Brevet FR2340153A1 — publié le 19770902

La présente invention concerne un procédé de fabrication de pièces plates de précision par déformation A froid. Elle a plus particulièrement pour objet la fabrication de pièces en métal dur, par exemple en acier ou en alliage d'acier, présentant des formes compliquées avec de brusques changements de section, et ce, exclusivement par forgeage a froid, a partir de lopins prédécoupés (par exemple de rondelles). On sait que la réalisation de ce type de pièces ne s'obtient, dans l'état actuel de la technique, que par décolletage, ce qui fait intervenir une main d'oeuvre importante, et, par conséquent, rend le prix de revient de ces pièces élevé. Les recherches effectuées jusqu'ici, Si elles ont parfois abouti a des résultats satisfaisants sur les métaux tendres, se sont heurtées b différents problèmes quand on a voulu fabriquer les pièces en aciers, ces problèmes consistant essentiellement en e - l'apparition de criques sur le produit fini, 80it dans l'alésage soit mole sur le diamètre extérieur, bien entendu dans le cas d'une pièce annulaire S - la très mauvaise tenue des tolérances s il faut absolument phosphater et graisser l'ébauche, en général, obtenue par découpe La graisse et les phosphates s'accumulent en conséguence dans les rayons et il est impossible de tenir des rayons petits par exemple un rayon de 0,5 c8té au fond d'une gorge t - la très mauvaise tenue des outillages, ce qui augmente considérablement le prix de revient des pièces. En conséquence, pour supprimer tous ces inconvénients, le procédé selon l'invention consiste, d'une part, à réaliser par découpe une ébauche d'un poids égal à celui de la pièce que l'on désire obtenir et qui est dépourvu de toute tension interne, et, d'autre part, à forger a froid, à l'aide d'une matrice et d'un poinçon réalisés chacun en plusieurs parties dès qu'il y a une variation de forme importante. Selon une autre caractéristique de l'invention, pour obtenir une ébauche dépourvue de toute tension interne, en vue de supprimer toute possibilité de criques sur la pièce & obtenir, il convient de réaliser cette ébauche par découpe dans de la bande ayant primi- tienent subi un recuit globulaire pour frappe s'il s'agit d'un acier autre qu'un acier doux.Cette découpe doit être effectuée avec un très grand jeu entre contre-poinçon et matrice.En pratique,on commence avec un jeu égal a 1/10ème de l'épaisseur de la pièce et on augmente ce jeu jusqu'à C8 que l'alésage ne présente absolument aucun arrachement. n outre, pendant cette découpe, on évite l'utilisation de serre-flanes, c'est-à-dire que l'on ne s'inquiète pas de la forme géométrique de l'ébauche que l'on obtint pourvu que son poids soit correct. Bien entendu, après la découpe, les ébauches peuvent, de préférence, subir un recuit pour éliminer toute tension qui aurait pu se produire malgré les précautions prises. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit, ci-apres, a titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels t La figure 1 est une coupe axiale d'une pièce obtenue au moyen du procédé selon 10 invention t La figure 2 est une section, a plus grande échelle, de la pièce représentée figure 1 ; La figure 3 est une coupe axiale d'une ébauche servant â la réalisation de la pièce représentée figure 1 t La figure 4 est une coupe axiale d'un outil de presse servant à la réalisation de la pièce représentée figure 1. Avec référence aux figures 1 et 2, la pièce 1 que l'on désire obtenir présente une forme annulaire dont la face supérieure plane présente au centre une gorge 2 légèrement évasée, à sa périphérie interne, un chanfrein 3 se prolongeant par une bordure périphérique droite 4 (alésage cylindrique); la bordure périphérique externe comprend deux portions cylindriques 5, 6, la portion 5 ayant un diamètre supérieur A la portion 6. La face inférieure de la pièce comprend, en partant de l'alésage interne 4 une première portion plane 7 suivie successivement d'une gorge 8 à large fond plat, et à bord légèrement évasé, puis d'une portion plane 9 limitée par la partie 4 de la bordure périphérique interne, 11 épaisseur de la pièce au niveau de la portion plane 7 étant supérieure à celle au niveau de la portion plane 9. Pour obtenir la pièce représentée figure 1, on part d'une ébauche annulaire 10, telle que représentée figure 3, qui est obtenue,comme précédemment mentionné, par découpe en évitant toute tension interne. Cette ébauche 10 a une section de forme générale, sensiblement rectangulaire, dans laquelle les faces intérieure 11 et extérieure 1l' sont légèrement inclinées par rapport à l'axe de ltébau- che et dont la partie supérieure 11" n'est pas plate mais forme u léger angle. Cette ébauche est obtenue par découpe dans la bande en calculant le jeu entre poinçon et matrice, conne indiqué ci-dessus et sans utiliser de serre-flancs. La forme de l'ébauche vient donc naturellement. Avec référence à la figure 4 l'outillage permettant de passer de l'ébauche (figure 3) a la pièce finie représentée figure 1, se compose essentiellement d'un poinçon et d'une matrice réalisés tous deux en plusieurs éléments. Le poinçon comprend un corps de poinçon cylindrique 12 dont la partie inférieur présente une bordure latérale 13 de forme complémentaire i celle du chanfrein 3 et de la partie de la face supérieure de la pièce 1 adjacente au chanfrein 3. Autour du poinçon 12 est montée une première bague de poinçon 14, prenant appui sur un épaulement 15 du poinçon 12 et dont l'extrémité inférieure présente une forme complémentaire de celle de la gorge 2. De la sêe façon autour de la bague 14 est montée une deuxième bague 16 dont la face inférieure est plane et correspond à la partie latérale extérieure de la face supérieure de la pièce 1. Il est i noter que le diamètre extérieur a la base de la bague de poinçon 16 est égal au diamètre de la portion cylindrique 5 de la pièce 1. Cette bague de poinçon 16 coulisse dans une patrice 17 alsec un jeu de 4/100 avare environ. Par contre, le corps du poinçon 12 et les bagues 14 et 16 sont montés entre eux avec ajustement gras. La matrice 17 est frettée dans une deuxième matrice 18 avec un frettage de 3/100 éme environ. A l'intérieur de la matrice 17 est disposé un ensemble constitue successivement par un contre-poinçon 20 qui glisse dans une bague concentrique 21 avec un jeu d'environ 7/100 éme, laquelle bague 21 est montée elle-S & e dans une bague concentrique 22 avec un serrage de 1/lOO me environ t la bague 22 est montée dans une bague concentrique 23 avec un serrage de 1/100 me environ, et enfin la bague 23 est montée dans la matrice 17 avec un serrage de 1/100 éme environ. Oa notera que la face supérieure de la bague 21 est cotplinea- taire a la portion plane de la face intérieure 9 de la pièce 1, la partie supérieure de la bague 22 est complémentaire de la gorge 8, tandis que la partie supérieure de la bague 23 est complémentaire de la portion plane 7. Il est donc clair que lors de la frappe, d'une part, les différentes parties de l'outillage peuvent glisser,aussi faiblement que ce soit,les unes sur les autres au lieu de casser, comme ce serait le cas s'il était monobloc, et, d'autre part, que les résidus de phosphatation et de graissage peuvent s'écouler entre les différentes parties des outillages. A cet effet, il est possible de prévoir, sur les différentes pièces, des chemins d'évacuation. On notera que, du fait que la compression des différentes parties, par exemple des bagues 22 et 23, est en général différente, d'une part, en raison de leur longueur et, d'autre part, en raison des efforts qu'elles supportent, la cote des outillages doit, en définitive être déterminée expérimentalement. L'expérience prouve que l'on peut tenir une tolérance de 1/10 éme ur toutes les Epais- seurs et-sur tous les diamètres. Comme on peut le voir sur la figure 4,à la fin de la frappe il reste une bavure 25 entre le poinçon 12 et le contre-poinçon 20. Bien entendu, une telle bavure 25 peut être découpée ultérieurement sur une petite presse pour obtenir un alésage précis. Par ailleurs le poinçon 12 peut être rendu coulissant de aniè- re à pouvoir travailler en automatique et saisir la pièce 1 entre le contre-poinçon 20 et le poinçon 12. I1 suffit alors de placer un ressort entre le poinçon 12 et la cale arrière 26 et de modifier la forme du poinçon 12 pour qu'il puisse dépasser de la bague 14 de la quantité désirée avant forgeage. On notera que l'invention ne se limite pas à la fabrication de pièces telles que celle représentée figures 1 et 2. En effet, il est possible d'obtenir, par le m & e procédé. des pièces dentelées telles que, par exemple, une couronne de synchronisation de botte de vitesses de véhicule automobile usuel. Dans ce cas, il est parfois préférable de travailleur en plu- sieurs passes. La gamme peut être la suivante s - fabrication d'une ébauche par découpe dans la bande, corme indiqué ci-dessus. - recuit, phosphatation. - préformage (opération décrite ci-dessus) - formage des dents - découpe de la bavure (comme indiqué dans l'exemple choisi) - calibrage, opération nécessaire si on veut une grande préci- sion et qui se pratique toujours comme indiqué ci-dessusO REVE#DIAFIO#S 1* Prc'cede' de fabrication de pièces plates de précision par déformation & froid, caractérisé en ce qu'il consiste, d'une part, i réaliser par découpe une ébauche d'un poids égal à celui de la pièce que l'on désire obtenir et qui est dépourvue de toute tension interne, et, d'autre part, en forgeant a froid A l'aide d'une matrice et d'un poinçon réalisés chacun en plusieurs parties dès qu'il y a une variation de forme importante0 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour obtenir une ébauche dépourvue de toute tension interne, et en vue de supprimer toute possibilité de criques sur la pièce a obtenir, on réalise ladite ébauche par découpe dans la bande ayant primitivement subi un recuit globulaire pour frappe s'il s'agit d'un acier doux, et en ce que cette découpe doit être effectuée avec un très grand jeu entre poinçon et matrice, sans s'occuper des déformations de l'ébauche mais en proscrivant tout arrachement dans l'alésage. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que pendant la susdite découpe, on évite l'utilisation de serre-flancs. 4.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ébauches subissent avant le forgeage un recuit pour éliminer toutes les tensions qui auraient pu se produire. 5.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le forgeage s'obtient à l'aide d'un poinçon cylindrique autour duquel est ajustée au moins une bague, en ce que ladite bague (ou la bague la plus extérieure, s 'il y a plusieurs bagnes) coulisse avec un léger jeu dans une matrice frettée, et en ce que, à l'intérieur de la matrice est disposé un ensemble constitué successivement par un contre-poinçon qui glisse dans une bague concentrique, elle-m & e montée avec serrage dans une autre bague concentri- que, la dernière de ces bagues concentriques étant montée avec serrage dans ladite matricez 6.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on prévoit, sur les différentes pièces (poinçon, contre-poinçon, bagues) des chemins d'évacuation pour les résidus de phosphatation et de graissage. 7.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, carac térisé en ce que la bavure qui se forme entre le poinçon et le contre-poinçon peut atre éliminée par un découpage ultérieur, par exemple & l'aide d'une petite presse