Brevet FR2383725A1 — publié le 19781013

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour forger des pièces et, plus particulièrement, un procédé et un dispositif de forgeage par roulage perfectionné. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 2.766.645 ayant pour titre "Gap Rolling Method" du 16 octobre 1956 délivré au nom de Charles A. Nichols et autres, et le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 2.939.350 ayant pour titre "Metal Working" du 7 juin 1960, délivré au nom de Charles A. Nichols et autres, illustrent et décrivent chacun un dispositif de forgeage par roulage. Un tel dispositif est particulièrement utile pour le forgeage des pièces de précision, telles que des aubes de turbine ou pièces analogues. Le dispositif de ce type comprend une paire de matrices de forgeage, chaque matrice étant supportée de façon a pouvoir pivoter autour d'un axe pendant l'opération de forgeage.Les matrices de forgeage sont normalement ramenées à leur position d'ouverture par un mécanisme à force relativement faible, tel que des contrepoids, comme cela est décrit dans le brevet nO 2.939.350, ou par des vérins pneumatiques de force relativement faible. Cependant, dans le cas des matériaux à réduction importante, l'élasticité du matériau des matrices, qui sont aussi comprimées pendant le processus de forgeage,et~la déformation inhérente du dispositif de support des matrices créent une force suffisante pour éviter le retour des matrices. Bien que des mécanisme de retour à force plus grande puissent être utilisés pour surmonter cette difficulté, une telle utilisation peut se traduire par une détérioration du dispositif. La présente invention a par conséquent pour principal objet de prévoir un procédé et un dispositif de forgeage perfectionnés qui permettent un déblocage convenable des matrices de forgeage à l'issue de l'opération de forgeage. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un procédé et un dispositif de forgeage par roulage perfectionnés dans lesquels la position des matrices est modifiée à l'issue du cycle de forgeage de façon à faciliter le mouvement de retour. La présente invention concerne un procédé de forgeage de pièces dans une paire de matrices de forgeage dans lequel les matrices sont mobiles l'une par rapport à l'autre entre une position d'ouverture, dans laquelle la pièce à forger peut être placée entre les matrices, et une position de forgeage dans laquelle les matrices viennent en contact avec la pièce pour la forger.Selon une caractéristi que de la présente invention le procédé comprend les étapes d'insertion d'une pièce à forger entre les matrices lorsque celles-ci sont dans leur position d'ouverture, d'actionnement du moyen d'entraînement pour déplacer les matrices entre leur position d'ouverture et leur position de forgeage pour forger la pièce se trouvant entre elles, et les étapes de régler, -prealablement, les matrices l'une par rapport à l'autre en fonction de la réduction requise pour la pièce à forger et d'agir sur les moyens de réglage après l'étape de forgeage pour amener les matrice:: dans une position de déblocage où elles sont suffisamment distantes pour que soit réduite la force exercée sur elles résultant de leur élasticité propre et de celle de leur support, puis d'actionner les moyens d'entrainement pour ramener les matrices de cette position de dé blocage vers leur position d'ouverture. Le procédé selon la présente invention est prévu pour être utilisé dans un dispositif permettant son application. Le dispositif comprend des moyens de réglage pour régler la position de l'un des axes de pivotement par rapport à l'autre axe de pivotement et des moyens de déblocage agissant sur ces moyens de réglage dans une direction pour augmenter la distance entre les axes de pivotement lorsque les moyens d'entraînement ont amené les moyens de support de matrices dans leur position de forgeage, préalablement à la mise en oeuvre des moyens de retour, afin de relacher la force exercée sur la pièce forgée, et pour déplacer les moyens de réglage dans une direction pour ramener la dis tance entre les axes de pivotement à sa valeur initiale après que les moyens de retour ont ramené les moyens de support de matrice dans leur position d'ouverture avant la mise en oeuvre des moyens d'entraînement. La présente invention sera bien comprise à la lecture de 1 description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels La figu,re 1 est une vue en élévation de coté d'une partie d'un dispositif de forgeage par roulage selon la présente invention ; La figure 2 est une vue en coupe prise le long de la ligne 2-2 de la figure 1 et represent le sqNzt de l'une des matrices de forgeage et sa moyen de déblocage La figure 3 est une vue en coupe prise le long de la ligne 3-3 de la figure 1 et représentant le mécanisme de distribution et le mécanisme d'entraînement des matrices de forgeage La figure 4 est une vue en coupe prise le long de la ligne @@@@@ @@@@@@ @ @@ @@@@@@@@@@ @@ @@@ @@@@@@@ @@ @@@@@@@@@ @@@@ @@@ dispositif de support Les figures 5 à 7 sont des vues en élévation de côté semblable en partie à la figure 1, mais à une plus petite échelle, représentant la sequence des opérations, la figure 5 représentant le dispositif au commencement de I'oik;- ration de forgeage, la figure 6 le représentant à la fin de l'opération de forgeage et avant l'opération de déblocage, et la figure 7 représentant les matrices dans leur position de déblocage. Le numéro de référence 11 indique généralement un dispositif forgeage selon la présente invention. Ce dispositif de forgeage 11 est prévu pour être utilisé en conjonction avec une machine outil du type presse comportant un piston plongeur supérieur qui n'est représenté qu n partie et qui a pour référence 12. Situé au-dessous du piston supérieur 12 et supporté par le socle de la presse (non représentée) se trouve un châssis de matrice, représenté généralement par la référence 13. Une Fai- re de matrices de roulage 14 et 15 est supportée de façon à être animé d'un mouvement de pivotement, d'une manière qui sera décrite, par le châssis 13 pour le forgeage par roulage d'une pièce entre les surfaces forgeage respectives. Le piston 12 supporte un bloc en métal durci 16 qui présente surface inférieure d'entraînement 17 venant en contact avec les surface complémentaires 18 et.19 des organes d'entraînement 21 et 22, respectitL ment. Placées sur les côtés opposés de la surface de bloc 17 se trouve des paires d'engrenages de distribution à crémaillère 23 et 24. Les engrenages de distribution 23 coopèrent avec une pairle d'engrenages de l,s- tribution 25 fixée à l'organe d'entraînement 21 sur les côtés opposés sa surface 18. De même, les engrenages de distribution 24 coopèrent a des engrenages de distribution en forme d'arc 26 fixés à l'organe d'entraînement 22 sur les côtés opposés de la surface 19. Les engrenages distribution 23, 25 et 24, 26 coopèrent pour régler le déroulement du fonctionnement des matrices de forgeage 14 et 15, comme cela sera décor Cependant, les forces d'entraînement réelles sont transmises par l'in ^ médiaire des surfaces 17, 18 et 17, 19. Les organes d'entraînement 21 et 22 comportent des parties à came généralement cylindriques 27 et 28 à leurs surfaces inférieures TeS- pectives, qui sont reçues dans des retraits appropriés 29 et 31 forméE dans les matrices 14 et 15, respectivement. Les matrices 14 et 15 sont chacune fixées aux supports de matrices respec tifs 32 et 33 de toute manière convenable. Les supports de matrice 32 et 33 comportent chacun des alésages cylindriques 34 et 35 pour permettre le pivotement autour des arbres 36 et 37 respectivement, lesquels peuvent être réglés dans le chassies de matrice 13 d'une fa çon qui sera maintenant décrite. Si l'on se réfère plus particulièrement à la figure 2, le châssis de matrice 13 comporte une paire d'alésages alignés et distants l'un de l'autre 41 et 42, qui sont séparés par une cavité 43. Le support de matrice 33 est positionné à l'intérieur de cette dernière cavité 43. L'arbre 37 comporte une paire de parties cylindriques alignées 44 et 45, qui sont montées dans les parties du châssis de matrice 41 et 42, respectivement. Entre les parties d'arbre 44 et 45 se trouve une autre partie cylindrique 46. C'est cette partie cylindrique 46 qui est reçue à l'intérieur de l'alésage du support de matrice 35. Cependant, la partie cylindrique 46 est disposée excentriquement par rapport aux parties 44 et 45, grâce à quoi la rotation de l'arbre 37 dans le châssis de matrice 13 provoquera un réglage de la position transversale du support de matrice 33. Si l'on se réfère maintenant aux autres figures, l'arbre 36 du support de matrice 32 a la même construction que I'arbre 37 qui vient d'être décrit. C'est-à-dire que l'arbre 36 est construit d'une façon telle que sa rotation aura pour effet un réglage transversal du support de matrice 32. De façon à maintenir l'arbre 36 dans la position de réglage, il comporte une extrémité carrée 51 qui est reçue dans une fente allongée rectangulaire 52 pratiquée dans une plc que indicatrice graduée 53. La plaque 53 est fixée axialement à l'a bre 36 au moyen de vis à tête creuse.La plaque 53 comporte une paire de fentes en forme d'arc 55 et 56 à travers lesquelles passent les vis à tête creuse 57, vis qui sont fixées au châssis de matrice 13. En desserrant les vis 57 et en faisant tourner la plaque indicatrice 53, la position angulaire de l'arbre 36 peut être établie et la position transversale de la matrice 14 réglée. Un dispositif indicateur semblable est également prévu sur l'arbre 37, qui ne sera pas décrit de nouveau, permettant un réglage initial de la distance entre les matrices 14 et 15. Ce réglage initial établit l'importance de la réduction qui se produira pendant le fonctionnement de l'ensemble 11. On a trouvé que, avec des réductions extrêmement élevées, le relevage des matrices 14 et 15 était difficile. Les matrices 14 et 15 sont relevées par des vérins pneumatiques (non représentés) qui leur sont accouplés par des organes de transmission souples (également non représentés). Le relevage est empêché par la force élastique exercée par la déformation des matrices 14 et 15, de leur support 32 et 33,des arbres 36 et 37 et du châssis de matrice 13, se produisant pendant des réductions importantes. Le mécanisme qui sera maintenant décrit provoque un relevage initial de la matrice 15 defaçonà éliminer cette pression élastique et à faciliter le relevage des matrices. Comme dans le cas de l'arbre 36, l'arbre 37 comporte une partie 58 à extrémité carrée qui est reçue dans sa plaque indicatrice respective 59. La partie à extrémité carrée 58 est également reçue dans une entaille carrée 61 formée dans un levier 62. Le levier 62 est fixé à l'extrémité de l'arbre 58 au moyen d'une plaque 63 elle-même fixée au levier 62 de toute manière connue, et qui recouvre l'entaille 61. Le levier 62 peut être aussi fixé à l'arbre 36 au moyen de vis à tête creuse 64. L'extrémité supérieure du levier 62 bifurque et un axe de pivotement 65 relie le levier 62 à un tourniquet 66 qui, à son tour, pivote autour de la tige d'unvérin pneumatique 67. Le fonctionnement du vérin 67 provoque la rotation du levier 62 et par conséquent de l'arbre 36. La course maximum de ce déplacement est limitée par contact d'une butée réglable 68, placée à l'extrémité inférieure du levier 62, avec une butée fixe 69 qui est fixée au châssis de matrice 13. Fonctionnement Le fonctionnement du dispositif 11 est le mieux compris lorsque l'on se réfère aux figures 5 à 7. La figure 5 représente le dispositif dans la position de relevage, où les matrices 14 et 15 se trouvent dans cette position de relevage et ou une pièce (non représentée) peut être placée entre les surfaces de formage respectives des matrices 14 et 15. La position angulaire des arbres 36 et 37 aura été réglée par rotation des plaques indicatrices 53 et 59 de fa çon à obtenir le degré de réduction souhaité.En même temps, le vé- rin 67 se trouvera dans la position de détente, à laquelle le levier 62 aura tourné dans le sens inverse des aiguilles d'une montre pour amener la butée réglable 68 en contact avec la butée fixe 69 et obte nir une valeur minimum de la distance séparant les centres des parties excentriques des arbres 36 et 37 dans les limites permises. Lorsque la pièce est insérée entre les matrices 14 et 15, la presse est actionnée, de sorte que le piston 12 se déplace vers le bas. Cette force dirigée vers le bas est exercée à partir du bloc 16 par l'intermédiaire des organes d'entraînement 21 et 22 et provoque le- pivotement des supports de matrice 32 et 33 et des matrices 14 et 15 dans la position représentée dans la figure 6. Comme on le remarquera, les engrenages de distribution 23, 25 et 24, 26 assurent la synchronisation des mouvements de pivotement des matrices 14 et 15. Pendant ce mouvement, la pièce est forgée par réduction de sa surface en coupe et tombe de la partie inférieure des matrices 14 et 15. Avec des valeurs de réduction élevés la force élastique exercée sur les flasques 14 et 15 et leur mécanisme de support, comme cela a été dit plus haut, a tendance à retarder le mouvement de retour. De façon à permettre un retour libre par annulation des forces élastiques exercées sur les matrices 14 et 15 et leur support, le vérin 67 est actionné de façon à faire tourner le levier 62 et l'arbre 37 dans le sens des aiguilles d'une montre (figure 7). Cette rotation augmente l'espace entre l'axe des parties excentriques des arbres 36 et 37 et par conséquent éloigne la matrice 15 de la matrice 14 vers une position de relevage. La pression élastique exercée sur les matrices 14 et 15 et leur support est annulée et le relevage au moyen des vérins pneumatiques, comme cela était décrit ci-dessus, est permis vers une position sensiblement semblable à celle représentée dans la figure 5. Cependant, à ce moment-là, les arbres 36 et 37 sont encore déplacés par le mécanisme de déblocage, puisque le vérin 67 est encore dans la position représentée dans la figure 7. Dans la phase finale de fonctionnement, le vérin 67 est actionné de façon à faire fourner le levier 62 et l'arbre 37 et les ramener dans la position de repos représentée dans la figure 5 et correspondant à l'amorce d'un nouveau cycle. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à lthom- me de l'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé de forgeage par roulage de pièces entre une paire matrices forgeage, mobiles l'une par rapport à l'autre entre une pos;tion d'ouverture, où la pièce à forger peut être placée entre elles, et une position de forgeage où elles viennent en contact avec la pièce et la forgent, et dans.lequel sont prévus un moyen d'entraînement pour déplacer les matrices entre les deux positions et des moyens de réglage et de déblocage indépendants moyen d'entraînement pour déplacer les matrices l'une par rapport à l'autre et comprenant les étapes d'insertion d'une pièce à forger entre les matrices lorsque celles-ci sont dans leur pcsition d'ouverture, et d'actionnement du moyen d'entraînement pour déplacer les matrices entre leur position d'ouverture et leur position de forgeage pour forger la pièce se trouvant entre elles, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de régler, préalablement, les matrices l'une par rapport à l'autre en fonction de la réduction requise pour la pièce à forger et d'agir sur les moyens de réglage après l'étape de forgeage pour amener les matrices dans une position de déblocagé où elles sont suffisamment distantes pour que soit réduite la force exercée sur elles résultant de leur élasticité propre et de celle de leur support, puis d'actionner les moyens d'entraînement pour ramener les matrices de cette position de déblocage vers leur position d'ouverture. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, après que le moyen d'entraînement a ramené les matrices dans leur position d'ouverture, l'étape d'agir sur les moyens de réglage pour ramener les matrices de leur position de déblocage à leur position normale avant l'étape de forgeage suivante. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de déblocage déplacent les matrices dans un sens différent de celui du moyen d'entrainement. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les matrices sont supportées de façon à être animées d'un mouvement de pivotement entre leur position d'ouverture et leur position de forgeage. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de réglage fonctionnent pour déplacer l'axe -de pivotement de l'une des matrices afin d'en effectuer le déblocage. 6 - Dispositif de forgeage par roulage de pièces comprenant un premier moyen de support de matrice de forgeage, monté de façon à pouvoir pivoter autour d'un premier -axe de pivotement, un second moyen de support de matrice de forgeage monté de façon à pouvoir pivoter autour d'un second axe de pivotement séparé du premier axe, les moyens de support de matrices étant prévus pour supporter des matrices de forgeage respectives pour forger par roulage une pièce entre les matrices sous l'effet d'un pivotement des moyens de support de matrices autour de leurs axes respectifs, des moyens d'entraînement pour appliquez une force aux moyens de support de matricesautour de leurs axes respectifs entre une position d'ouverture, od la pièce à forger est placée entre les matrices, et une position de-forgeage, des moyens de retour pour ramener les moyens de support de matrices de leur position, et des moyens pour déplacer les moyens de support de matrices l'un par rapport à l'autre, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réglage pour régler la position de l'un des axes de pivotement par rapport à l'autre axe de pivotement et des moyens de déblocage agissant sur ces moyens de réglage dans une direction pour augmenter la distance entre axes de pivotement lorsque les moyens d'entraînement ont amené les moyens de support de matrices dans leur position de forgeage, préalabl ment à la mise en oeuvre -des moyens de retour, afin de relâcher la for ce exercée sur la pièce forgée,et pour déplacer les moyens de reglage dans une direction pour. ramener la distance entre les axes de pivotement à sa valeur initiale après que les moyens de retour ont ramené le moyens de support dematricesdans leur position d'ouverture avant la mise en oeuvre des moyens d'entralnement. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réglage pour chaque axe de pivotement. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de déblocage agissent sur les moyens de réglage d'un seul des moyens de support de matrices. - 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les axes de pivotement sont définis par des arbres excentriques.