Brevet FR2464110A1 — publié le 19810306

L'invention concerne un procédé de fabrication de corps creux à gradins présentant des formes de section très différentes et un grand rapport longueur-diamètre, par exemple d'arbres-moteurs d'une seule pièce ou d'arbres d'entraînement profilés, ainsi qu'un appareil pour la mise en oeuvre du procédé. Il est connu de fabriquer des corps creux présentant différentes formes de section, en effectuant la déformation d'un corps tubulaire sous une pression intérieure dans une étampe de calibrage pouvant être fermée. Il s'agit tout d'abord d'une déformation libre non soutenue extérieurement, jusqu'à l'application contre la paroi intérieure de l'étampe. En appliquant uniquement une pression intérieure, on ne peut pas obtenir des déformations donnant des formes de section très différentes. Dans le cas de corps creux à pa- roi relativement mince, le rapport de dilatation D-d est déterminé, d'une façon spécifique du matériau, par la contrainte au sommet d'un diagramme de rupture. Dans ce procédé connu, on diminue l'épaisseur de paroi en fonction du rapport de diamètre. On connaît également des procédés qui, tout en appli- quant une pression intérieure, exercent simultanément une pression axiale sur le corps tubulaire. Il est apparu que la réduction de la paroi, bien que limitée, ne peut pas être complètement exclue. Toutefois, le rapport possible relativement au bombement atteint 1,2 à 2 fois l'allonge- ment. Pour éviter tout de même la rupture du tube ou la formation de plis, il faut que la longueur de la région bombée reste limitée à 2 fois le diamètre du tube (1( 2d). L'invention a pour but de fournir un procédé de fabri- cation de corps creux à gradins présentant des formes de section très différentes qui permette de fabriquer des corps creux étirés dont le bombement ait une longueur 1 supérieure au diamètre; elle vise aussi à fournir un appa- reil pour la mise en oeuvre du procédé. Pour résoudre ce problème, l'invention propose un pro- cédé de fabrication de corps creux à gradins présentant des -2- formes de section très différentes sur de grandes longueurs, par dilatation hydraulique sous une pression intérieure et application supplémentaire d'une pression axiale au corps creux, procédé caractérisé par le fait que, la pièce étant entourée par un calibre à l'exception d'une région moyenne, on commence par la déformer librement dans la région moyen- ne en direction pratiquement radiale sur une petite longueur jusqu'à ce qu'elle s'applique à un calibre déterminant le diamètre final et qu'ensuite, en ouvrant progressivement le calibre radialement et axialement jusqu'à la dimension finale, on opère une déformation progressive de la pièce jusqu'à la dimension finale. Pour la mise en oeuvre du procédé, l'invention pro- pose aussi un appareil caractérisé par un calibre divisé logeant la pièce et correspondant à la dimension finale de l'objet à fabriquer, et par des calibres annulaires pouvant être insérés hydrauliquement en direction axiale par les deux c8tés entre le calibre et la pièce et qui corres- pondent par leur circonférence extérieure au calibre et par leur circonférence intérieure à la circonférence exté- rieureci la pièce initiale, leurs surfaces frontales tournées l'une vers lVautre constituant des surfaces-de glissement coniques s'ouvrant vers l'extérieur. Lorsqu'on applique le procédé selon l'invention, on ferme par un moyen connu les extrémités libres des pièces initiales tubulaires insérées et on leur applique une pres- sion intérieur et axiale, compte tenu des paramètres spé- cifiques de la dimension et spécifiques du matériau. Tou- tefois, on effectue le bombement de la pièce tubulaire, non pas en libérant totalement la cavité en une seule fois, mais on forme la cavité progressivement en direction axiale, sous une haute pression intérieure et une pression axiale harmonisée, de sorte que sur la longueur 1, il se produit non pas une déformation libre, mais une déformation conti- nuellement soutenue par des éléments de calibre. L'appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est formé d'une structure de presse connue en châssis, identique de part et d'autre. Une étampe de cali- -3- brage divisible sert à loger la pièce. Des outils de compres- sion agissant axialement assurent l'application d'une pres- sion axiale et servent d'élément de transmission de l'agent de pression. Un piston creux, agissant également axialement, assure la libération continue pour la déformation de la sec- tion. Les mesures selon l'invention permettent un processus de déformation progressant de façon continue, soutenu de l'extérieur, dans lequel l'effort appliqué à la matière est réparti uniformément sur la circonférence. Un mode de réalisation de l'appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention sera décrit en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe de l'appareil immédiatement avant le début de la déformation, les outils de déformation étant en position initiale; la' figure 2 montre l'appareil après la déformation; la figure 3 est un détail de la figure 1. La figure 1 montre l'appareil identique des deux c8tés. Le calibre divisé 2 loge en son milieu le corps creux ini- tial inséré. En déplaçant les coulisseaux axiaux 3 vers l'intérieur, de la position de base à la position de tra- vail, on applique deux calibres annulaires 5, solidaires de pistons annulaires 4 tout autour de la surface latérale du corps creux initial 1. Les pistons annulaires 4 arrivent, par leurs calibres annulaires 5, dans le calibre divisé a et se touchent au milieu par leurs surfaces annulaires 6. Des pistons 7, munis de surfaces d'étanchéité 8 et d'une perfo- ration passante 9 destinée à l'écoulement de l'agent de pression, sont montés à l'intérieur du corps creux. Lors du déroulement du procédé selon l'invention, on ferme de façon étanche à la pression la cavité intérieur 10 du corps creux initial, aux côtés frontaux, au moyen des surfaces d'étanchéité 8 des pistons 7 et on ltalimente en agent de pression. L'amenée de l'agent de pression dans la cavité intérieure 10 est commandée de façon connue, la course axiale dés pistons 7 étant en même temps prescrite. Le corps creux 1 se pousse de façon continue dans l'é- videment 12, le long des surfaces de glissement 11, de pré- -4- terence coniques, et s'agrandit avec déformation progressive en direction axiale en formant une botte allongée. Ce der- nier processus est assuré avec actionnement de l'agent de pression dans la cavité de cylindre 13, grâce aux pistons annulaires 4. Les surfaces de glissement 11 présentent des profils de stabilisation de forme dirigés axialement. Les profils peuvent être formés sur la moitié a deux tiers environ de la longueur des surfaces de glissement. -5- REVENDICATIONS 1) Procédé de fabrication de corps creux à gradins présentant des formes de section très différentes sur de grandes longueurs, par dilatation hydraulique sous une pres- sion intérieure et application supplémentaire d'une pression axiale au corps creux, procédé caractérisé par le fait que, la pièce étant entourée par un calibre à l'exception d'une région moyenne, on commence par la déformer librement dans la région moyenne en direction pratiquement radiale sur une petite longueur jusqu'à ce qu'elle s'applique à un calibre déterminant le diamètre final et qu'ensuite, en ouvrant progressivement le calibre radialement et axialement jusqu'à la dimension finale, on opère une déformation progressive de la pièce jusqu'à la dimension finale. 2) Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par un calibre divisé (2), lo- geant la pièce (1) et correspondant à la dimension finale de l'objet à fabriquer, et par des calibres annulaires (5) pouvant être insérés hydrauliquement en direction axiale par les deux c8tés entre le calibre (2) et la pièce (1) et qui correspondent par leur circonférence extérieure au ca- libre (2) et par leur circonférence intérieure a la circon- férence extérieure de la pièce initiale, leurs surfaces frontales tournées l'une vers l'autre constituant des sur- faces de glissement coniques s'ouvrant vers l'extérieur. 3) Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les surfaces de glissement (11), de préférence coniques, présentent des profils de stabilisation de forme dirigés axialement. 4) Appareil selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que les profils sont formés sur la moitié à deux tiers environ de la longueur des surfaces de glissement (11). ) Appareil selon les revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que les étampes de calibrage (2) présentent des profils dirigés axialement suivant les génératrices.