Brevet FR2484303A1 — publié le 19811218

La présente invention concerne un perfectionnement apporté à une presse utilisée dans le domaine de la métallur- gie des poudres et elle se rapporte plus particulièrement à une presse qui comporte un appareil produisant une compres- sion simultanée dans les deux sens, cet appareil comprenant un portematrice qui se déplace avec une matrice à une vitesse différente et inférieure à celle d'un poinçon supérieur, d'un porte-poinçon supérieur et de tiges-poussoirs qui sont simul- tanément entraînés par un plateau supérieur pour comprimer une poudre qui remplit la matrice,simultanément à la fois de dessus et de dessous par rapport à la matrice. Dans le domaine de la métallurgie des poudreson sait que l'on doit comprimer la poudre métallurgique afin de lui donner une densité uniforme et pour qu'ensuite elle puisse former un produit fini ayant des dimensions très précises. Ce- pendant, dans une presse classique, la poudre contenue dans la matrice est comprimée en plusieurs étapes respectivement par un poinçon supérieur puis par un poinçon inférieur et ensuite, à nouveaupar le poinçon supérieuraprès compression par le poinçon inférieur. par conséquent, on ne peut escompter obtenir par un tel procédé une densité uniforme et des dimen- sions précises de la pièce fabriquée. Dans la presse classique représentée sur les Fig. 1A, 1B et 1C des dessins annexés, on charge tout d'abord la poudre dans la cavité d'une matrice et on introduit ensuite dans la cavité de la matrice un poinçon supérieur 11 entraîné par un plateau mobile supérieur qui est monté dans la partie supé- rieure de la presse. Le poinçon supérieur commence alors à exercer une pression sur la poudre Pl, comme représenté sur la Fig. 1A. Au cours de cette étape, la poudre située dans la partie supérieure de la cavité de la matrice est comprimée, comme indiqué sur la Fig. 1A par une flèche dont la pointe est orientée vers le bas. A l'étape suivante, pendant que le poin- çon supérieur 11 continue de-descendre, la matrice 71, qui est portée par un porte-matrice, descend à la même vitesse que le poinçon supérieur, comme indiqué sur la Fig. 1B par une flèche dont la pointe est orientée vers le bas. La poudre P' contenue dans la partie inférieure de la cavité de la ma- trice est alors simultanément comprimée vers le haut par un poinçon inférieur 81 qui est fixe par rapport à la matrice 71 et au poinçon supérieur 11 qui se déplacent solidairement vers le bas, comme indiqué sur la Fig. 1B par une flèche dont la pointe est orientée vers le haut, étant donné que le poin- çon inférieur 81 qui pénètre dans la matrice 71 est fixé à un socle inférieur fixe. Enfin, lorsque la matrice 71 arrête.sa course descendante et reste stationnaire, le poinçon supérieur 11 continue de presser et de s'enfoncer dans la cavité de la matrice et il comprime à nouveau la poudre vers lebas, comme indiqué sur la Fig. 1C par une flèche dont la pointe est orien- tée vers le bas. La compression de la poudre P' est alors ache- vée. Sur la Fig. 2 qui représente un cycle de fonctionne- ment de la presse classique représentée sur les Fig. 1A, 1B et 1C, la courbe A représente le déplacement du poinçon supérieur tandis que la courbe B représente le déplacement de la matrice. Au point a,le poinçon supérieur commence à comprimer la poudre et poursuit sa descente dans cette condition et,au point b, la matrice commence à descendre solidairement avec le poinçon su- périeur et,pendant ce déplacement, le poinçon inférieur com- prime fortement la poudre vers le haut.Aun point situé à en- viron 160-165 du cycle, la courbe B devient horizontale, le poinçon continuant à descendre seul jusqu'à 1800 du cycle et, à un point c, l'opération de compression est pratiquement ache- vée. Entre 1800 et 3600 du cycle, le poinçon supérieur remonte, comme le montre la courbe A, tandis qu'entre les 2100 et 2700 du cycle, la matrice B descend à nouveau, comme le montre la courbe B; pendant la partie du cycle comprise entre 2700 et 3000, o la matrice est au point bas de sa course, le produit industriel formé est retiré de la presse et, ensuite, la ma- trice remonte en préparation de l'opération suivante. Comme indiqué ci-dessus, dans la presse classique uti- lisée pour la métallurgie des poudres, lapoudre contenue dans la cavité de la matrice est alternativement comprimée, étape par étape, dans un sens puis dans l'autre, au cours de trois étapes, c'est-à-dire que la poudre est tout d'abord comprimée vers le bas puis comprimée vers le haut et, enfin, à nouveau comprimée vers le bas, l'opération étant alors achevée. Par conséquent, on n'obtient pas une densité uniforme du produit du fait du mouvement de va-et-vient de la poudre dans la cavité de la matrice lors des inversions des directions d'ap- plication de la pression dans cette cavité et l'on ne peut escompter obtenir des dimensions précises du produit fini du fait d'une telle densité non uniforme et du fait qu'il en ré- sulte une dégradation de la matrice, d'un noyau éventuelle- ment utilisé ou d'autres organes de la presse. La présente invention a réalisé une nouvelle presse efficace et un nouveau procédé efficace pour obtenir un ob- jet façonné qui a une densité uniforme et des dimensions très précises au moyen du déplacment d'un-poinçon supérieur et d'une matrice mobile. Dans ce cas, la poudre métallurgique est disposée à l'intérieur dela matrice dans laquelle un poin- çon inférieur fixe est inséré et le poinçon supérieur se dé- place vers le bas et comprime tout d'abord la poudre de haut en bas dans la matrice. Des tiges-poussoirs montées sur le porte-poinçon supérieurqui porte le poinçon supérieur,pous- sent un porte-matrice vers le bas par l'intermédiairede le- viers articulés et de pièces de butée de sorte que la matrice, qui est fixée au porte-matrice,est poussée vers le bas d'une manière correspondante, la matrice se déplaçant vers le bas à une vitesse différente inférieure à celle du poinçon supé- rieur. Du fait du déplacement du poinçon supérieur, la poudre est pressée de dessus par le poinçon supérieur et, en même temps, la poudre est pressée simultanément et d'une manière importante de dessous par le poinçon inférieur en fonction du déplacement de la matrice à une vitesse différente. Grâce à cette compression effectuée dans la matrice dans les deux sens, la poudre est comprimée sous une densité uniforme et est mise sous une forme à dimensions très précises. Par conséquent, l'un des buts de.la présente invention est de réaliser une presse qui presse une poudre contenue dans une matrice et la comprime simultanément de dessus et de des- sous pour produire un objet façonné qui a une densité uniforme et des dimensions très précises. Un autre but de la présente invention est de réaliser une presse qui déplace un poinçon supérieur et la matrice à des vitesses différentes pour comprimer la poudre contenue dans la matrice dans les deux sens au moyen à la fois du poin- çon supérieur et d'un poinçon inférieur. Èncore un autre but de la présente invention est de réaliser un procédé pour comprimer simultanément dans les deux sens la poudre contenue dans la matrice par l'actionnement du poinçon supérieur et de la matrice à des vitesses différentes l'une de l'autre. D'autres buts et avantages découlant de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels on a représenté un mode de réalisation préféré de l'invention. Dans toutes les figures des dessins, les mêmes références ont été utilisées pour désigner les mêmes éléments. Dans ces dessins:. la Fig. 1A est une vue schématique théorique utilisée pour expliquer le fonctionnement d'une presse classique, cette vue montrant une première étape de compression d'une poudre par le poinçon supérieur; la Fig. 1B est une vue schématique théorique utilisée pour expliquer le fonctionnement d'une presse classique, cette vue montrant une seconde étape de compression de la poudre par le poinçon inférieur,produite par le déplacement vers le bas de la matrice et du poinçon supérieur; la Fig. 1C est une vue schématique théorique utilisée pour expliquer le fonctionnement d'une presse classique, cette vue montrant la dernière étape de compression de la poudre par le poinçon supérieur,produite par la poursuite du déplacement vers le bas de ce poinçon; la Fig. 2 est un graphique sur lequel on a tracé les courbes du cycle de fonctionnement de la presse classique; la Fig. 3 est une vue partielle, en coupe verticale, d'une presse faisant application de laprésente invention, cette vue montrant la presse vide avant une opération de com- pression; la Fig. 4 est une vue partielle, en coupe verticale, de la presse de la présente invention, cette vue montrant la presse au cours de la première étape qui consiste dans le rem- plissage de la matrice avec la poudre; la Fig. 5 est une vue partielle, en coupe verticale, de la presse de la présente invention, cette vue montrant l'é- tape de début de compression par le poinçon supérieur; la Fig. 6 est une vue partielle, en coupe verticale, de la presse de la présente invention, cette vue montrant l'étape finale de compression par le poinçon supérieur et par le poinçon inférieur; la Fig. 7 est une vue partielle, en coupe verticale, de la presse de la présente invention, cette vue montrant l'objet façonné extrait de la matrice; et la Fig. 8 est un graphique sur lequel on a tracé les courbes du cycle de fonctionnement de la presse de la pré- sente invention. Sur la Fig. 3 des dessins à laquelle on se référera, on a représenté un mode de réalisation préféré de l'invention constitué par une presse pour la métallurgie des poudres qui comporte un poinçon supérieur 10 fixé à un porte-poinçon 30 et positionné au centre de la partie supérieure d'un bâti ou châssis 20. Ce porte-poinçon 30 est fixé à un plateau mobile supérieur 40 et ce plateau porte au moins deux tiges-poussoirs , 50 qui s'étendent verticalement vers le bas au-dessous du plateau et sont disposées à l'extérieur du porte-poinçon 30, l'extrémité inférieure de chacune des tiges 50, 50 étant si- tuée à un plus haut niveau que le poinçon supérieur 10. Le bâ- ti 20 comporte des guides 21 et le plateau supérieur 40 est monté entre les guides et accouplé à un appareil d'entraînement à manivelle qui n'a pas été représenté sur les dessins. Un porte-matrice ou support 60 de matrice est fixé aux extrémités supérieures de tiges inférieures 140, 140 et est disposé au centre du bâti 20 et une matrice 70 est montée au centre du porte-matrice 60 au-dessous du poinçon supérieur 10, la matrice comportant une cavité de matrice qui est disposée au-dessous du poinçon supérieur et qui est destinée à être remplie de poudre, le poinçon supérieur y étant introduit ensuite. La partie supérieure d'un poinçon inférieur 80 est insérée con- centriquement dans la cavité de la matrice. Le poinçon infé- rieur 80 est monté sur une plaque fixe 120 qui est fixée à un socle inférieur 22. Au moins deux leviers articulés 90, 90 sont montés pivotants chacun autour d'un axe de pivotement respectif 90a, 90a monté dans des pattes supports respectives situées au-dessous du niveau des tiges-poussoirs 50, 50, pattes qui s'étendent transversalement vers l'intérieur à par- tir des montants du bâti 20. Lorsque les tiges-poussoirs 50, 50 se déplacent vers le bas solidairement avec le poinçon supérieur 10,l'extrémité inférieure de chaque tige 50, 50 entre en contact avec la tête 90b du levier articulé 90 correspondant de sorte que les leviers 90, 90 sont déplacés en pivotement vers le bas.Des pièces de butée 100, 100 qui sont prévues en nombre égal à celui des leviers articulés et sont donc au moins au nombre de deux sont montées de manière réglable sur le porte-matrice 60,chacune au-dessous du corps 90c d'un levier articulé res- pectif. De même, des tiges filetées 110, 110, au moins au nombre de deux, traversent chacune l'une des pièces de butée , 100 montées sur le portematrice 60. Les deux pièces de butée 100, 100 percées chacune d'un orifice taraudé se dé- placent de la même distance sur les tiges filetées 110, 110 qui ont toutes deux le même pas et que l'on fait tourner pour régler la position des pièces de butée 100, 100. Chaque ensemble constitué par une tige-poussoir 50, un levier articulé 90 et une pièce de butée 100 est positionné dans un même plan vertical et les tiges-poussoirs 50, 50 et les leviers articulés 90, 90 se déplacent verticalement dans le même plan vertical. De ce fait, chaque levier articulé 90 entre en contact avec la pièce de butée 100 correspondante à un point choisi entre les deux extrémités du levier articulé, par exemple au point intermédiaire M du levier 90 et la pousse vers le bas. Le portematrice 60 est, ainsi, poussé et déplacé vers le bas en fonction de la force de poussée exercée par les leviers articulés 90, 90. La distance du déplacement vertical ou course descen- dante du porte-matrice 60 est proportionnelle à la distance entre l'axe de pivotement 90a et le point de contact du levier avec la pièce de butée 100. La plaque fixe 120 est fixée au socle inférieur et forme une table de presse, et la pression appliquée au poin- çon inférieur est encaissée par la plaque fixe lorsque la presse fonctionne. Une plaque support 130 est assemblée au porte-matrice 60 au moyen destiges 140, 140 dont il est prévu au moins une paire et la plaque support 130 est assemblée à un plateau mobile inférieur 150. Comme représenté sur la Fig. 3, la paire ou les paires de tiges 150 traversent la plaque fixe 120 pour assembler la plaque support 130 au porte- matrice 60. Conformément à la présente invention, la presse ci- dessus décrite fonctionne de la manière suivante. On verse dans la cavité de la matrice 70 le volume requis de poudre métallurgique P, comme représenté sur la Fig. 4; ensuite, le plateau mobile supérieur 40 descend et le poinçon supérieur pénètre dans la cavité de la matrice et commence à comprimer la poudre P d'une manière prédéterminée, comme représenté sur la Fig. 5. On voit sur la Fig. 5 que chaque ensemble com- portant une tige-poussoir 50, un levier articulé 90 et une pièce de butée 100, est actionné pour entrer en contact avec le porte-matrice 60 et le pousser vers le bas. Ensuite, le poinçon supérieur poursuivant sa descente, les tigespoussoirs 50, 50 poussent vers le bas les têtes 90b, b des deux leviers 90, 90 et, de ce fait, le porte-matrice 60 est déplacé vers le bas par l'intermédiaire des pièces de butée 100, 100 qui sont disposées audessous des corps 90c des leviers articulés 90. Lorsque la position du porte-matrice par rapport au poinçon inférieur fixe devient fixe, la com- pression finale de la poudre P par le-poinçon supérieur 10 a été effectuée, comme représenté sur la Fig. 6. Pendant que le poinçon supérieur 10 et le porte-matrice 60 descendent, la vi- tesse de déplacement du porte-matrice 60 est inférieure à celle du poinçon supérieur 10. On expliquera ci-après en détail, en se référant à la Fig. 8, les étapes de compression représentées sur les Fig. 5 et 6. Sur la Fig. 8, la courbe A représente le dépla- cement du poinçon supérieur et la courbe B représente le dé- placement du porte-matrice. Au point a de la courbe A, le poinçon supérieur pénètre dans la cavité de la matrice 70 et commence à comprimer la poudre P. Le poinçon supérieur 10 continuant sa course descendante, les tigespoussoirs 50, 50 poussent les leviers articulés 90, 90 de sorte que les pièces de butée 100, 100 sont poussées vers le bas et que, par con- séquent, le porte-matrice ou support 60 de matrice commence à descendre vers le bas par rapport au poinçon fixe à partir du point b de la courbe B. Jusqu'à achèvement de la compression de la poudre P, c'est-à-dire du point b des courbes A et B au point c de ces deux courbes A et B, le poinçon supérieur et le porte-matrice 70 descendent par rapport au poinçon fixe. Dans ce mode de réalisation de la présente invention, le point d'appui de chaque pièce de butée 100 est situé au point M, c'est-à- dire à mi-distance entre l'axe de pivotement a et la tête 90b du levier 90 de sorte que le porte-matrice auquel la matrice est fixée de-manière amovible descend à une vitesse égale à la moitié de la vitesse de descente du poinçon supérieur. Ces déplacements différentiels vers le bas du poinçon supérieur et de la matrice ont été indiqués sur les deux courbes de la Fig. 8 par les segments situés entre le point b et le point c. Par conséquent, la poudre P char- gée dans la matrice 70 est comprimée par la force de compres- sion dirigée vers le bas exercée par le poinçon supérieur 10 et elle est simultanément comprimée par la force de compres- sion dirigée vers le haut exercée par le poinçon inférieur 80. En d'autres termes, la poudre P est comprimée simultané- ment dans les deux sens par le poinçon supérieur et par le poinçon inférieur. Cependant, en pratique, le rapport entre la vitesse du plateau supérieur ou du poinçon supérieur et la vitesse de la matrice peut être différent du rapport indiqué 2:1 en fonction des frottements entre la matrice et la poudre et des frictions entre la matrice et d'autres organes de la presse. Lorsque la compression de la poudre est achevée, le plateau supérieur 40 remonte et le plateau inférieur 150 pour- suit sa descente. Le porte-matrice 60 descend avec le plateau inférieur jusqu'à ce que le produit industriel façonné puisse être enlevé et ensuite, une étape d'extraction de l'objet est effectuée,coxmme représenté sur la Fig. 7. Coin-me décrit ci-dessus, la présente invention offre de nombreux avantages pour la production d'u produit à di- mnensions extrCmement précises et pour l'obtention d'un pro- duit à densité uniforme par compression simultanée de la poudre dans la matrice à partir des deux sens opposés grace à la réduction des frictions et frottements entre la pou8re, la matrice et les autres organes de la presse, conformément aux nombreuses caractéristiques de l'invention suivant les- quelles la poudre contenue dans la cavité de matrice peut ëtre comprimée simultanément de dessus et de dessous sans aucun mouvement de va-et-vient de la poudre dans un sens quel- conque provoqué par les étapes de compression,étant donné que la distLance de descente de la matrice est plus courte et que la vitesse de descente de la matrice est plus lente,respecti- vement que la distance de descente et que la vitesse de des- cente du poinçon supérieurf au cours del1'étape de compression. on peut mettre en oeuvre l'invention sous d'autres formes spécifiques sans s'écarter pour cela de son esprit ni de ses caractéristiques essentielles. Le mode de réalisa- tion décrit doit être considéré, à tous égards, comme donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif et la portée de l'invention est définie par les revendications annexées et non par la description qui précède. Tous les changements qui entrent dans le cadre des équivalences des revendications doivent etre considérés comme couverts par ces revendications. Par conséquent, on peut réaliser de nombreuses modifications sans sortir pour cela du cadre ni s'écarter de l'esprit de la présente invention. REVENDICATIONS 1 - Presse perfectionnée pour la métallurgie des poudres comportant un plateau mobile supérieur (40) portant un poin- çon supérieur (10) et un porte-matrice (60) dans lequel une matrice (70) est montée amovible, matrice dans laquelle est contenue une poudre à comprimer, caractérisée en ce qu'elle comporte un appareil de compression simultané dans deux direc- tions qui comporte des moyens (50, 90, 100) pour commander, pendant les étapes de compression,le déplacement de la matrice à une vitesse différente de la vitesse de déplacement du pla- teau supérieur. 2 - Presse perfectionnée pour la métallurgie des poudres selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'appareil de com- pression simultanée dans deux directions comprend des moyens (50, 90, 100) pour changer la vitesse de descente du plateau supérieur (40) par rapport à la matrice (70) en transférant une partie de la vitesse de descente dudit plateau au porte- matrice (60). 3 - Une presse perfectionnée pour la métallurgie des poudres ayant un elateau mobile supérieur (40) et un plateau mobile inférieur (150), caractérisée en ce qu'elle comporte: a) un poinçon supérieur (10) porté par le plateau mo- bile supérieur au moyen d'un porte-poinçon (30); b) au moins une paire de tiges-poussoirs (50) fixées au dessous du plateau mobile supérieur (40); c) au moins une paire de leviers articulés (90) mon- tés pivotants sur un bâti (20) au dessous des tiges-poussoirs; d) un porte-matrice (70) assemblé au plateau mobile inférieur (150) au moyen d'au moins une paire de tiges (140) et portant rigidement une matrice (70) dans sa partie cen- trale; e) au moins une paire de dispositifs de commande (100, ) montés sur le porte-matrice; et f) un poinçon inférieur (80) rigidement fixé à une plaque fixe (120) qui est montée sur un socle inférieur (22). 4 - Presse perfectionnée pour la métallurgie des poudres se- lon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque dispo- 1 1 sitif de commande comprend une pièce de butée mobile (100) qui comporte un trou taraudé et une tige filetée (110) qui est vissée dans le trou taraudé de la pièce de butée ce qui permet le réglage de la commande par modification du point d'appui de la pièce de butée contre le levier articulé. - Presse perfectionnée pour la métallurgie des poudres se- lon la revendication 3, caractérisée en ce que les tiges- poussoirs (50) poussent le porte-matrice (70) vers le bas par l'intermédiaire des leviers articulés et des points d'appui réglables de façon à commander une vitesse de descente du porte-matrice différente et inférieure à la vitesse de des- cente du poinçon supérieur (10) en fonction de la descente du poinçon supérieur. 6 - Presse perfectionnée pour la métallurgie des poudres se- lon la revendication 3, caractérisée en ce que le poinçon su- périeur poudre à la fois de dessus et de dessous. 7 - Procédé perfectionné de compression d'une poudre métal- lurgique,caractérisé en ce qu'il consiste: a) à introduire un poinçon supérieur (10) dans la ca- vité d'une matrice (60) et à comprimer initialement la poudre contenue dans cette cavité de matrice; b) à faire descendre le poinçon supérieur et le porte- matrice (70) dans lequel la matrice est rigidement fixée à des vitesses différentes commandées de façon à comprimer la poudre contenue dans la matrice à la fois de dessus et de des- sous au moyen du poinçon supérieur descendant et d'un poinçon inférieur fixe; et c) à faire remonter le poinçon supérieur et descendre le porte-matrice après achèvement de la compression.