Brevet FR2505213A1 — publié le 19821112

La présente invention concerne la technologie du travail des métaux par déformation plastique et a notamment pour objet un procédé de fabrication de pièces pourvues d'un gaufrage sous forme d'ondulations annulaires par déformation rotative de pièces brutes en talle. L'invention en question peut autre utilisée avec succès notamment dans la fabrication de disques ondulés annulaires qui, en fonction de leur destination, sont utilisés comme membranes, diaphragmes ou autres pièces capables, sous l'effet de forces extérieures, de changer de dimensions dans une large plage le long de leur axe de rotation. A ltheure actuelle, les pièces du type disques ondulés sont fabriquées en tale, de préférence par emboutissage. Cependant, une telle technique nécessite des efforts considérables, car la pièce brute subit une déformation simultanée de toute sa surface. En outre, pour fabriquer des pièces à ondulations de grande profondeur, on a recours à un jeu de matrices dont la profondeur des cannelures augmente à chaque nouvelle matrice, ainsi qu'à un traitement de recuit de la pièce entre les opérations. Tout cela entrain une consommation élevée d'énergie, tout en n'assurant qu'un rendement assez bas. On connait également un procédé de fabrication de pièces pourvues d'ondulations annulaires par formation rotative desdites ondulations, en appliquant à la pièce brute en ttle des efforts de déformation et de soutien dirigés l'univers l'autre (voir le certificat d'auteur No. 441068). Suivant ce procédé les disques pourvus d'un gaufrage en dents de scie sont fabriqués à partir de pièces brutes ayant une forme en développement de ctne. Cette pièce brute est déformée aux sommets de toutes les dents du gaufrage suivant l'une des sections radiales de la pièce brute, en étendant graduellement la zone de déformation et en passant d'une section radiale à l'autre. Le disque ainsi pourvu d'un gaufrage a une surface non fermée, ce qui nécessite une opération de jonction et de fixation des bords à profil complexe. Naturellement, cela demande un travail et une consommation d'énergie supplémentaires. En outre, pour mettre en oeuvre le procédé décrit, il faut utiliser un dispositif comportant des éléments de mise en forme (outils de pressage) adaptés pour varier la distance entre eux. Il en résulte une construction complexe du dispositif et de l'équipement pour la mise en oeuvre du procédé. L'invention vise par conséquent un procédé permettant la fabrication de pièces en t U e pourvues d'ondulations annulaires avec peu de dépenses de travail et d'énergie, tout en assurant l'obtention, dans une large plage de dimensions, d'ondulations annulaires de pratiquement n'importe quelle profondeur voulue, en changeant la forme de la pièce brute et en appliquant à celle-ci un effort de déformation concentré. Le problème ainsi posé est résolu grace à un procédé de fabrication de pièces à ondulations annulaires par formation rotative desdites ondulations en appliquant à une pièce brute en ttle des efforts de déformation et de soutien dirigés l'un vers l'autre, caractérisé, suivant l'invention, en ce que la pièce brute est exécutée sous forme d'une enveloppe de révolution à évasement s'élargissant graduellement, fixée du ctté du sommet géométrique dudit évasement, après quoi on procède à la formation des ondulations annulaires en passant successivement d'un diamètre plus petit à un autre plus grand et en appliquant un effort de déformation concentré à la surface intérieure de la pièce brute, lesdits efforts de déformation étant appliqués le long de l'axe de la pièce brute. Le procédé proposé de fabrication de pièces à endu- lations annulaires ne consomme pas beaucoup d'énergie, car la pièce brute ayant la forme d'un évasement se prote facilement à la flexion (ployage) aux endroits où sont appliqués les efforts de déformation et de soutien, c'est à-dire aux endroits où sont formées les ondulations annulaires. Ce fait explique également la simplicité du procédé et la possibilité de former des ondulations de n'importe quelle profondeur. Les efforts de déformation qui ne sont pas très grands permettent à leur tout de ne pas notre trop exigeant quant à la construction de 1' équipement pour la mise en oeuvre du procédé, et ledit équipement exige moins de métal pour sa fabrication. Etant donné que le processus comprend essentiellement une déformation de flexion, la qualité de la surface des ondulations annulaires formées est proche de celle de la surface de la pièce brute. Enfin, l'un des plus importants avantages du procédé proposé consiste en ce que les disques ondulés obtenus, en subissant l'action des forces extérieures (pression, par exemple), peuvent prendre une forme proche de celle de la pièce brute, ce qui est important dans le cas des diaphragmes de refoulement des systèmes d'alimentation en carburant. Il est rationnel d'étirer au préalable la portion annulaire de la pièce brute dans laquelle doit etre formée l'ondulation, en y appliquant un effort de déformation Jusqu'à l'obtention d'un gradin annulaire, ce qui rend pIs:.facile la formation des ondulations en cas de rigidité élevée de la pièce brute. Il est possible de déplacer le point d'application de l'effort de déformation suivant une ligne correspondant au profil de celle des parois de chaque ondulation qui est la plus proche de l'axe de la pièce brute. Tout en permettant d'accroftre la profondeur des ondulations annulaires, cela rend possible la fabrication de disques à ondulations annulaires à partir de pièces brutes à surface sphérique, parabolique ou de toute autre forme analogue. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemple non limitatifs, avec référence aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique de la pièce brute et de 1' équipement pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention - la figure 2 est une vue schématique du processus de formation successive des ondulations annulaires - la figure 3 est une vue de la pièce à ondulations annulaires fabriquée à partir d'une pièce brute en forme de ctne tronqué (coupe transversale) - la figure 4 est une vue schématique illustrant le processus de formation d'un gradin annulaire sur une pièce brute à rigidité élevée - s figures Sa, 5b et 5c représenint schématiquement la succession des opérations constituant le processus de fabrication d'une pièce à ondulations annulaires lors de l'avancement de l'outil de pressage incliné sous un angle par rapport à l'axe de la pièce brute ; et - la figure 6 illustre schématiquement le processus de fabrication d'une pièce à ondulations annulaires à partir d'une pièce brute hémisphérique (représentée en traits tiretés). La pièce brute 1 (figure 1) sous forme d'une enveloppe fermée 1 de révolution, à évasement allant en s'élargissant graduellement, est placée sur le mandrin 2, du côté du sommet géométrique dudit évasement, puis est centrée et fixée par un dispositif de serrage 3. Le mandrin 2 a des nervures concentriques 4 distantes l'une de l'autre d'une valeur égale au pas des ondulations. Pour appliquer l'effort de déformation, l'équipement pour la mise en oeuvre du procédé en question contient un outil de pressage 5 dont l'épaisseur et la largeur sont choisies en fonction des dimensions de l'ondulation à former. La surface de travail (nez) de l'outil de pressage 5 entrant en contact avec la surface de la pièce brute I est arrondie et faite en un matériau favorisant le glissement (laiton, par exemple). A cette meme fin, la surface intérieure de la pièce brute 1 est enduite d'une graisse consistante. Le mandrin 2 et la pièce brute 1 fixée à ce dernier sont mis en rotation. L'outil de pressage 5 est introduit à l'intérieur de la pièce brute et disposé radialement de manière que son nez se trouve sensiblement au milieu de la cannelure formée par les première et deuxième nervures à compter du centre du mandrin. L'outil de pressage 5 est déplacé le long de l'axe de la pièce brute 1 (suivant la flèche A) Jusqu'à son entrée en contact avec la surface intérieure de cette dernière. A partir de ce moment, le déplacement longitudinal de l'outil de pressage 5 provoque un effort de déformation concentré de l'outil 5 et un effort de soutien assuré par la nervure 4 du mandrin 2 qui est la plus proche de l'axe de la pièce brute 1. La ttle dont est faite la pièce brute est cintrée en contournant le nez de l'outil de pressage 5 pour entre retournée en position reflétée, ce qui assure la formation de la paroi de l'ondulation qui est la plus proche de l'axe de la pièce brute. L'autre paroi de l'ondulation est formée par le c8té non déformé de la pièce brute 1 déplacé en une nouvelle position dans laquelle elle se trouve en contact avec la seconde nervure 4 de la cannelure du mandrin 2.L'ondulation annulaire de profondeur voulue étant formée, l'outil de pressage 5 est ramené en position initiale et déplacé dans la direction radiale, du centre vers la périphérie, sur une distance égale au pas des ondulations. On procède à la formation de la deuxième (à partir du centre de la pièce) ondulation (figure 2). Le processus continue Jusqu'à obtention d'une pièce (figure 3) ayant le nombre voulu d'ondulations. il y a lieu de remarquer que l'outil de pressage peut avoir la forme d'un rouleau (non représenté) dont le rebord est d'une hauteur dépassant quelque peu la profondeur de 1' ondulation formée. Suivant un mode de réalisation de l'invention, la pièce brute 1, dans sa portion annulaire (figure 4) correspondant à ltondulation à former, est au préalable étirée par un effort de déformation Jusqu' à obtention d'un gradin annulaire 6 (figure 4). Cette opération est réalisée à l'aide d'un outil de pressage ayant la forme d'un rouleau 7 dont l'axe est sensiblement parallèle à celui de rotation de la pièce brute 1. Le rouleau 7 est avancé le long de l'axe de la pièce brute 1 Jusqu'à ce qu'il entre en contact avec la surface intérieure de cette dernière et forme le gradin annulaire 6.Le rouleau 7 est ensuite retiré de la pièce brute 1 et remplacé par un outil de pressage du type constitué par une plaque 5 ou par un rouleau (non représenté) à axe de rotation transversal par rapport à celui de la pièce brute, après quoi on procède à la formation de l'ondu- lation de la manière décrite ci-dessus. Pour former l'ondulation suivante, le cycle est répété. Selon un autre mode de réalisation, le point d'application de 1' effort de déformation, c'est-à-dire le nez de l'outil de pression 5 (figure 5), est déplacé suivant une ligne correspondant au profil de celle des parois de chaque ondulation qui est la plus proche de l'axe de la pièce. Dans le cas d'une pièce brute se présentant sous forme d'une enveloppe conique (figures Sa, 5b, 5c), l'outil de pressage 5 est avancé d'une manière rectiligne, sous un angle f égal à l'angle d'inclinaison de la surface de celle des parois de chaque ondulation qui est la plus proche de l'axe de la pièce brute. Au moment initial de la formation des ondulations, l'outil de pressage 5 est disposé (5b) de manière que sa surface latérale et la surface extérieure de la nervure soient distantes de 1,5 à 2 , où 6 est l'épaisseur de la ttle. Dans le cas d'une pièce brute hémisphérique (figure 6), l'outil de pressage 5 est avancé de manière que son nez, c'est-à-dire le point d'application de l'effort de déformation, se déplace suivant une courbe correspondant au profil de celle des parois de chaque ondulation qui est la plus proche du centre de la pièce brute 1. Ceci est du à ce que, premièrement, l'outil de pressage est déplacé suivant un gabarit curviligne (non repréltss correspondant à la surface de la portion annulaire de la sphère, et que, deuxièmement, la surface de la nervure 4 la plus proche de l'axe de la pièce brute I est exécutée elle aussi sous forme d'une portion annulaire de sphère. Exemple 1. Un diaphragme a été fabriqué à partir d'une pièce brute sous forme d'un cône tronqué dont le grand - diamètre était de 620 mm. La t81e de la pièce brute était en acier à bas carbone. L'épaisseur de la tôle était de 0,15 mm. Le régime du procédé était comme suit: rotation de la pièce brute : 80 m/mn avance axiale de l'outil de pressage : 0,2 mm/tr. On a obtenu un disque pourvu de cinquante ondulations annulaires profondes de 4 mm. Le degré de finition de la surface des ondulations était proche de celle de la surface de la pièce brute. Le disque à ondulations annulaires était destiné à servir de diaphragme de refoulement d'un réservoir conique. Exemple 2. Un diaphragme a été fabriqué à partir-d'une pièce brute sous forme d'un coone tronqué dont le grand diamètre était de 400 mm. La t81e de la pièce brute était en titane techniquement pur. L'épaisseur de la t81e était de 0,1 mm. Le régime du procédé était comme suit rotation de la pièce brute : 60 m/mn avance axiale de l'outil de pressage 0,1 mm/tr. On a obtenu un disque pourvu de 20 ondulations annulaires profondes de 5 mm. Le degré de finition de la surface des ondulations était proche de celle de la surface de la pièce brute. Exemple 3. Un diaphragme pourvu d'une seule ondulation a été fabriqué à partir d'une pièce brute sous forme d'un cane tronqué dont le grand diamètre était de 200 mm. La ttle de la pièce était en titane techniquement pur. L'épaisseur de la table était de 0,1 mm. Le régime du procédé était comme suit rotation de la pièce brute : 50 m/mn, avance de 'outil de pressage sous un angle T = 100 : 0,2 mm/tr. On a obtenu un diaphragme pourvu d'une seule ondulation profonde de 50 mm. Exemple 4. Un disque pourvu d'ondulations annulaires a été fabriqué à partir d'une pièce brute sous forme d'un ctne tronqué. La tôle de la pièce brute était en acier inoxydable au chrome-nickel. L'épaisseur de la ttle était de 1 mm. Le régime du procédé était comme suit rotation de la pièce brute : 35 m/mn avance axiale de l'outil de pression : 0,5 mm/tr. On a obtenu un disque pourvu de 20 ondulations annulaires profondes de 40 mm. Exemple 5. Un disque pourvu d'ondulations annulaires a été fabriqué à partir d'une pièce brute hémisphérique avec une base de 500 mm. La tôle de la pièce brute était en acier inoxydable au chrome-nickel. L'épaisseur de la tôle était de 0,3 mm. Le régime du procédé était comme suit rotation de la pièce brute : 30 m/mn, avance suivant un gabarit curviligne : 0,2 mm/tr. On a obtenu un disque pourvu d'ondulations annulaires de profondeur variant entre 5 et 20 mm. Nombre d'ondulations : 15. Le disque pourvu d'ondulations annulaires était destiné à servir de diaphragme de réservoir sphérique dans un système de refoulement. Le procédé conforme à l'invention exige peu de travail et consomme peu d'énergie, l'équipement nécessaire pour sa mise en oeuvre est simple. Suivant le pro cédé proposé peuvent astre fabriquées des pièces pourvues d'ondulations annulaires dans une large plage de dimensions des pièces et un champ d'application étendu. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de pièces pourvues d'un gaufrage sous forme d'ondulations annulaires formées dans une pièce brute en tôle par rotation de celle-ci et application d'efforts de déformation et de soutien dirigés l'un vers l'autre, caractérisé en ce que la pièce brute (1) est exécutée sous forme d'une enveloppe de révolution à évasement allant en s'élargissant graduellement, fixée du côté du sommet géométrique dudit évasement, après quoi on procède à la formation desdites ondulations annulaires en passant successivement d'un diamètre plus petit à un autre plus grand, et en appliquant un effort de déformation concentré à la surface intérieure de la pièce brute (1), ledit effort de déformation étant dirigé le long de l'axe de la pièce brute. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce brute (1) est préalablement étirée dans sa portion annulaire correspondant à 1 1ondulation à former, par application d'un effort de déformation Jusqu'à formation d'un gradin annulaire (6). 3. Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le point d'application de l'effort de déformation est déplacé suivant une ligne correspondant au profil de celle des parois de chaque ondulation qui est la plus proche de l'axe de la pièce brute (1). 4. Pièces pourvues d'ondulations annulaires, caractérisées en ce qu'elles sont obtenues par le procédé faisant l'obJet de l'une des revendications 1, 2 et 3.