de compression manifeste une grande résistance contre la pression interne, il est possible d'empêcheur une rupture du cylindre interne dans ses parties ayant de faibles surfaces de réception de pression.De plus, comme la force de compression manifeste une grande résistance contre la pression interne, il n'est pas nécessaire d'utiliser une matière ayant une forte résistance à la tension, poir construire le cylindre interne Par ailleurs, il n'estivas nécessaire que l'épaisseur de paroi du cylindre externe soit importante, si bien qu'il est possible d'obtenir un récipient compact ayant une forte résistance mécanique. La miniaturisation du récipient réduit également la dimension, le poids, le coût de fabrication et l'espace d'installation de la presse à extrusion dans son ensemble. Par ailleurs, selon la présente invention, comme la température du cylindre externe est contrôlée en ne prévoyant pas le réchauffenr, ou en diminuant sa densité aux parties correspondant aux creux 24 ou 25 , il est possible de diminuer l'effet de la tension sur les parois latérales de l'ouverture du cylindre interne , créée par la contrainte thermique , ce qui augmente la résistance contre la pression interne dans le cylindre interne. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R E V E N D I C A T I O N S 1. Récipient à utiliser dans une presse à extrusion du type comprenant un cylindre interne ayant une ouverture de configuration transversale non circulaire, et un cylindre externe appliqué autour dudit cylindre interne par calage à retrait, caractérisé en ce qu'un certain nombre de creux circonférentiels sont prévus sur ledit cylindre interne ou ledit cylindre externe à l'interface entre-eux, en des parties correspondant aux parties de ladite ouverture non circulaire ayant de faibles surfaces de réception de pression, et en ce que chaque creux a une largeur circonférentielle prédéterminée et une profondeur radiale prédéterminée, et il s'étend sur toute la longueur axiale desdits cylindres interne et externe. 20 Récipient selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ouverture précitée a la forme d'un rectangle allongé dont les côtés les plus courts sont arrondis, en ce que ladite ouverture a une surface supérieure à la surface en section transversale de l'article à fabriquer par la presse à extrusion précitée, et en ce que les creux précités sont prévus en des parties entourant lesdits côtés arrondis. 3. Récipient selon la revendication 2 caractérisé en ce que les côtés arrondis plus courts précités ont un rayon de r, et en ce que le creux précité a une largeur circonférentielle de 2r 4. Récipient selon la revendication 2 caractérisé en ce que les côtés les plus longs du rectangle allongé précité s'étendent dans la direction de l'axe x et en ce que les côtés les plus courts s'étendent dans la direction de l'axe y de coordonnées rectangulaires, en ce que chaque creux précité sous-tend un angle de l'ordre de 600 par rapport au centre du côté plus court arrondi précité, et en ce que lesdits creux sont symétriques par rapport à l'axe x. 5. Récipient selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque creux précité a une profondeur W = 1,5 - 3/1000 D avant calage à retrait, où D représente le diamètre externe du cylindre interne précité. 6. Récipient selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend de plus un réchauffeur enfoui dans le cylindre externe précité. 7. Récipient selon la revendication 6 caractérisé en ce que le réchauffeur précité n'est prévu qu'en des parties du cylindre externe précité n'entourant pas les creux précités. 8. Récipient selon la revendication 6 caractérisé en ce que la densité du réchauffeur précité diminue aux parties correspnndant creux précite3 9. Procédé de fabricatix d'un récipient à utiliser dans une presse à extrusion du type comprenant un cylindre interne ayant une ouverture axiale non circulaire et un cylindre externe entourant ledit cylindre interne, caractérisé par les étapes de former un certain nombre de creux axiaux sur la surface externe dudit cylindre interne ou sur la surface interne dudit cylindre externe, en des parties correspondant aux parties de ladite ouverture non circulaire ayant de faibles surfaces de réception de pression, chaque creux ayant une largeur circonférentielle prédéterminée et une profondeur radiale prédéterminée, et d'appliquer ledit cylindre externe autour dudit cylindre interne par calage à retrait, forçant ainsi la surface interne dudit cylindre externe ou la surface externe dudit cylindre interne à faire partiellement saillie dans lesdits creux. 10. Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'ouverture précitée a la forme d'un rectangle allongé dont les côtés les plus colts sont arrondis, en ce que ladite ouverture a une surface supérieure à la surface en section transversale de l'article à fabriquer dans la pièce à extrusion précité, et en ce que les creux précités sont prévus en des parties entourant lesdits côtés arrondis.