Brevet FR2424081A1 — publié le 19791123

La présente invention est relative à un procédé de fabrication par extrusion préférablement à froid de pièces métalliques à saillie latérale. De telles pièces affectent-par exemple la forme d'un godet cylindrique pourvu d'une queue radiale. On sait que les avantages du procédé connu de fabrication par extrusion d'une pièce métallique consiste essentiellement à permettre d'obtenir une grande précision des dimensions qui évite les usinages ultérieurs ou tout au moins tend à les réduire au maximum. En outre l'écrouissage de l'alliage métallique assure une meilleure tenue mécanique de sorte qu'on peut alors utiliser un alliage moins noble et/ou supprimer le traitement thermique. Un tel procédé n'a encore pas pu être utilisé pour exécuter des pièces très dislpmétriques du genre de celles citees plus haut. Jusqu'à présent de telles pièces ont été réalisées par forgeage à chaud au moyen d'outils traditionnels, mais le godet et la queue doivent étre complètement usinés après l'opération de forgeage et il est meme pratiquement nécessaire de faire subir à la pièce un traitement thermique destiné à augmenter sa résistance. On comprend aisément que la succession des opérations ci-dessus augmente considérablement le prix de revient d'une pièce du genre en question. On a déjà proposé de réaliser par extrusion à froid ou à "michaud" des pièces présentant en gros la forme d'une étoile en obtenant les branches selon une technique connue sous le nom de filage latéral et qui consiste à faire s'écouler le métal dans les branches en effectuant une gravure ou déformation dans un lopin placé au centre de la pièce. Bien entendu, la partie centrale définitive peut tre prévue pleine ou creuse. Les outillages permettant la mise en oeuvre de telles pièces sont complexes et onéreux car l'extraction de la pièce obtenue nécessite la présence de plusieurs plans de joint et/ou d'éléments mobiles dans de nombreuses directions. On est en outre limité en ce qui concerne les rapports des sections de la partie centrale et des branches ce qui interdit la fabrication de telles pièces au moyen du procédé en question en dehors de rapports convenables. Enfin, même en restant dans les limites permettant l'utilisation du procédé d'extrusion, certaines formes de pièces présentent des défauts de rormage dts à l'écoulement du métal dans plusieurs directions.L'apparition possible de ces défauts diminue donc encore la plage d'utilisation du procédé d'extrusion à froid ou à "mi-chaud" pour l'ob- tention de pièces fortement ds Emetriques. Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à remédier à ces inconvénients et à permettre la mise en oeuvre d'un procédé d'extrusion à froid ou à "mi-chaud" en vue de la réalisation d'une pièce comportant un godet central et une queue rayonnante. Le procédé suivant l'invention consiste essentiellement : - à prendre un lopin cylindrique ; - à former une tête à l'une des extrémités de ce lopin ; - à écraser la tète perpendiculairement å l'axe qeometri- que du lopin - et à effectuer une opération de filage sur la tète aplatie en vue de former un godet à axe géométrique perpendiculaire à celui du lopin. Suivant une variante, au lieu de prendre un lopin de diamètre correspondant à celui final de la queue de la pièce.à obtenir, on peut en choisir un de diamètre légèrement plus grand de manière que préalablement à l'écrasement de la tête il se produise un rétreint annulaire de la queue susceptible de la calibrer dans des tolérances réduites. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une vue en perspective d'une pièce comportant un godet central et une queue radiale, et qui est destinée à constituer une pipe pour rotule de biellette de direction d'un véhicule automobile. Fig. 2 à 4 illustrent les formes successives prises par le lopin initial lors des premières phases du procédé, Fig. 5 est une coupe transversale partielle d'un outillage destiné à la formation de la tête du lopin. Fig. 6 et 7 sont des vues semblables à celle de fig. 5 mais illustrant les outillages destinés à la réalisation des deux opérations suivantes du procédé suivant l'invention. On a représenté en fig. 1 une pièce I destinée a constituer un élément d'une biellette de direction de véhicule automobile susceptible de coopérer avec une rotule. Cette pièce appelée conswne- ment pipe comprend un godet cylindrique 2 et une queue radiale 3 prévue préférablement cylindrique. Conformément à l'invention, pour réaliser la pipe 1 on coupe à longueur un lopin 4 dans une barre cylindrique 5, puis on refoule l'une des extrémités de ce lopin pour constituer une première ébauche E à tête 6 (fig. 3), laquelle est ensuite écrasée perpendiculairement à l'axe géométrique de la partie restante 7 du lopin situé en-dessous de sa tête pour former une seconde ébauche E' à tête plate 6'. Pour effectuer le refoulement qui constitue la tête 6 on utilise un outillage tel que celui représenté en fig. 5. Cet-outillage comprend un plateau mobile 8 dans lequel est maintenu un poinçon 9 fixé par l'intermédiaire d'un empilage de douilles 10s 11 et 12 retenues au moyen d'une couronne 13 fixée au plateau 8 par des vis schématisées par des traits d'axe 14. L'extrémité libre du poinçon 9 est pourvue d'une dépression arrondie 9a destinée à former la tête 6. La partie fixe de l'outillage est constituée par un plateau 15 rendu solidaire de la table de la machine et dans lequel est maintenu un empilage de douilles tubulaires 16, 17, 18 et 19 au moyen d'un écrou 20. Une matrice. 21 est montée à force dans l'alésage de la douille 18. Le centre de la matrice 2L est creusé pour comporter une empreinte fla constituée par une partie cylindrique dont le diamètre est identique à celui du lopin 4 tandis que son débouché est évasé afin de permettre la formation de la tête 6.En dessous de 1' emprein- te fia on a ménagé dans le centre de la matrice 21 une perforation flb dans laquelle coulisse avec jeu fonctionnel un éjecteur 22 dont l'autre extrémité vient se centrer dans un alésage 23a d'une plaque d'éjection 23 coulissant à l'intérieur de la douille 16. En vue de réaliser la tête 6 on place le lopin 4 dans -l'emprein- te fia, l'éjecteur 22 venant à fleur du fond de-cette empreinte, c'est-à-dire contre l'extrémité correspondante du lopin. Le plateau 8 descend ensuite en direction de celui 15 du fait qu'il est associé au coulisseau mobile d'une presse. La coopération de la dépression 9a du poinçon 9 et de l'extrémité du lopin 4 qui dépasse hors de la matrice. 21 provoque la formation de la tête 6 ainsi d'ailleurs que le débouché évasé de -l'empreinte 21a. Après cette opération le plateau 8 remonte en meme temps que l'éjecteur 22 s'élève afin de pénétrer dans -l'empreinte 21a ce qui provoque l'extraction de l'ébau- che E représentée en fig. -3. Cette ébauche est ensuite placée dans l'outillage représenté en fig. 6 qui comprend une embase 24 dans -l ralésage de laquelle sont empilées un certain nombre de pièces retenues axialement par une cale inférieure 25. Sur la face supérieure de celle-ci est montez une plaque 26 destinée à l'immobilisation axiale d'une douille tubulaire 27 et au maintien d'une autre douille tubulaire 28 entourant la première. Cette douille 28 est retenue par une bride 29 fixée à l'embase 24 au moyen de vis 30 qui maintiennent également une rondelle supérieure -31 dont le rôle sera mieux expliqué plus loin. Dans l'espace compris entre les douilles 27 et 28 sont dispo suées trois rondelles Belleville 32 sur lesquelles repose une couronne 33 qui supporte des colonnettes 34 autour de chacune desquelles est placé un ressort de compression 35. La colonnette 34 s'engage aussi dans un manchon 36 situé au-dessus de la couronne 33. A l'état libre les ressorts 35 repoussent le manchon 36 vers le haut ainsi qu'un bloc 37 dans la face supérieure duquel est pratiquée une dépression 37a correspondant à la forme de la partie 7 de l'ébauche E. Une cale 38 ferme le débouché vers l'extérieur de la dépression 37a et elle est maintenue en place par une frette 39 emmanchée à force autour du bloc 37.Le débattement vers le haut de la frette 39 est limité par la couronne SI. On ménage dans le centre du bloc 37 un alésage 37b dans lequel vient se loger la tête 6 de l'ébauche E. Dans cet alésage on a prévu un éjecteur 40 actionné par une tige 41. La partie sup-érieure de l'outillage comprend une matrice 42 maintenue par rapport à un plateau non représenté au moyen d'un anneau 43 convenablement vissé audit plateau. Bien entendu la matrice 42 et 11 anneau 43 sont creus8s -d'une cavité destinée à compléter la dépression 37a en vue de recevoir-la partie- 7 de l'ébauche E. En vue d'obtenir -l'ébauche E' représentée en fig. 4, on place 1' ébauche E dans le bloc 37, sa partie 7 venant se placer partiellement dans la dépression 37a, tandis que la tête 6 est disposée dans l'alésage 37b car l'éjecteur 40 se trouve alors en position basse. Lorsque la matrice 42 descend, elle vient prendre appui contre la tête 6 et la partie 7 de l'ébauche E ce qui provoque la descente du bloc 37 et du manchon 36 par rapport à la rondelle 33 à l'encontre de la réaction des ressorts 35. En fin de course la matrice 42 écrase la tête 6 pour constituer une espèce de palette 6' (fig. 4) les rondelles BeIleville 32 étant alors complètement aplaties. Ainsi grâce à la présence des ressorts 35 ou de tous autres moyens analpgues la coopération de la matrice 42 et de l'ébauche s évite tout cambrage de sa partie 7 par rapport à sa tete. Comme on l'a indiqué plus haut, la partie 7 de l'ébauche E présente un diamètre égal à celui initial du lopin 4 ; dans ce cas I' écrasement de la tête 6 ne se communique pas dans la partie 7 de ltebauche du fait que cette dernière est maintenue latéralement entre le bloc 37 et l'ensemble de l'anneau 43 et de la matrice 42, tandis que son extrémité est maintenue par la cale 38 qui empêche tout écoulement de métal de manière longitudinale. On a représenté en fig. 7 l'outillage destiné à exécuter la dernière opération du procédé suivant l'invention, c'est-à-dire la formation du godet 2. On note que cet outillage est en grande partie identique à celui décrit en référence à fig. 6. Seules les pièces situées à l'intérieur de la douille tubulaire 27, et celles disposées au centre du bloc 37 sont différentes. La matrice 42 comporte quant à elle un poinçon central 44 destiné à la formation de la face inférieure du godet. Dans l'alésage 37b du bloc 37 qui correspond au diamètre ex térieur du godet 2 on a placé un éjecteur tubulaire 45 qui entoure un pion fixe 46 permettant la formation du trou central du godet, ledit pion étant retenu par un empilage de disques 47, 48 rendus solidaires de la douille 27. La dépression 37a du bloc 37 est fermée en bout par une cale 49 retenue par une butée 50. L'ébauche E' de fig. 4, c'est-a-dire celle comportant une partie cylindrique 7' et une palette 6' est placée sur le bloc 37, ladite partie 7' s'engageant dans la dépression 3a dont les dimensions sont prévues de manière que cet engagement s'effectue sans jeu. La frette 39 étant à sa position la plus haute on peut placer la tête aplatie 6' dans l'alésage 37b sans que le pion 46 ne gêne cette mise en place.La partie supérieure de l t outillage descend alors en direction de sa partie inférieure par suite du déplacement du coulisseau de le presse sur laquelle l'outillage est installé. L'action de la matrice 42 et du poinçon 44 entrain le filage du godet 2 dans l'alesa- ge 37b autour du pion 46 tandis que la partie 7' qui constitue en fait la queue 3, est parfaitement maintenue latéralement et longitudinalement afin qu'elle ne subisse aucune déformation pendant la constitution du godet 2 aussi bien par la dépression 37a que par la cavité de la matrice 42 et de l'anneau 43. Bien entendu la conception générale de l'outillage permet d'éviter tout cambrage de la partie 7' de l'ébauche E' par rapport à sa palette 6' qui va devenir le godet considéré, comme on l'a expliqué en référence à fig. 6. En vue d'extraire la pièce finie après que la matrice 42 ait été remontée par le coulisseau de la presse, la tige d'éjection 41 agit sur un ensemble de poussoirs 51 traversant librement les disques 47, 48 et qui viennent actionner la base de 1éjecteur 45. Le déplacement vers le haut de la tige 41 provoque dont un mouve- ment subséquent de l'éjecteur 45 qui permet l'extraction de la pièce. Bien entendu un jeu suffisant est prévu entre la périphérie de cet éjecteur et l'alésage étagé du bloc 37, Enoutre on peut insuffler de l'air comprimé dans l'espace 52 de manière à maintenir l'éjecteur 45 en position basse en dehors de la phase d'éjection. On a ainsi réalisé de manière très économique une pièce comportant un élément central et un bras rayonnant, par un procédé d'obtention prévu à froid ou à mi-chaud (environ 7000C > . I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVESPICATIONS 1. Procédé de fabrication par extrusion d'une pièce métallique à saillie latérale, caractérisé en ce qutil consiste : - à prendre un lopin cylindrique ; - à former une tête à l'une des extrémités de ce lopin ; - à écraser la tête perpendiculairement à l'axe geométrique du lopin ; - et à effectuer une opération de filage sur la tête aplatie en vue de former un godet. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie du lopin que constitue la queue du godet est maintenue latéralement et au niveau de son extrémité opposée audit godet de manière à éviter tout fluage du metal dans ces directions. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrusion s'effectue à froid. 4. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrusion s'effectue à mi-chaud. 5. Procédé suivant ltune quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'on prévoit d'usiner le godet en vue de lui donner sa forme définitive. 6. Outillage caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7. Outillage suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'éviter de cambrer la queue de la pièce par rapport à son axe géométrique initial au moment de l'aplatissement de la tête et -de la réalisation définitive de la finition du centre de ladite pièce. 8. Outillage suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens d'éviter de courber la queue consistent à la maintenir entre les deux parties de l'outillage avant l'ope'ration proprement dite d'écrasement et de filage. 9. Outillage suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens d'éviter le cambrage de la queue sont réalisés par ceux prévus pour éviter le filetage latéL du métal dans la queue. 10. Pièce notamment pipe de biellette de direction de véhicule automobile, caractérisée en ce quELle est obtenue par mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, et au moyen d'un outillage selon les revendications 6 à 9e