Brevet FR2483694A1 — publié le 19811204

L'invention concerne un procédé perfectionné de production d'une électrode centrale composite pour bougie d'allumage. Des procédés de production d'électrodes centrales composites sont connus dans l'art antérieur. Comme représenté sur la figure 1 des dessins annexés et décrits ci- après, l'un de ces procédés consiste à former d'abord un godet 10 en métal résistant à la corrosion! par exemple en nickel. Le godet 10 comporte une extrémité fermée 11 une paroi 12 qui s'élève de l'extrémité fermée 11 jusqu'à une extrémité ouverte 13, et une cavité 14 qui s'étend concen- triquement à l'intérieur du godet jusqu'à une surface inférieure 15. Une billette composite est ensuite formée par positionnement, à l'intérieur du godet 10, d'une billette 16 ayant la forme d'un cylindre circulaire droit en métal à haute conductibilité thermique, par exemple en cuivre. Cette billette 16 s'ajuste étroitement à l'intérieur de la paroi 12 du godet afin de former une billette composite indiquée globalement en 17 sur la figure 2 et présentant une extrémité fermée 18 et une extrémité remplie 19. Le procédé consiste en outre à introduire l'extrémité fermée 18 de la billette composite 17 dans une matrice indiquée en 20 sur la figure 3 et présentant un alésage épaulé 21 qui comprend, en fait, un alésage supérieur 22 dans lequel la billette 17 s'ajuste étroitement, et un orifice 23 de filage dont le diamètre est réduit par rapport à celui de l'alésage supérieur 22. Une pression est ensuite appliquée à un plongeur 24 qui force la totalité de la billette 17, sauf une partie terminale 25 (figure 4) dans l'orifice 23 de filage. Une ébauche 26 d'électrode, ainsi formée, comporte la partie terminale non filée 25 formant une tête supérieure, une partie inférieure 27 de diamètre réduit qui en fait saillie longitudinalement, et une âme 28 en cuivre s'étendant à l'intérieur de l'ébauche. Après que l'ébauche 26 d'électrode a été retirée de la matrice 20, elle convient à une utilisation comme électrode centrale composite de bougie d'allumage. Cependant, si cela est souhaité, la tête supérieure 25 peut être mise en forme par travail à froid ou autre filage afin de prendre une forme plus souhaitable de tête d'électrode. Un 2483ê94 ensemble à électrode est formé par soudage d'une tige métallique (non représentée) à la tête supérieure 25 de l'ébauche 26 d'électrode. L'inconvénient principal du procédé décrit ci-dessus est la difficulté rencontrée pour souder la tige métallique à la tête 25, car il reste une quantité insuffisante de nickel après que l'âme 28 de cuivre a été filée à l'intérieur du nickel. L'invention a trait à un procédé perfectionné de production d'une électrode centrale composite de bougie d'allumage. Le perfectionnement consiste à régler les positions et les dimensions relatives de la billette et du godet afin que la première s'ajuste étroitement dans la paroi du godet, à proximité de l'extrémité fermée de ce dernier, mais qu'elle aboutisse à peu de distance de l'extrémité ouverte du godet afin que la paroi de ce dernier dépasse au- dessus de la billette, à l'extrémité ouverte. La paroi du godet est ensuite rabattue radialement vers l'intérieur par roulage à proximité de l'extrémité ouverte du godet afin de former la billette composite. L'accroissement de la hauteur de la paroi du godet par rapport à la hauteur de la billette introduite dans ce godet rend disponible suffisamment de nickel pour former la tête supérieure de l'ébauche d'électrode, tandis que le roulage de la paroi du godet à proximité de l'extrémité ouverte de ce godet, radialement vers l'intérieur, referme suffisamment le nickel sur la billette contenue dans le godet, pendant le filage. Un autre perfectionnement du procédé de l'invention est que l'extrémité fermée de la billette composite est d'abord introduite dans une matrice présentant un alésage épaulé comprenant, en fait, un alésage supérieur dans lequel la billette s'ajuste étroitement et un orifice de filage de diamètre réduit et égal à celui d'une tête d'électrode souhaitée, puis cette extrémité fermée est forcée dans l'orifice de filage afin que l'on obtienne une billette composite allongée présentant des extrémités fermée et remplie, l'extrémité fermée de la billette composite allongée étant introduite dans une seconde matrice à alésage épaulé, comprenant un alésage supérieur dans lequel la billette s'ajuste étroitement et un orifice de filage de diamètre réduit. La billette allongée est formée en totalité, sauf une partie supérieure formant tête à proximité de l'extrémité remplie, dans l'orifice de filage afin de former l'électrode centrale composite. Il n'est donc pas nécessaire de mettre en forme la tête supérieure de l'électrode centrale composite, car la billette composite a déjà été filée au diamètre souhaité. L'invention concerne donc un procédé de production d'une électrode centrale composite pour bougie d'allumage, procédé dans lequel une partie supérieure formant tête d'une ébauche d'électrode contient suffisamment de nickel pour qu'une tige de métal puisse y être soudée. Il n'est pas nécessaire que la tête supérieure soit mise en forme, car elle est formée d'une billette composite qui a déjà été filée au diamètre de tête souhaité. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une coupe verticale schématique partielle montrant un godet en métal résistant à la corrosion et une billette en forme de cylindre circulaire droit, réalisée en métal à haute conductibilité thermique, prête à être introduite dans le godet, conformément à un procédé connu dans l'art antérieur; la figure 2 est une coupe longitudinale montrant une billette composite formée du godet et de la billette montrés sur la figure 1; la figure 3 est une coupe verticale partiellement schématique montrant la billette composite de la figure 2 introduite dans l'alésage d'une matrice qui présente un orifice de filage; la figure 4 est une coupe verticale schématique montrant une ébauche d'électrode formée à partir de la billette composite de la figure 3 après que la totalité de cette billette, sauf une partie terminale, a été forcée à travers l'orifice de filage; la figure 5 est une coupe verticale partiellement schématique montrant une billette en forme de cylindre circulaire droit, en métal résistant à la corrosion, introduite dans la cavité d'une matrice, conformément au procédé de l'invention; la figure 6 est une coupe verticale partielle montrant un godet réalisé par filage indirect ou inversé de la billette de la figure 5; la figure 7 est une coupe verticale partiellement schématique montrant une billette en forme de cylindre circulaire droit, en métal à haute conductibilité thermique, avant son introduction dans le godet de la figure 6; la figure 8 est une coupe verticale montrant la billette de la figure 7 introduite dans le godet de la figure 7; la figure 9 est une coupe verticale partiellement schématique montrant la billette et le godet de la figure 8 introduits dans la cavité d'une matrice; la figure 10 est une coupe verticale partielle- ment schématique montrant une billette composite formée du godet et de la billette placés dans la cavité de la matrice de la figure 9 et introduite dans l'alésage d'une matrice qui présente un orifice de filage; la figure 11 est une coupe verticale partielle- ment schématique montrant une ébauche d'électrode formée à partir de la billette composite de la figure 10, après que la totalité, sauf la partie supérieure en forme de tête, de la billette a été forcée à travers l'orifice de filage; la figure 12 est une coupe verticale partielle- ment schématique montrant l'ébauche d'électrode de la figure 11 placée dans une matrice qui présente un alésage épaulé comprenant un alésage supérieur, un épaulement de cisaille- ment, un second épaulement et un alésage inférieur; la figure 13 est une coupe verticale partielle- ment schématique montrant une électrode centrale composite formée par cisaillage de la partie supérieure en forme de tête de l'ébauche d'électrode de la figure 12; la figure 14 est une coupe verticale partielle- ment schématique montrant une billette composite formée à partir du godet et de la billette placés dans la cavité de la matrice de la figure 9, cette billette composite étant introduite dans l'alésage d'une matrice qui présente un orifice de filage dont le diamètre est égal à celui de la tête d'électrode souhaitée; la figure 15 est une coupe verticale partiellement schématique montrant une autre billette composite allongée réalisée par passage à force de la billette composite de la figure 14 dans l'orifice de filage, cette billette étant surmontée d'une seconde billette composite qui est représentée à l'état partiellement déformé; la figure 16 est une coupe verticale partielle- ment schématique montrant la billette composite allongée de la figure 15 introduite dans l'alésage d'une matrice qui présente un orifice de filage; et la figure 17 est une coupe verticale partielle- ment schématique montrant une électrode centrale composite réalisée à partir de la billette allongée de la figure 16 après que la totalité, sauf la partie supérieure en forme de tête, de cette billette a été forcée à travers l'orifice de filage. Comme représenté plus en détail sur les figures, et plus particulièrement sur la figure 5, un outil de filage indirect ou inversé, représenté globalement en 29, comprend une matrice 30 placée sur un plateau 31 et traversée par un alésage circulaire droit 32. L'outil 29 de filage inversé comprend également un piston 33 qui traverse le plateau 31 et qui est relié à un éjecteur flottant 34 fermant l'ouverture inférieure de l'alésage 32, et un plongeur 35 de diamètre inférieur à celui de l'alésage 32 et pouvant être introduit dans ce dernier, ce plongeur présentant une surface inférieure 36. L'outil présente une cavité indiquée globalement en 37 et formée par la paroi de l'alésage 32 et par une surface supérieure 38 de l'éjecteur flottant 34. 6- La première étape du procédé selon l'invention consiste à former un godet à partir d'une billette ou d'un lopin en forme de cylindre circulaire droit, constitué de métal résistant à la corrosion, par exemple de nickel ou d'alliage de nickel. Le godet peut être réalisé par perçage ou par filage inversé, ce dernier procédé étant préféré et comprenant les étapes suivantes. Une billette 39 en forme de cylindre circulaire droit, réalisée en alliage de nickel, présente une extrémité supérieure 40 et est dimensionnée pour s'ajuster étroitement contre la paroi de l'alésage 32 dans laquelle elle est introduite. Après que la billette 39 a été introduite dans la cavité 37 de l'alésage 32 et appliquée sur la surface supérieure 38 de l'éjecteur flottant 34, le plongeur 35 est introduit dans cet alésage afin de porter contre l'extrémité supérieure 40 de la billette 39. Une pression est ensuite appliquée au plongeur 35 qui perce la billette 39 et provoque un filage inversé de cette dernière pour former un godet 41 comme montré sur la figure 6. Le godet 41 présente une extrémité fermée 42, une paroi 43 qui s'élève de l'extrémité fermée 42 jusqu'à une extrémité ouverte 44 et une cavité indiquée globalement en 45 et s'étendant concentriquement à l'intérieur, jusqu'à une surface inférieure 46 qui correspond à la forme de la surface inférieure 36 du plongeur 35. Après que ce dernier a été extrait de la cavité 45 du godet 41, une pression est appliquée au piston 33 de manière que l'éjecteur flottant 34 dégage à force le godet 41 de la cavité 37 de la matrice 30. L'étape suivante du procédé consiste à former une billette ou un lopin composite. Comme montré sur la figure 7, une billette 47 en forme de cylindre circulaire droit, réalisée en métal à haute conductibilité thermique, par exemple en cuivre, est introduite, comme indiqué par une flèche, dans l'extrémité ouverte 44 du godet 41 et s'ajuste étroitement dans la paroi 43 du godet. La billette 47 de cuivre est comprimée à l'intérieur de la cavité 45 du godet 41 afin de s'appliquer étroitement contre la surface inférieure 46 de ce godet, comme montré sur la figure 8. La billette 47 s'ajuste étroitement dans la paroi 43 du godet, à proximité de l'extrémité fermée 42, mais aboutit à peu de distance de l'extrémité ouverte 44 afin que la paroi 43 du godet dépasse au-dessus de l'extrémité ouverte 44. Comme représenté sur la figure 9, une matrice indiquée en 48 présente une cavité 49 qui s'étend longitudinalement jusqu'à une surface concave inférieure 50. Après que l'extrémité ouverte 44 du godet a été introduite dans la cavité 49 de la matrice 48, un plongeur 51 est introduit dans cette cavité afin de porter contre l'extrémité fermée 42. Une force est ensuite appliquée au plongeur 51 afin que la paroi 43 du godet se rabatte radialement vers l'intérieur par roulage, à proximité de l'extrémité ouverte 44, pour renfermer pratique- ment la billette 47 et former une billette composite 52 présentant des extrémités fermées 53 et 54, rabattues vers l'intérieur, comme montré sur la figure 10. L'étape suivante du procédé consiste à former une ébauche d'électrode à partir de la billette composite 52. Comme représenté sur la figure 10, un outil de filage direct, indiqué globalement en 55, comprend une matrice 56 qui présente un alésage épaulé 57 comprenant un alésage supérieur 58 dans lequel la billette 52 s'ajuste étroitement, et un orifice 59 de filage de diamètre réduit par rapport à celui de l'alésage supérieur 58. L'outil 55 de filage direct comprend également un plongeur 60 dont le diamètre est égal à celui de l'alésage supérieur 58 et dans lequel il pénètre, ce plongeur présentant une surface inférieure 61. Après que l'extrémité fermée 53-de la billette 52 a été introduite dans l'alésage supérieur 58 de la matrice 56, le plongeur 60 est introduit dans cet alésage afin de porter contre l'extrémité 54, rabattue vers l'intérieur, de la billette 52. Comme représenté sur la figure 11, une pression est ensuite appliquée au plongeur 60 afin de forcer la totalité, sauf une partie terminale, de la billette 52 par l'orifice 59 de filage de la matrice 56 pour former une ébauche d'électrode indiquée globalement en 62. L'ébauche 62 d'électrode comporte la partie terminale non filée de la billette 52 qui constitue une tête supérieure 63, et une partie inférieure 64 de diamètre réduit, faisant saillie longitudinalement de cette tête dans laquelle s'étend une âme 65 de cuivre. Après que l'ébauche 62 d'électrode a été retirée de la matrice 56, elle peut être utilisée comme électrode centrale composite pour une bougie d'allumage. Cependant, si cela est souhaité, la tête supérieure 63 peut être mise en forme par formage à froid, puis filée ou cisaillée afin de constituer une tête d'électrode de forme plus souhaitable. Ce dernier cas est préféré. La dernière étape du procédé consiste à cisailler et mettre en forme la tête supérieure 63 de l'ébauche, 62 d'électrode. Comme représenté sur la figure 12, un outil de cisaillage et de formage, indiqué globalement en 66, comprend une matrice 67 qui présente un alésage épaulé 68 comprenant un alésage supérieur circulaire et droit 69 qui s'étend jusqu'à un épaulement ou profil 70 de cisaillement de diamètre réduit, un alésage central descendant au-dessous de l'épaulement 70 de cisaillement jusqu'à un second épaulement ou profil 71, et un alésage inférieur 72 qui part du second épaulement 71 et qui traverse la matrice 67. La première étape du procédé perfectionné consiste à introduire l'ébauche 62 d'électrode dans l'alésage épaulé 68. Lorsque l'ébauche 62 d'électrode est ainsi mise en place, sa tête supérieure 63 repose sur l'épaulement 70 de cisaillage et s'ajuste étroitement dans l'alésage supérieur 69, tandis que la partie inférieure 64 s'ajuste étroitement dans l'alésage inférieur 72. L'outil 66 de cisaillage et de formage comprend également un plongeur 73 dont le diamètre est sensiblement égal à celui de l'épaulement 70 de cisaillage, ce plongeur pouvant passer à travers cet épaulement et présentant une surface inférieure 74. Le plongeur 73 est introduit concentriquement dans l'alésage supérieur 69 afin de porter contre la tête supérieure 63 de l'ébauche 62 d'électrode. Une pression est ensuite appliquée au plongeur 73 pour forcer la tête supérieure 63 de l'ébauche 62 d'électrode au-delà de l'épaulement 70 de cisaillage afin qu'il reste un anneau 75 (figure 13) de matière en excès, et contre le second épaulement 71 (figure 12) pour former une électrode centrale composite souhaitée indiquée globalement en 76 (figure 13>. L'électrode composite 76 comprend une tête 77 et la tige 64 de l'ébauche 62 d'électrode (figures Il et 12). La tête 77 de l'électrode (figure 13) présente des surfaces supérieure et inférieure 78 et 79 dont la forme correspond à celle de la surface inférieure 74 (figure 12) du plongeur 73 et du second épaulement 71 de la matrice 67, respectivement. Bien que la surface inférieure 74 du plongeur 73 soit représentée comme étant concave, elle peut être de toute forme nécessaire pour donner à la surface supérieure 78 (figure 13) la forme souhaitée pour la tête 77 de l'électrode. La tête 77 de l'électrode présente également une paroi latérale cylindrique 80 dont le diamètre est égal à celui de l'épaulement 70 de cisaillage (figure 12) de la matrice 67. L'électrode centrale composite 76 (figure 13) est ensuite retirée de la matrice (figure 12) en passant dans l'alésage supérieur 69 et elle peut alors être utilisée comme souhaité, sans autres étapes de formage à froid ou de filage. Le procédé comprend le perfectionnement supplémentaire selon lequel la billette composite 52 (figure ) formée par le godet 41 et la billette 47 logée dans la cavité 49 de la matrice 48 de la figure 9 est d'abord filée au diamètre souhaité pour la tête de l'électrode. La première étape de ce procédé consiste à former une billette composite allongée à partir de la billette ou du lopin 52, Comme représenté sur la figure 14, un outil de filage direct, indiqué globalement en 81, comprend une matrice 82 qui présente un alésage épaulé 83 comprenant un alésage supérieur 84 dans lequel la billette 52 s'ajuste étroitement, et un orifice 85 de filage de diamètre réduit par rapport à celui de l'alésage supérieur 84, le diamètre de l'orifice étant égal à celui de la tête d'électrode souhaitée. L'outil 81 de filage direct comprend également un plongeur 86 ayant un diamètre égal à celui de l'alésage supérieur 84 et dans lequel il peut être introduit, ce plongeur présentant une surface inférieure 87. Après que l'extrémité fermée 53 de la billette 52 a été introduite dans l'alésage supérieur 84 de la matrice 82, le plongeur 86 est introduit dans cet alésage afin de porter contre l'extrémité 54, rabattue vers l'intérieur, de la billette 52. Une pression est ensuite appliquée au plongeur 86 afin de forcer la totalité, sauf une partie terminale, de la billette 52 par l'orifice 85 de filage de la matrice 82. Le plongeur 86 est retiré de la matrice 82 et une seconde billette (non représentée), analogue à la première billette 52, est introduite dans la matrice et superposée à l'extrémité 54, rabattue vers l'intérieur, de la première billette 52. Le plongeur 86 est ensuite de nouveau introduit dans l'alésage supérieur 84 de la matrice 82 afin de porter contre la seconde billette. Comme représenté sur la figure 15, une pression est appliquée au plongeur 86 afin qu'il comprime la seconde billette pour lui donner une forme intermédiaire 88 et afin également qu'il force la partie terminale restante de la première billette 52 par l'orifice de filage pour former une billette composite allongée, indiquée globalement en 89 et présentant des extrémités fermée et remplie 90 et 91. La dernière étape du procédé consiste à former une électrode centrale composite à partir de la billette allongée 89. Comme représenté sur la figure 16, un second outil de filage direct, indiqué globalement en 92, comprend une matrice 93 qui présente un alésage épaulé 94 comprenant un alésage supérieur 95 qui s'étend jusqu'à un épaulement ou profil 96, et un orifice 97 de filage de diamètre réduit, situé au-dessous et à proximité de l'épaulement 96. L'outil 92 de filage direct comprend également un plongeur 98 ayant un diamètre égal à celui de l'alésage supérieur 95 et dans lequel il peut être introduit, ce plongeur présentant une surface inférieure 99. Après que l'extrémité fermée 90 de la billette allongée 89 a été introduite dans l'alésage supérieur 95 de la matrice 93, le. plongeur 98 est introduit dans cette dernière, contre l'extrémité remplie 91 de la billette allongée 89. Comme représenté sur la figure 17, une pression est ensuite appliquée au plongeur 98 afin de forcer la totalité, sauf une partie terminale, de la billette allongée 89 par l'orifice 97 de filage de la matrice 93 pour former une électrode centrale composite indiquée globalement il en 100. L'électrode centrale composite 100 comporte la partie terminale non extrudée de la billette allongée 89, formant une tête 101, et une tige 102 qui part longitudinalement de cette tête. La tête 101 de l'électrode présente une surface supérieure 103 dont la forme correspond à celle de la surface inférieure 99 du plongeur 98, une paroi latérale cylindrique 104 ayant un diamètre égal à celui de l'alésage supérieur 95 de la matrice 93, et une surface inférieure 105 dont la forme correspond à celle de l'épaulement 96. Bien que la surface inférieure 99 du plongeur 98 soit représentée comme étant concave, elle peut être de toute forme nécessaire pour donner à la surface supérieure 103 la forme souhaitée pour la tête 101 de l'électrode. L'électrode centrale composite 100 est ensuite retirée de la matrice 93 en passant par l'alésage supérieur 95 et elle convient à l'utilisation souhaitée, sans nécessiter d'autres étapes de formage à froid ou de filage. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de production d'une électrode centrale composite pour bougie d'allumage, comprenant les étapes qui consistent à former un godet (41) en métal résistant à la corrosion, comprenant une extrémité fermée (42), une paroi (43) qui s'élève de l'extrémité fermée jusqu'à une extrémité ouverte (44) et une cavité (45) qui s'étend concentriquement dans ce godet, à former une billette composite (52) présentant des extrémités fermée et remplie (53, 54) par introduction, dans l'extrémité ouverte du godet, d'une billette (47) ayant la forme d'un cylindre circulaire droit, en métal à haute conductibilité thermique, cette billette s'ajustant étroitement dans la paroi du godet, à former par filage de la billette composite une ébauche (62) d'électrode comportant une partie supérieure (63) qui forme une tête et une partie inférieure (64) de diamètre réduit, faisant saillie longitudinalement de la partie (63), le procédé étant caractérisé en ce que les positions et les dimensions relatives de la billette (47) et du godet (41) sont déterminées de manière que la billette s'ajuste étroitement dans la paroi (43) du godet, à proximité de l'extrémité fermée (42) de ce dernier, mais qu'elle aboutisse à peu de distance de l'extrémité ouverte (44) du godet afin que la paroi de celuici s'élève au-dessus de la billette, jusqu'à l'extrémité ouverte dudit godet, la paroi du godet étant rabattue radialement vers l'intérieur, par roulage, à proximité de l'extrémité ouverte, afin de former la billette composite (52). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité ouverte du godet, dans la cavité duquel la billette en forme de cylindre circulaire et droit est logée, est d'abord introduite dans une matrice (48) présentant une cavité longitudinale (49) qui aboutit à une surface concave inférieure (50) et -dans laquelle le godet s'ajuste étroitement, puis est forcée contre la surface concave afin que la paroi du godet soit rabattue radialement vers l'intérieur, par roulage, à proximité de l'extrémité ouverte du godet, afin de former la billette composite. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'extrémité fermée de la billette composite est d'abord introduite dans une matrice (82) présentant un alésage épaulé (83) qui comprend un alésage supérieur (84) dans lequel la billette s'ajuste étroitement, et un orifice (85) de filage de diamètre réduit et égal à celui d'une tête d'électrode souhaitée, l'extrémité fermée de la billette composite étant ensuite forcée à travers l'orifice de filage pour former une billette composite allongée (89) présentant des extrémités fermée (90) et remplie (91), l'extrémité fermée de-la billette composite allongée étant ensuite introduite dans une seconde matrice (93) qui présente un alésage épaulé (94) comprenant un alésage supérieur (95) dans lequel la billette s'ajuste étroitement, et un orifice (97) de filage de diamètre réduit, la totalité de la billette allongée, sauf une partie supérieure formant une tête à proximité de l'extrémité remplie, étant forcée à travers l'orifice de filage pour former une électrode centrale composite (100).