Brevet FR2424776A1 — publié le 19791130

L'invention concerne le matériel pour le travail des métaux par déformation et a notamment pour objet un marteau à explosion à grande vitesse de déplacement de l'outil. Elle peut être utilisée avec succès pour la fabrication de pièces de différentes dimensions, dans une large gamme par exemple d'aubes de compresseurs et de turbines. On connait largement des marteaux à explosion à grande vitesse de déplacement de ltoutil,dans la boite fixe desquels est monté un cadre de force portant un outil inférieur dans lequel est placée une ébauche, ainsi que, disposés à sa partie supérieure, un piston sur la tige duquel est fixé un outil supérieur coaxialement à l'outil inférieur, et un dispositif de mise à feu se trouvant au-dessus du piston de manière que l'enceinte au-dessus du piston serve de chambre d'explosion. Dans ces marteaux connus, le dispositif de mise à feu est réalisé de la manière exposée ci-après. A la partie supérieure du cadre de force est fixée rigidement une douille dans laquelle est placée une cartouche avec une charge de poudre et une capsule d'allumage de cette charge. La cartouche est enfermée dans la douille à l'aide d'un dispositif à coin. Au-dessus de la cartouche est disposé un mécanisme de mise à feu, pour le perçage de la capsule d'allumage et pour l'inflammation de la charge de poudre dans la cartouche. Le dispositif de mise à feu est doté d'un chargeur pour les cartouches. Afin de créer des conditions optimales pour la fabrication de pièces dihaute qualité, il faut communiquer à l'outil supérieur une vitesse et une énergie d'impact prédéterminées. Ces valeurs dépendent de la solidité et de la plasticité du matériau de l'ébauche à travailler, ainsi que de la forme et des dimensions de la pièce. L'énergie d'impact nécessaire pour la vitesse de percussion donnée peut être obtenue par un choix approprié de la grandeur de la charge de poudre et du volume de la chambre d'explosion. Toutefois, dans les marteaux connus, il n'est pratiquement pas possible de modifier notablement la grandeur de la charge, du fait que la cartouche a des dimensions tout à fait déterminées. Le changement des dimensions de la cartouche pour la modification de la grandeur de la charge rend nécessaire le remplacement d'une série de pièces et d'ensembles du dispositif de mise à feu, par exemple de la douille, du dispositif à coin, du chargeur de cartouches. De la sorte, les marteaux connus sont spécialisés conformément aux dimensions-types des ébauches, ctest-à-dire que les possibilités technologiques de chaque marteau considéré séparément sont limitées. De plus, l'augmentation de l'humidité de l'air peut provoquer une humidification de la capsule et de la poudre, ce qui aboutit au non fonctionnement du dispositif de mise à feu et n'assure pas la fiabilité de fonctionnement du marteau au cours de son exploitation. Pour l'introduction de la poudre dans les cartouches on fait appel à des bourres qui, après la combustion de la poudre restent dans la chambre dtexplosion et la polluent. L'élimination des bourres présente une certaine difficulté. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients indiqués. On s'est donc proposé de mettre au point un marteau à explosion à grande vitesse de déplacement de l'outil dont le dispositif de mise à feu serait conçu pour permettre de modifier dans de larges limites la valeur de l'énergie d'impact permettant ainsi d'élargir notablement les possibilités technologiques du marteau, ainsi que d'augmenter la fiabilité du marteau au cours de son exploitation. Ce problème est résolu du fait que dans un marteau à explosion à grande vitesse de déplacement de l'outil, dans le bâti fixe duquel est monté un cadre de force portant un outil inférieur dans lequel est placée une ébauche, et, disposés à sa partie supérieure, un piston sur la tige duquel est fixé un outil supérieur disposé coaxialement à l'outil inférieur et un dispositif de mise à feu placé au-dessus du piston de manière que l'enceinte au-dessus du piston serve de chambre d'explosion, suivant l'invention le dispositif de mise à feu possède un corps creux sous forme d'un boîtier disposé de manière qu'il puisse réaliser des déplacements axiaux de positionnement, la face en bout ouverte dudit corps délimitant une chambre d'explosion munie d'un allumeur de charge explosive, tandis que dans l'enceinte du bottier est placé un clapet antiretour mettant en communication cette enceinte avec la chambre d'explosion pour l'introduction dans la chambre d'explosion d'un explosif amené par l'intermédiaire d'une conduite, et fermant cette chambre au cours de l'explosion résultant de l'application d'une tension électrique audit allumeur. Une telle solution technique permet de modifier le volume de la chambre d'explosion et d'amener l'explosif pulvérulent directement dans la chambre d'explosion, ce qui donne la possibilité de varier dans de larges limites la grandeur de la charge et de modifier par conséquent dans de larges limites la valeur de l'énergie cinétique communiquée à l'outil supérieur pour assurer une énergie d'impact de valeur voulue. On assure ainsi la possibilité de fabriquer, sur un seul marteau des pièces de différentes dimensions-types et par conséquent d'élargir notablement les possibilités technologiques du marteau. La présence de l'allumeur dans la chambre d'explosion garantit l'inflammation de l'explosif et assure par conséquent la fiabilité du marteau en exploitation. Il est avantageux que le clapet soit réalisé sous forme d'une tige coaxiale au corps et dont l'une des extrémités traverse un orifice pratiqué dans le fond dudit corps, et, que son autre extrémité ait une tête conique formant, avec un chanfrein ménagé sur ladite face en bout ouverte dudit corps, un jeu annulaire mettant en communication l'enceinte avec la chambre d'explosion fermée lors de la montée de la tige. Il est aussi avantageux, pour la mise en communication de l'enceinte du corps avec la conduite d'amenée de l'explosif pulvérulent, de réaliser dans la paroi dudit corps, à proximité de son fond, un trou débouchant dirigé suivant une tangente à la surface cylindrique intérieure dudit corps, le profil de ladite enceinte vue en section axiale ayant une forme étagée, et la partie dudit profil, qui est située à proximité du fond dudit corps ayant un diamètre notablement supérieur à celui de sa partie se trouvant à proximité de la face en bout ouverte dudit corps. Une telle solution technique assure un tourbillonnement du flux d'explosif pulvérulent dans l'enceinte et sa séparation du gaz, car les particules d'explosif par exemple de poudre, sont projetées contre la paroi du corps et tombent par gravité. Suivant ltinvention, la tige comporte dans son extrémité passant à travers le trou du fond du corps un orifice axial et un orifice radial reliés entre eux, mettant en communication l'enceinte du corps avec l'atmosphère et pour évacuer de ladite enceinte le gaz servant à introduire l'explosif dans l'enceinte, ét les produits de combustion de l'explosif. La description qui va suivre concerne un exemple concret mais non limitatif de réalisation de l'invention, illustré par le dessin annexé dont la figure unique est une vue schématique en coupe verticale du marteau à explosion conforme à l'invention. Le marteau à explosion à grand déplacement de l'outil comporte un bâti immobile 1 fixé rigidement sur une fondation (non représentée). Le bati 1 possède un guidage 2 dans lequel est monté, d'une manière connue, un cadre de force 3. La partie inférieure du cadre de force 3 porte un outil inférieur 4 dans lequel est placée une ébauche 5. La partie supérieure du cadre de force 3 comprend une enceinte cylindrique dans laquelle est monté un piston 6 (comme montré sur le dessin) formant dans cette enceinte une enceinte 7 située au-dessus du piston et une enceinte 8 située sous lé piston. Le piston 6 est muni d'une tige 9 portant un outil supérieur 10 à son extrémité libre. L'outil supérieur 10 est disposé coaxialement à l'outil inférieur 4. L'enceinte 8 située sous le piston est reliée à une conduite 12 par l'intermédiaire d'un trou 11 pour son remplissage en gaz sous pression et pour le maintien du piston 6 avec la tige 9 et l'outil supérieur 10 en position initiale, c'est-à- dire extrême supérieure. Dans la partie supérieure du cadre de force 3, au-dessus du piston 6, est monté un dispositif de mise à feu 13, de sorte que l'enceinte 7, situee au-dessus du piston serve de chambre d'explosion 7a. Le dispositif de mise à feu 13 comporte un corps 14 réalisé sous forme d'un bottier. Le corps 14 est monté mobile dans le cadre de force 3 en étant assemblé à celui-ci par un filetage permettant son déplacement axial en vue de son positionnement. Par son extrémité ouverte, le corps 14 est orienté vers la chambre d'explosion 7a, en la limitant d'en haut.Un chanfrein intérieur 15 est pratiqué à l'extrémité ouverte du corps 14. Le profil de l'enceinte 16 du corps 14, vue en section axiale, a une forme étagée. Le diamètre de la partie de ce profil qui est adjacente au fond du corps 14 est sensiblement plus grand que celui de sa partie adjacente à la face en bout ouverte du corps 14 (comme montré sur le dessin). La surface de transition de la partie de plus grand diamètre à la partie de plus petit diamètre est conique, l'angle du cOne n'étant pas supérieur à 900. Le dispositif de mise à feu 13 est doté d'un clapet anti-retour 17. Le clapet anti-retour 17 est exécuté sous forme d'une tige 18 comportant à son extrémité une tête conique 19. La tige 18 est placée dans l'encéinte 16, coaxialement au corps 14, de sorte que la tête 19 entre en contact par sa surface conique avec le chanfrein 15. La surface conique de la tête 19 et le chanfrein 15 du corps 14 ont un même angle d'inclinaison vers l'axe de la tige 18, et leurs surfaces sont rodées entre elles. Dans le fond du corps 14 est pratiqué un orifice central, traversé par l'autre extrémité de la tige 18. La tige 18 est montée avec la possibilité de déplacements axiaux à l'aide d'ùne commande 20 d'un type approprié connu en soi. La commande 20 est montée sur le corps 14 comme montré sur le dessin. En position extrême inférieure de la tige 18 il se forme entre sa tête conique 19 et le chanfrein intérieur 15 du corps 14 un jeu 21 pour la mise en communication de l'enceinte 16 avec la chambre d'explosion 7a. Dans la paroi du corps 14, à proximité de son fond, est pratiqué un trou débouchant 22 disposé tangentiellement à la surface cylindrique de l'enceinte 16. Le trou 22 relie enceinte 17 à la conduite 23 d'amenée de l'explosif pulvérulent, par exemple de la poudre. Dans le cadre de force 3, au-dessus du piston 6 en position extrême supérieure (comme montré sur le dessin) est monte un allumeur électrique 24 pour l'inflammation de la poudre. Dans celle des extrémités de la tige 18, qui traverse le fond du corps 14, sont pratiqués un orifice axial 25 et un orifice radial 26, reliés entre eux, comme montré sur le dessin. Les orifices 25 et 26 servent à évacuer à l'atmosphère le gaz comprimé utilisé pour l'amenée de la poudre dans la chambre d'explosion 7a. En outre, les orifices 25 et 26 servent à évacuer les produits de combustion de la poudre. Le marteau à explosion à grande vitesse fonctionne de la manière décrite ci-après. En position initiale, le piston 6, dont sont solidaires la tige 9 et l'outil supérieur 10 fixé sur la tige 9, occupe sa position extrême supérieure sous l'action de la pression du gaz comprimé dans l'enceinte 8 située sous le piston et communiquant constamment avec la conduite à gaz 12. On fait descendre la tige 18 à l'aide de la commande 20, en ouvrant ainsi le clapet anti-retour 17 et en formant le jeu annulaire 21 entre la tête conique 19 du clapet 17 et le chanfrein intérieur 15 du corps 14. Une portion de poudre amenée à travers la conduite 23 par le gaz comprimé arrive dans l'enceinte 16 à travers l'orifice 22. Le courant de gaz comprimé contenant la poudre se déplace dans r enceinte 16 tangentielle- ment à sa surface cylindrique, ce qui lui imprime un mouvement tourbillonnaire. Les particules de poudre, plus lourdes que le gaz, sont projetées par les forces centrifuges sur la paroi du corps 14 et tombent sous l'effet de leur propre poids. A travers le jeu 21, la poudre arrive dans la chambre d'explosion 7a. Par les orifices 25 et 26 de l'extrémité de la tige 18, le gaz comprimé s'échappe à l'atmosphère. A la fin de l'amenée de la portion de poudre dans la chambre d'explosion 7a, on enclenche la commande 20. On fait monter la tige 18 jusqu'à sa position extrême supérieure, en fermant ainsi le jeu 21. La tête conique 19 s'applique étroitement contre la surface du chanfrein 15, fermant ainsi la chambre d'explosion 7a. Ensuite, on place l'ébauche 5, préalablement chauffée, dans l'outil inférieur 40 On met sous tension l'allumeur électrique 24, qui enflamme la poudre. Il se produit une explosion. Les gaz de combustion qui se sont formés dans l'enceinte 16 agissent sur la face supérieure du piston 6. Sous l'action des gaz de combustion, le piston 6 se déplace avec~la tige 9 et l'outil supérieur 10 vers l'ébauche 5. L'outil supérieur 10 déforme l'ébauche 5 et s'arrête dans sa position extrême inférieure. On inverse la marche de la commande 20 pour abaisser la tige 18, en ouvrant ainsi le clapet 17. De la chambre d'explosion 7a, les produits de combustion de la poudre s'échappent à l'atmosphère en passant par l'enceinte 16 et les orifices 25 et 26. La pression dans la chambre d'explosion 7a diminue. Sous l'action de la pression du gaz comprimé dans l'enceinte 8 située sous le piston et communiquant constamment avec la conduite 12, le piston 6 monte avec la tige 9 et l'outil supérieur 10 jusqu'à sa position extrême supérieure. On retire la pièce finie de l'outil inférieur 4. Le cycle de travail du marteau est terminé. Le cycle suivant se déroule de la même façon. Pour modifier la grandeur de la charge de poudre, il faut changer le volume de la chambre d'explosion 7a. Dans ce but, on visse ou on dévisse le corps 14 dans l'orifice taraudé du cadre de force 3, en diminuant ou en augmentant ainsi le volume de la chambre d'explosion 7a. 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. R E Y E N D I C A T I O N S 1.- marteau à explosion à grande vitesse de déplacement de l'outil, du type comportant un bâti fixe dans lequel est monté un cadre de force portant un outil inférieur recevant l'ébauche à travailler et, disposés dans la partie supérieure duaii cadre, un piston sur la tige duquel est fixé un outil supérieur coaxialement à l'outil inférieur et un dispositif de mise à feu placé au-dessus du piston, de manière que l'enceinte située au-dessus du piston serve de chambre d'explosion, caractérisé en ce que le dispositif de mise à feu possède un corps creux sous forme d'un bolier à position réglable par déplacement axial et dont la face en bout inférieure ouverte délimite la partie supérieure de la chambre d'explosion, ladite chambre étant équipée d'un moyen d'allumage de l'explosif, tandis que dans l'enceinte dudit boîtier est placé un clapet anti-retour mettant en communication cette enceinte avec ladite chambre d'explosion pour permettre l'introduction dans celle-ci de l'explosif arrivant par une conduite, ledit clapet antiretour fermant ladite chambre lors de l'explosion résultant de l'application d'une tension électrique audit moyen d'allumage 2.- Marteau à explosion conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le clapet anti-retour est exécuté sous forme d'une tige montée mobile dans le corps creux précité, coaxialement à celui-ci, et dont l'une des extrémités traverse un orifice ménagé dans le fond dudit corps creux, tandis que son autre extrémité possède une tête conique formant avec un chanfrein à l'extrémité de l'ouverture de la face inférieure ouverte précitée dudit corps creux, un Jeu annulaire mettant en communication l'enceinte de ce dernier avec la chambre d'explosion et qui est fermé quand ladite tige occupe sa position extrême supérieure. 3.- Marteau à explosion conformé à l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'enceinte dudit corps creux communique avec la conduite d'amenée de l'explosif pulvérulent par l'intermédiaire d'un trou débouchant pratiqué dans la paroi dudit corps creux à proximité de son fond, et orienté suivant une tangente à la surface cylindrique intérieure dudit corps creux, le profil de ladite enceinte du boîtier, vue en section axiale, ayant une forme étagée et le diamètre de la partie de ce profil qui est adjacente au fond du corps creux étant notablement supérieur à celui de sa partie adjacente à la face en bout ouverte précitée dudit corps creux. 4.- Marteau à explosion conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans celle des extrémités de la tige précitée qui traverse l'orifice du fond du corps creux sont pratiqués un orifice axial et un orifice radial reliés entre eux en mettant en communication l'enceinte du corps creux avec l'atmosphère.