Brevet FR2368316A1 — publié le 19780519

La présente invention concerne l'usinage des métaux par déformation, et a notamment pour objet un procédé de réalisation d'un bout étanche sur une ébauche tubulaire. L'invention peut être appliquée à la fabrication de produits creux à symétrie axiale à partir d'ébauches tubulaires, par exemple à la fabrication de la rotule du pistonplongeur d'un basculeur hydraulique de camion-benne, des soutènements hydrauliques, de diverses articulations pour les structures métalliques, des organes télescopiques articulés. On connaît un procédé de réalisation d'un bout étanche sur une ébauche tubulaire, suivant lequel on introduit un mandrin cylindrique à l'intérieur de l'ébauche. Le bout du tube est repoussé par une molette qui, en se déplaçant sous pression, conforme le tube au mandrin. Une fois achevé le repoussage du bout de l'ébauche, le mandrin est extrait de la pièce. Ce procédé présente une série d'inconvénients, Par exemple, l'épaisseur de paroi de l'ébauche dans ses diverses sections est irrégulière. D'autre part, pour que le bout du tube soit étanche, il faut une opération supplémentaire de soudage. Le procédé est peu productif, car le repoussage du bout est réalisé par la molette en un grand nombre de passes successives de rétreinte. Par le procédé indiqué on façonne des tubes à faible épaisseur de paroi, car pour le repoussage d'ébauches tubulaires à forte épaisseur de paroi il faut que la molette soit pressée sur le métal avec un effort considérable. Dans le procédé appliqué à l'heure actuelle pour réaliser un bout étanche sur une ébauche tubulaire, on soude au tube une tête sphérique matricée au préalable. Ce procédé présente une série d'inconvénients. Notamment, il est nécessaire de matricer au préalable une ébauche sphérique, ce qui implique le recours à un équipement spécial, l'étude et la fabrication d'un outillage spécial; les ébauches matricées doivent entre transportées jusqu'au poste d'assemblage, ce qui implique des frais de manutention et de stockage des ébauches. Ensuite, les ébauches matricées sont usinées et soudées au tube usiné. L'exécution de toutes ces opérations requiert plusieurs machines-outils travaillant par enlèvement de métal, ainsi que des ouvriers qualifiés. Ce second procédé connu est peu productif, car il requiert de grandes dépenses de temps pour obtenir en définitive une tête sphérique sur l'ébauche. En outre, la tête sphérique est réalisée entièrement métallique, ce qui influe notablement sur le poids du produit et entrain d'importants excès de consommation de métal. On connaît un procédé de réalisation d'un bout étanche creux sur une ébauche tubulaire par génération. Ce procédé consiste à animer l'ébauche tubulaire, dont le bout est chauffé jusqu'à la température de forgeage, d'un mouvement de rotation autour de son axe. Perpendiculairement à l'axe de rotation de l'ébauche on fait déplacer un outil formeur. L'outil est réalisé de telle façon que ses sections successives assurent le passage progressif de la forme initiale de l'ébauche à la forme prescrite. Au cours de l'interaction entre la pièce et l'outil déplacé tangentiellement, le bout de l'ébauche subit la déformation. Toutefois, ce procédé connu ne permet pas d'obtenir des produits à bout étanche de forme plus compliquée, par exemple des pistons-plongeurs à bout sphérique étanche. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients des procédés connus de réalisation d'un bout étanche sur une ébauche tubulaire. On s'est proposé, à cet effet, de créer un procédé de réalisation d'un bout étanche sur une ébauche tubulaire, qui permettrait d'obtenir sur le bout de l'ébauche tubulaire des sphères creuses de diamètre plus petit que celui de l'ébauche. La solution consiste en ce que, dans le procédé de réalisation d'un bout étanche sur une ébauche tubulaire par génération successive, au moyen d'un outil frottant calibré, du bout de l'ébauche tubulaire chauffé jusqu'à la température de forgeage, d'après l'invention le bout de l'ébauche tubulaire chauffé jusqu'à la température de forgeage est rétreint jusqu'à obtention d'une portion cylindrique de diamètre égal à celui de la sphère à obtenir, puis, sur la portion ainsi rétreinte, on façonne par génération un bout hémisphérique étanche, après quoi on façonne par génération un étranglement Jusqu'à obtention d'une sphère, la génération de l'étranglement étant effectuée à partir de la ligne de raccordement de l'hémisphère avec la portion rétreinte cylindrique, en progressant le long de la génératrice extérieure de la sphère, vers la partie principale de l'ébauche tubulaire, jusqu'a obtention d'un col de raccordement de diamètre prescrit. La rétreinte du bout de l'ébauche tubulaire permet de réduire le diamètre de l'ébauche, sur la longueur nécessaire au façonnage ultérieur, Jusqu'à un diamètre égal au diamètre de la sphère à obtenir. Le façonnage par génération du bout rétreint de l'ébauche tubulaire permet d'obtenir sur l'ébauche un bout hémisphérique à joint étanche. Le façonnage par génération de l'étranglement en progressant le long de la génératrice de la sphere sur la portion rétreinte dans le sens indiqué, assure une distribution uniforme des déformations et des efforts pendant la réalisation de la partie hémisphérique entre la ligne de raccordement de l'hémisphère du bout et la portion cylindrique. En définitive, on obtient une sphère au bout de l'ébauche tubulaire. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par la description d'un exemple de réalisation concret mais non limitatif et par des dessins dans lesquels - La figure 1 représente la position relative du bout de l'ébauche tubulaire et de l'outil frottant lors de la rétreinte du bout de l'ébauche; - La figure 2 représente le bout rétreint de l'ébauche avec un hémisphère façonné par génération; - La figure 3 représente le'bout de l'ébauche tubulaire avec une sphère façonnée par génération. Le procédé proposé de réalisation d'un bout étanche sur une ébauche tubulaire consiste en ce qui suit. On chauffe le bout 1 (figure 1) de l'ébauche tubulaire 2 Jusqu'à la température de forgeage, c'est-à-dire jusqu'à une température permettant la déformation plastique du métal et déterminée selon la nuance de l'acier. On serre l'ébauche tubulaire 2, par exemple, dans le mandrin d'un tour (non représenté) et on la fait tourner autour de son axe à une vitesse de 400 à 800 tr/mn, choisie selon l'épaisseur de sa paroi, ainsi que selon la vitesse de refroidissement du bout chauffé. Au cours du façonnage, la température de chauffage de l'ébauche tubulaire ne doit pas descendre à une valeur inférieure à la température de forgeage. Ensuite on imprime un mouvement de translation à l'outil 3 ayant une surface constituée successivement par une portion de formage et une portion de calibrage. Le mouvement imprimé à l'outil est perpendiculaire à l'axe de l'ébauche 1, de sorte que l'outil, durant son déplacement, entre en contact avec l'ébauche tubulaire 1 chauffée et la déforme. Ensuite on rétreint le bout 1 de l'ébauche tubulaire 2, portée à la température de chauffage, sur la longueur nécessaire au façonnage, qui doit être suffisante pour la réalisation de la sphère. La rétreinte permet de diminuer le diamètre du tube 2 Jusqu'à une valeur égale au diamètre de la sphère à obtenir. Puis on forme par génération l'hémisphère 5 (figure 2) sur le bout 1 de la partie rétreinte 4 de l'ébauche tubulaire 2, en obtenant ainsi sur ladite ébauche un bout étanche. Ensuite on forme par génération un étranglement, jusqu'à obtention de la sphère (figure 3). On exécute la génération de l'étranglement en commençant à la ligne "K" de raccordement de l'hémisphère à la partie cylindrique rétreinte 4 du bout 1 à façonner sur l'ébauche tubulaire 2, et en progressant le long de la génératrice extérieure de la sphère, vers la partie principale de l'ébauche tubulaire 2 (vers la ligne "M") jusqu'à obtention d'un col 6 de raccordement de diamètre requis. L'étranglement est réalisé dans l'ordre indiqué afin d'assurer une répartition uniforme de la déformation du métal le long de la génératrice extérieure de la sphère, compte tenu de l'abaissement de la stabilité de l'ébauche 2, dû à la diminution de son diamètre à l'étranglement. C'est pourquoi on commence la génération de l'étranglement à partir de la section ayant le plus grand module de résistance, ctest-à-dire à partir de la ligne "K", et exécutée en progressant vers la section ayant le plus petit module de résistance, ctest-à-dire vers la ligne "M". La réalisation de l'étranglement dans l'ordre inverse provoquerait la destruction de l'ébauche tubulaire et l'arrachement de la sphère à la partie principale sous l'effet de la poussée axiale apparaissant au contact outil-ébauche. Le procédé décrit peut trouver de nombreuses applications dans la fabrication des soutènements hydrauliques, des pistons-plongeurs creux pour les basculeurs hydrauliques télescopiques des camions-bennes, des rotules pour les articulations, etc... Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné 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. REVENDICATIONS 1 - Procédé de réalisation d'un bout étanche sur une ébauche tubulaire par génération successive, au moyen d'un outil frottant calibré, du bout de l'ébauche tubulaire chauffé Jusqu'à la température de forgeage, caractérisé en ce que le bout de ébauche tubulaire chauffé Jusqu'à la température de forgeage est rétreint jusqu'à obtention d'une portion cylindrique de diamètre égal à celui de la sphère à obtenir, puis, sur la partie rétreinte de l'ébauche tubulaire, on façonne par génération un bout hémisphérique étanche, après quoi on façonne par génération un étranglement jusqu'à obtention d'une sphère, la génération de l'étranglement étant effectuée à partir de la ligne de raccordement de lthémisphère avec la portion rétreinte cylindrique, en progressant le long de la génératrice extérieure de la sphère, vers la partie principale de l'ébauche tubulaire, Jusqu'à obtention d'un col de raccordement de diamètre prescrit. 2 - Les pièces ou produits fabriqués à partir d'ébauches tubulaires, caractérisés en ce qu'ils sont traités conformément au procédé faisant l'objet de la revendication 1.