Brevet FR2497126A1 — publié le 19820702

249712i La présente invention concerne un outil de presse pour le formage à chaud et à froid de métaux, notamment d'alliages de cuivre et d'aluminium, dans lequel est enchâssé, dans un châssis en métal, un élément rapporté se composant d'un maté- riau dur différent du matériau du châssis. Pour le filage à chaud de métaux, notamment d'alliages de cuivre et d'aluminium, on connaUt déjà, d'après la demande de brevet allemand publiée sous le No. 29 00 909, un outil de ce genre qui a une durée de service assez longue et qui permet en outre d'obtenir une plus grande productivité, une meilleure utilisation de l'outil estun produit de meilleure qualité de surface par comparaison aux outils de presse utilisés par le passé du type massif ou du type précontraint par un frettage classique. En dehors de ces avantages, l'outil précité possède toute une série d'inconvénients qui empochent d'atteindre la durée de service maximale et, également, d'effectuer un remplacement rapide et simple des éléments rapportés. Après que cet outil a été fretté de telle sorte qu'il ne possède aucune précontrainte à la température de formage à froid, il ne peut en correspon- dance pas être utilisé dans de telles applications. Les incon- vénients de l'outil de presse précité par comparaison à la solution selon l'invention ont été mis en évidence d'une façon tout à fait nette sur le dessin o, dans l'intérêt d'une meilleure compréhension, on a représenté sur le côté gauche des figures (Fig. 1/a et 2/a) une coupe axiale de l'outil de presse de type connu et, sur le côté droit des figures (Fig. 1/ et 2/b) une coupe axiale de l'outil de presse conforme à l'in- vention. (En tenant compte de la forme symétrique de l'outil, on n'a représenté à chaque fois qu'une demi-coupe axiale). Sur le dessin, les deux figures représentent la même partie de l'outil mais, alors que sur la Fig. 1 les composants des deux outils sont désignés par des références numériques, la Figure 2 met en évidence les relations concernant les forces et les mouvements s'exerçant sur les deux outils. La Fig. 2/a montre que la surface conique intérieure 9' de la monture conique 4' se déforme par dilatation de façon défavorable à la température de formage à chaud appropriée pour l'élément rapporté 1' (la valeur de la déformation A s'élève aul maximum à 1 à 2 centièmes de millimètre), de sorte que le diamètre critique de l'élément rapporté 1' reste pra- tiquement non-soumis à une précontrainte. Simultanément, la force résultante Pe, exercée sur la surface de l'élément rap- porté 1' par le métal déformé, engendrée par une charge Po uniformément répartie, rapportée à un anneau circulaire et qui, par suite de l'égalité des surfaces, agit à une distance de l'axe de symétrie à peu près égale aux 2/4 du rayon, engendre avec un bras de levier résultant re un moment exerçant une contrainte de traction sur la partie de la section produisant le formage. Apres que la ligne d'action de la force résultante Pe est située à l'extérieur du centre de gravité C de la section droite donnée (lorsque le moment statique d'une section droite par rapport a deux axes mutuellement orthogonaux est égale à zéro, iesdits axes sont appelés des axes de gravité et leur point d'intersection est appelé le centre de gravité, coGme cela a été précisé dans le document suivant "V.I. Feodosew: Soprotiwqlinie Materialow", Chapitre IEII), la force Pe produit sur le bras de levier r1 un autre moment Ri, qui engendre à son tour une contrainte de traction agissant perpendiculaire- ment sur la section droite; il se produit ainsi la contrainte désignée par Et sur la Fig. 2a, et sous l'action de laquelle l'élément rapporté peut se rompre. Dans le cas d'une-déformation continue, il peut s'établir entre l'élément rapporté 1' et la monture conique 4', malgré des criques radiales, une condition stable, et l'outil peut être utilisé jusqu'à ce qu'il n apparaisse plus sur la surface du produit les fissures longitudinales produites par les criques. Dans le cas d'une utilisation répétée mais de courte durée, il ne peut pas se produire entre l'élément rapporté comportant les criques et la monture un équilibre car la monture revient après chaque refroidissement à sa forme initiale, mais l'élé- ment rapporté peut, lors du réchauffage, perdre sa stabilité et se rompre, ou bien il forme des produits de mauvaise qualité qui comportent des fissures. Sur la Fig. 2/a, on a mis en évidence un autre inconvé- nient. La partie d'élément rapporté qui est située à l'exté- rieur de la ligne d'action de la force résultante Pe, et qui est soumise à une pression dans toutes les directions, peut être considérée comme un corps rigide. Dans la zone o l'élé- ment rapporté 1' cesse de s'appuyer le long de la surface conique 9', la partie d'élément rapporté se dilatant à partir d'une surface cylindrique F en direction de l'axe de symétrie est soumise à la pression seulement dans une direction (dans la direction de la force résultante P e). Du fait que la partie critique de l'élément rapporté l' n'est pas soutenue dans la direction opposée à la direction de la force Pe à cause de l'intervalle d'air 7', l'élément rapporté 1' est soumis à une poussée le long de la surface cylindrique F. Le matériau for- mant l'élément rapporté i' est généralement cassant (par exemple A1203), et sa résistance à la poussée est bien plus faible que sa résistance à la compression (T opération de remplacement que quelques fois (2 à 3 fois). Dans le cas d'outils de formage à froid, les éléments rapportés ont été jusqu'à maintenant enchâssés d'une manière classique en faisant intervenir une liaison par frettage. L'inconvénient de ce mode d'enchâssement consiste en ce qu'il nécessite des travaux de préparation extrêmement précis et, bien que le degré nécessaire de précontrainte puisse être théoriquement déterminé, la mesure de la valeur réelle de la précontrainte constitue un problème qui n'a encore pas pu être résolu. Le remplacement des éléments rapportés est compliqué et la possibilité de remplacement n'est pas garantie. Dans le cas d'outils de presse comportant un élément rapporté en matériau dur, de préférence un élément rapporté en A1203, l'invention permet d'atteindre, aussi bien dans des opérations de formage à chaud qu'également dans certaines opé- rations de formage à froid, une durée de service maximale lorsque l'élément rapporté est enchâssé d'une manière nouvelle. Alors que dans le cas du mode d'enchâssement connu, l'élément rapporté 1' est adapté au profil conique de la monture 4' de telle sorte que le demiangle de cône diminuant en direction de l'intervalle d'air 7' soit supérieur à l'angle de blocage irréversible des surfaces emboltées l'une dans l'autre, en étant compris entre 10 et 450 et, avantageusement, entre 12,5 et 150, et alors qu'il existe entre la monture 4' et l'élément rapporté 1', en dessous du côté inférieur de l'élément rapporté 1', un intervalle d'air 7', l'élément rapporté 1' étant bloqué dans la monture 4' par un anneau de fermeture 11', l'élément rapporté 1 selon l'invention est enchâssé dans un châssis en métal, qui se compose d'un anneau 2 à élément rapporté; d'un anneau d'appui 3 et d'une monture 4. La paroi intérieure de la monture 4 est une sur- face cylindrique étagée se composant de trois gradins, le diamètre de la partie inférieure 5 pourvue d'un filetage étant le plus grand, tandis que le diamètre de la partie supérieure 6 est le plus petit. Dans la partie inférieure 5, l'anneau d'appui 3 est fixé à l'aide d'une liaison filetée, tandis que l'anneau à élément rapporté 2 est enchâssé dans la partie médiane 8 et dans la partie supérieure 6 avec pos- sibilité d'adaptation. Entre l'anneau d'appui 3 et l'anneau à élément rapporté 2, il est prévu un intervalle d'air 7 et la surface périphérique intérieure 9 de l'anneau à élément rapporté est agencée sous la forme d'une surface conique s'élargissant en direction de l'anneau d'appui et dont le demi-angle de cane a est compris entre 10 et 450, de préfé- rence entre 12,5 et 150, l'élément rapporté 1 s'appuyant sur l'anneau d'appui 3 comportant une forme adaptée à cette surface périphérique conique (Fig. l/b et 2/b). Il est important que l'élément rapporté I repose complè- tement sur.l'anneau d'appui 3. Les inégalités éventuelles de surface peuvent être compensées par interposition d'un autre anneau métallique (par exemple un anneau en cuivre) d'une épaisseur de 0,2 à 0,5 mm et d'un point de fusion plus élevé que la température de mise en oeuvre du métal à former. Dans le cas d'un outil de presse pourvu d'un élément rapporté en matériau dur enchàssé conformément à la présente invention, avantageusement un élément rapporté en céramique (par exemple A1203), la précontrainte dans le cas d'un filage à chaud est engendrée dans le processus de filage proprement dit alors que, dans le cas d'un formage à chaud, elle peut être réglée en cours de montage à la valeur théoriquement calculée en faisant intervenir les trous 10 ménagés dans l'anneau d'appui 3 et la monture 4 et en utilisant une presse exerçant une force de compression correspondante. La Fig. 2/b montre que l'élément rapporté 1, malgré la déformation A de l'anneau à élément rapporté 2 qui est pro- voquée par la dilatation thermique, ne reste pas dépourvu de précontrainte car, d'une part, les moments engendrés sont en partie compensés et, d'autre part, l'élément rapporté 1 est soumis de tous côtés à une pression, de sorte que les contraintes de pression s'exerçant dans l'élément rapporté 1 peuvent compenser les contraintes de traction résiduelles. Il ne se produit pas une sollicitation à la poussée car l'élément rapporté est soumis de toutes part à une pression (Fig. 2/b). Le remplacement des éléments rapportés 1 peut être effectué facilement et rapidement par le dévissage des liaisons filetées. L'outil de presse selon l'invention possède - en plus de la conservation des avantages des outils de presse connus qui sont pourvus d'un élément rapporté en A1203 - une durée de service supérieure d'environ 1,2 à 1,8 fois à celle des outils connus, et il permet d'obtenir une utilisation plus économique des outillages, une plus grande productivité et des produits de meilleure qualité. Le remplacement des éléments rapportés usés peut être réalisé simplement et correctement et, jusqu'à ce que les pièces en acier n'aient pas perdu leur dureté, on est garanti d'une possibilité de remplacement (au moins six remplacements de l'élément rapporté). L'outil de presse selon l'invention permet, par le nouvel enchâssement de l'élément rapporté, un choix correspondant des dimensions extérieures et un agencement approprié du profil de l'élément rapporté effectuant l'opération de formage en vue de permettre aussi bien le formage à froid que le formage à chaud de métaux et d'autres matériaux. REVENDICATIONS 1.- Outil de presse pour le formage à chaux et à froid de métaux, notamment d'alliages de cuivre et d'aluminium, dans lequel est enchassé, dansun chàssis en métal, un élément rap- porté se composant d'un matériau dur différent du matériau du châssis, caractérisé en ce que le chAssis d'enchassement est constitué par un anneau à élément rapporté (2), par un anneau d'appui (3) et par une monture (4), la paroi intérieure de la monture (4) étant agencée sous la forme d'une surface cylin- drique étagée se composant de trois gradins, en ce que le diamètre de la partie inférieure (5) pourvue d'un filetage est le plus grand, tandis que le diamètre de la partie supé- rieure (6) est le plus petit, l'anneau d'appui (3) étant vissé par un filetage dans la partie inférieure (5) et l'anneau à élément rapporté (2) étant enchassé, avec possibilité d'adap- tation, dans la partie médiane (8) et dans la partie supérieure (6), en ce qu'il est prévu entre l'anneau d'appui (3) et l'anneau à élément rapporté (2) un intervalle d'air (7), en ce que la surface périphérique intérieure (9) de l'anneau à élément rapporté est agencée sous la forme d'une surface conique s'élargissant en direction de l'anneau d'appui (3) et dont le demi-angle de cône a une valeur comprise entre 10 et 450, de préférence entre 12,5 et 15 , et en ce que l'élé- ment rapporté (1) soutenu par l'anneau d'appui (3) comporte une forme adaptée à cette surface périphérique conique. 2.- Outil de presse à élément rapporté en matériau dur selon la revendication (1)., caractérisé en ce que l'élément rapporté (1) est soutenu par l'anneau d'appui (3) avec inter- position d'un anneau en métal mou présentant une épaisseur de 0,2 à 0,5 mm et un point de fusion supérieur à la température de mise en oeuvre du métal à former.