Brevet FR2515078A2 — publié le 19830429

FR 2515078 A2 19830429 FR 8217094 A 19821012 Comme l'explique le brevet principal, le pro- cédé habituel de fabrication de galets à joues ou bou- dins périphériques pour tracteurs chenillés nécessite le soudage des deux moitiés fendues longitudinalement. Les pièces de forge sont transmises sous forme de moi- tiés et l'extrémité de chaque moitié est usinée afin que des cavités destinées à permettre le soudage soient formées Les moitiés sont soudées l'une à l'autre afin qu'elles forment une seule pièce, et elles subissent ensuite une relaxation des contraintes au niveau des soudures, avant usinage de finition. Selon des perfectionnements connus, le for- geage d'un galet à deux joues est réalisé par repous- sage et formation d'un bloc d'une manière classique afin que la joue la plus grande soit formée à la partie supé- rieure L'ébauche du galet à deux joues est alors ébarbée, percée et transmise à une autre machine qui constitue une machine ou presse à rabattre Celle-ci a deux matrices latérales coulissantes et une matrice supérieure avec un long poinçon en saillie Les matrices coulissantes se déplacent horizontalement afin qu'elles se raccordent au niveau de l'ébauche, à l'endroit o la seconde joue est alors formée La matrice supérieure se déplace en direction verticale, et le poinçon de grande longueur se déplace aussi verticalement mais en passant dans la partie supérieure, après la mise en position des ma- trices coulissantes, et il continue à descendre en for- mant la seconde joue Etant donné la nature de ce type d'opération, les bavures de la seconde joue provoquent un défaut d'alignement des matrices coulissantes fendues. Ce défaut d'alignement provoque évidemment la formation de surfaces irrégulières entre les deux joues Ces bavures et ces surfaces irrégulières posent des problèmes dans l'opération d'usinage si bien que le temps d'usinage nécessaire est accru. Les galets connus à joues pour tracteurs che- nillés sont formés par moitié, c'est-à-dire qu'une joue unique ou qu'une joue double a un diamètre différent d'une première joue, mais, de toute manière, deux moitiés de galets doivent être soudées l'une à l'autre afin qu'elles forment un galet complet pour tracteurs chenil- lés Cependant, l'invention s'applique à la formation de demi-galets ou de galets complets, à une seule ou deux joues. La technique antérieure est décrite dans les brevetsdes Etats-Unis d'Amérique no 585 821, 1 397 566 et 2 105 289. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 585 821 décrit un dispositif destiné à réaliser le milieu d'un rebord de montre, selon lequel une matrice annulaire fendue F est disposée dans une matrice H afin cu'elle forme un bourrelet à la surface externe du rebord de la montre. Cette matrice annulaire F est utilisée d'une manière analogue à la présente invention, mais la matrice annulaire décrite dans ce brevet ne comporte pas de pinces et ne convient pas à la réalisation d'un galet de chenille de tracteur telle qu'on l'a décrit dans la suite du présent mémoire. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 1 397 566 décrit des matrices coulissantes 3 qui sont mises en position par rapport à une roue 13 afin qu'elles forment à la surface externe, des joues annulaires espacées 14. Ce brevet ne décrit pas de bagues fendues reliées l'une à l'autre par des pinces. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 2 105 289 décrit une presse dans laquelle une bague 15 de confine- ment a plusieurs éléments qui sont raccordés par des charnières 27 La bague décrite est placée à l'intérieur d'une presse Cependant, cette bague ne comprend pas de pinces et elle n'est pas placée en totalité dans la presse. Selon le procédé de l'invention, il est pos- sible de réaliser soit la moitié d'un galet de chenille de tracteur soit le galet complet avec deux joues ou quatre joues en une seule opération de forgeage, de la manière décrite dans la suite du présent mémoire Le forgeage est réalisé à l'aide d'un poinçon par refoule- ment du métal, la technique appliquée comportant l'utili- sation de bagues fendues et de pinces pour l'immobilisa- tion de la périphérie d'une pièce forgée lorsqu'elle se trouve dans les matrices de formation de bloc et de finissage utilisées dans l'opération de forgeage. En conséquence, l'invention concerne un pro- cédé de forgeage de galets de chenilles de tracteurs ayant des joues et qui conviennent particulièrement bien à l'appareillage destiné à se déplacer en terrain acci- denté, et convenant aussi aux canes de roulements à billes, aux roues de grues et aux cônes de forage de puits de pétrole La moitié de galet ou le galet complet pour chenille de tracteur peut être formé à partir de lingots carrés de 10 à 13 cm de côté, à coins arrondis de 6,3 mm, à l'aide d'une opération initiale de compression destinée à briser les écailles sur le métal chauffé puis la forma- tion d'un arand rebord Des bagues fendues et des pinces sont alors placées autour de ce rebord et sur le corps de la pièce Celle-ci et les bagues fendues sont alors introduites dans une matrice de formation de bloc qui, selon la présente addition, comporte un gradin dans la matrice inférieure afin qu'une cavité élargie soit formée dans la matrice pour la formation d'une joue du galet. Une autre joue est placée entre la bague fendue et la matrice supérieure On utilise une technique de refou- lement à l'aide d'un poinçon de manière que le métal soit mis en forme autour des bagues fendues et forme ainsi les joues du galet. La poignée des bagues fendues (une partie des pinces) dépasse de la paire de matrices mais sans les toucher La pièce et les pinces sont retirées et placées dans la matrice de finissage afin que l'opération soit terminée par un refoulement à l'aide d'un poinçon formant un demi-galet ou un galet complet pour chenille de trac- 15078 teur, contre les bagues fendues La pièce et les bagues fendues sont alors retirées Lorsque les bagues fendues sont retirées de la pièce, celle-ci est prête pour une opération de poinçonnage et d'ébarbage, car elle est maintenue en position entre un berceau et un éjecteur, si bien qu'une bague circulaire d'ébarbage usine la joue à sa dimension finale et le poinçon forme la cavité dans le galet de chenille de tracteur La pièce est alors prête pour l'opération finale d'usinage. Les opérations essentielles du procédé décrit dans le brevet principal sont la prise d'une billette chauffée et sa compression afin que les écailles en soient chassées, puis la formation préalable de la billette avec une extrémité conique autour de laquelle deux bagues fendues peuvent être glissées sous la joue, avec une pince de manutention des bagues fendues Selon la pré- sente addition, grâce à l'introduction dans une matrice de préformage ayant une cavité munie d'un gradin, les opérations initiales d'une technique de refoulement par perçage sont utilisées de manière que la billette soit mise en forme contre le gradin de la matrice inférieure et contre les bagues fendues et la partie supérieure afin que le profil externe du demi-galet ou du galet complet soit déterminé. La pièce et les bagues fendues sont retirées de la matrice de formation de bloc et placées dans une matrice de finition afin que les opérations de refou- lement au poinçon puissent être terminées, et le métal de la pièce est chassé de manière qu'il corresponde à la forme des bagues fendues et constitue les joues dans la matrice De cette manière, une seule bavure est formée à l'extérieur d'une joue et permet ainsi la réduction des contraintes appliquées au métal; Les bagues fendues et la pièce sont alors retirées de la matrice de finition. Les bagues fendues se trouvent alors en dehors de la matrice, et la pièce est placée dans une poinçonneuse et est maintenue en position par un éjecteur pour l'opé- ration d'ébarbage L'outil d'ébarbage externe découpe la bavure de la joue du galet et le poinçon est abaissé au centre du galet afin qu'il opère dans une cavité for- mée préalablement par l'opération de formation de bloc par déplacement du poinçon et par finition, et la forme cylindrique du galet est ainsi obtenue. L'invention concerne ainsi une nouvelle tech- nique perfectionnée de forgeage mettant en oeuvre un refoulement au poinçon, permettant la formation d'un demi-galet ou d'un galet complet dans une presse de for- geage, les opérations comprenant le maintien de la pièce dans deux bagues fendues qui sont maintenues par des pinces Un galet est formé en position verticale, c'est- à-dire suivant son axe, et contre les côtés des bagues' fendues afin que des joues circonférentielles soient formées, et, simultanément, en plusieurs opérations. Une opération de formation de bloc et de finition permet la formation d'unecavité dans le galet, avec refoulement du métal dans les joues afin que les bagues fendues et les pinces puissent être retirées de la pièce, et le perçage et l'ébavurage ont lieu ensuite. En outre, l'invention permet la simplification des opérations de fabrication de galets pour chenilles de tracteurs Un galet à joues simpledouble ou double-double peut être formé en une seule série d'opérations de forgeage, sans que des pièces séparées doivent être soudées. L'invention concerne aussi un procédé perfec- tionné de fabrication d'un demi-galet pour chenille de tracteur en une seule opération de forgeage, à l'aide de bagues fendues et de pinces qui forment des joues circonférentielles, alors qu'un refoulement au poinçon assure la formation d'une cavité dans le galet. D'autres modes de réalisation de l'invention sont utilisés pour la formation d'ébauches de pignons multiples, de moyeux de bicyclettes, de cages de roule- ments à rouleaux, de roues de grues et de cônes de forage de puits de pétrole. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va sui- vre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe axiale d'un galet terminé de chenille de tracteur à joues doubles; la figure 2 est une coupe illustrant la pre- mière opération de mise en forme d'une matière première de section circulaire; la figure 3 est une coupe d'un demi-galet de chenille de tracteur; la figure 4 est une coupe illustrant l'opéra- tion de forgeage dans laquelle le galet de la figure 3 subit un refoulement par un poinçon; - la figure 5 est une vue en plan de la bague fendue utilisée pour la formation du galet des figures 3 et 4; la figure 6 est une élévation latérale d'une bague fendue, suivant la ligne 6-6 de la figure 5; la figure 7 est une coupe des matrices supé- rieure et inférieure et des bagues fendues utilisées pour la formation du galet de la figure 1 avec ses qua- tre jol es; - la figure 8 est une coupe de la figure 7 re- présentant l'éjecteur qui chasse la pièce forgée et les bagues fendues hors de la matrice inférieure et la cla- vette tournant dans une position différente; la figure 9 est une coupe d'un cône forgé d'un trépan de forage; la figure 10 est une coupe d'une pièce forgée représentant la bague fendue et la cavité à gradin dans une variante; la figure 11 est une coupe d'une bague fendue et d'une cavité à gradin d'un autre mode de réalisation; et la figure 12 est une autre coupe d'une autre bague fendue et d'une autre cavité à gradin. Le procédé connu de fabrication de galets de chenilles de tracteurs à joues simples ou doubles né- cessite le soudage de deux moitiés qui sont fendues lon- gitudinalement Les pièces forgées sont transmises par moitié et les extrémités de chaque moitié sont usinées afin que des cavités de soudage soient délimitées, les deux moitiés étant ensuite soudées en une seule pièce. Cette pièce subit alors un traitement de relaxation, un soudage et un usinage de finition. Selon le procédé du brevet principal cependant, on peut réaliser des galets à joues simples et doubles (normalement deux moitiés en une seule pièce) à l'aide de bagues fendues et par refoulement avec un poinçon, sur une presse mécanique de forgeage La taille des ga- lets est telle cue chaque moitié a un poids de 9 à 65 kg. En d'autres termes, les galets peuvent peser de 18 à kg et ils sont formés sur une presse mécanique ayant une capacité allant de 2,5 107 à 8 10 ou 1 10 N. L'invention met en oeuvre les opérations sui- vantes. A partir d'une billette circulaire ou carrée à coins arrondis de 103-12719 mm, la matière première chaude est serrée entre des matrices ouvertes afin que les écailles soient cassées et une extrémité conique est ensuite formée, avec une tête élargie, comme l'in- dique la figure 2 La figure 1 représente de façon géné- rale un galet à joues doubles pour chenille de tracteur 1, ayant une joue externe 11 d'un côté et une autre 12 de l'autre côté Des joues internes ou boudins portent les références 13 et 14 Selon la technique antérieure, ces galets sont formés en deux parties, comme indiqué par la référence 15 Sur la figure 2 qui représente l'opéra- tion initiale de compression, une billette circulaire 17 est comprimée, c'est-à-dire que ses écailles sont retirées, et elle est mise en forme par une tête ou par- tiede grande dimension qui porte la référence générale 18, en étant formée dans la cavité de la matrice inférieure 19 La matrice supérieure porte la référence 20 La tête 18 permet d'entourer la billette par une bague fendue. Un organe 16 de positionnement est formé dans la bil- lette. Selon la présente addition, le demi-galet a deux joues 50 et 51 et une cavité centrale 52 Deux demi- galets sont soudés afin qu'ils forment un galet complet. La billette qui a été comprimée est entourée par une bague fendue 22 comme représenté sur les figures 5 et 6, destinée à se loger dans une cavité 23 formée dans la matrice inférieure 27 et contenant un dispositif de retenue sous forme d'une clavette tournante 24 qui a une section circulaire et qui est découpée suivant une corde 25 La clavette tourne afin qu'elle puisse retenir la bague 22 en position lorsque le plongeur 26 repousse le métal, au moment du retrait Certaines opé- rations de formage ne nécessitent pas de clavette tour- nante ou d'organe équivalent. Une cavité 28 à gradin permettant la formation d'une joue est placée dans la région inférieure de la matrice inférieure 27 Des prolongements profonds péné- trant dans la matrice inférieure comme indiqué par la référence 29 correspondent à la partie axiale du demi- galet Une seconde joue est formée entre la bague 22 et la matrice supérieure 30 qui a une cavité 31 Il faut noter que les cavités 31 et 28 forment les joues 51 et respectivement. Les figures 5 et 6 représentent la bague fendue de la figure 4 Les pinces qui ne sont pas représentées sont utilisées pour la manutention des bagues et de la pièce forgée afin que celle-ci puisse être introduite dans la matrice inférieure et retirée de celle-ci Les pinces sont représentées sur -la figure 14 du brevet prin- cipal. Chaque bague fendue a une face supérieure 34 et une face inférieure 35 ainsi qu'une face extérieure 36 et une face intérieure 37 Une gorge 38 est formée 15078 pour le passage de la clavette tournante 24 (fiigure 4). Les figures 7 et 8 représentent la pièce forgée destinée à un galet à quatre joues Sur ces figures, le métal est forgé à l'aide d'une matrice supérieure 40 qui a un plongeur central 41 et une gorge circonfé- rentielle 42 La matrice inférieure 43 a une cavité cen- trale 44 et une bague fendue 45 qui est en appui contre un gradin 46 formé dans la cavité 44 La cavité munie d'un gradin forme une seconde joue qui équivaut à la joue 11 de la figure 1 La joue 12 est formée par la cavité 42, dans la matrice supérieure, et les joues 13 et 14 sont formées par des gorges 47 et 48 de la bague fendue 45 Un galet complet à deux joues ne comporte pas ces gorges Une clavette tournante 24 bloque les bagues en position et permet l'enlèvement du plongeur 41 Après la fin du forgeage, et dans la course de re- tour de la matrice supérieure, le plongeur 41 est retiré, et la clavette 24 tourne comme indiqué sur la figure 8 Un éjecteur pneumatique 49 chasse la pièce forgée et la bague fendue 45 comme l'indique la figure 8 Les pinces de la bague fendue sont ouvertes et le galet est ébavuré et perforé comme décrit en référence à la fi- gure 5 du brevet principal. La figure 9 montre comment la bague conique d'un trépan de forage peut être forgé d'une manière ana- logue Sur cette figure, la matrice supérieure 60 se ferme sur une matrice inférieure 61 Cette dernière a une cavité 62 qui a un gradin 63 de diamètre réduit Une clavette tournante 24 retient la bague 64 en position afin qu'elle puisse former le cône qui peut avoir une configuration interne 66 permettant la réduction de l'usi- nage du cône lorsque des roulements y sont placés Le gradin 63 forme la partie d'attaque du trépan, et la gorge 65 forme une bague à partir de laquelle des dents d'entraînement sont formées. Les figures 10 à 12 représentent des parties de la matrice inférieure avec diverses formes de bagues fendues Suivant les forces appliquées et le plongeur, la clavette tournante peut être nécessaire ou non La figure 10 représente la matrice inférieure 70 et sa ba- gue fendue 71, ainsi qu'un gradin 72 Il faut noter la joue importante 73 formée par la cavité de la matrice supérieure La figure 11 représente une matrice infé- rieure 75 ayant une surface concave 76 de logement de la bague 77 Le gradin 78 est représenté au-dessous de la bague afin qu'il forme une autre Joue La figure 12 représente une autre forme, obtenue avec une matrice inférieure 80, une bague 81 et des joues 82 et 83 Dans tous les cas, on a représenté la clavette tournante. Les techniques utilisées dans le cadre de l'in- vention permettent la formation de galets, de pignons multiples, de couronnes dentées, de bagues coniques, de cages de roulements à rouleaux, de moyeux de bicyclet- tes et de roues de grues, ayant chacun au moins deux joues et dans lesquelles des pièces sont formées par usinage Les bagues fendues utilisées selon l'invention forment des joues de galets ayant au moins deux joues si bien que l'usinage du produit final est très simpli- fié Dans presque tous les cas, une pièce est formée alors qu'une joue est réalisée dans la partie en gradin de la matrice inférieure et une seconde joue est formée dans une cavité de la matrice supérieure, les deux joues ayant des diamètres comparables Des gorges peuvent être formées dans les bagues fendues, entre les joues, afin que des joues supplémentaires de diamètres comparables soient formées le cas échéant. il est bien entendu aue l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préféren- tiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. 2 _ 5 '5078 REVENDICATIONS 1 Procédé de formage entre des matrices fermées, destiné à la fabrication d'une pièce métallique cylin- drique ayant au moins deux joues cylindriques externes et une cavité cylindrique, selon la revendication 1 du brevet principal, caractérisé en ce qu'il comprend: A l'introduction d'une billette préparée ( 17) et d'une bague fendue ( 22) placée à l'extérieur de la billette, dans un jeu de matrices ( 27, 30), B le support de la bague dans une cavité com- plémentaire d'une première matrice ( 27), la cavité ayant un gradin ( 28) distant de l'autre matrice ( 30), le gradin ayant un diamètre inférieur à celui de la cavité de la première matrice et permettant la formation d'une pre- mière joue de la pièce métallique cylindrique, C la fermeture de l'autre extrémité de la bague ( 22) par l'autre matrice ( 30) qui comporte un plon- geur central ( 26) destiné à former une cavité cylindrique centrale et une cavité de diamètre proche de celui de la cavité du gradin, si bien qu'une seconde joue est formée dans la pièce métallique, les joues étant placées de part et d'autre de la bague fendue et de la cavité cylindrique centrale, et D l'enlèvement de la bague fendue ( 22) et de la pièce métallique cylindrique ayant les joues hors des matrices et la finition et l'ébavurage de la pièce. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce subit un ébavurage destiné à retirer la bavure formée autour de l'une des joues, et un poin- çonnage axial, en une seule opération, afin que la cavi- té de la partie métallique forme un trou cylindrique ( 52). 3 Procédé de forgeage entre des matrices fermées selon la revendication 1, par mise en oeuvre de matri- ces supérieure et inférieure destinées à former une pièces métallique cylindrique ayant au moins deux joues cylindriques externes et une cavité cylindrique centrale, 2 d 5578 ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend A la préparation d'une billette ( 17) des- tinée à être forgée, B la disposition d'une bague fendue ( 22 > au- tour de la billette, C le montage de la bague fendue dans la ma- trice inférieure ( 27), D la formation de cavités dans les matrices supérieure et inférieure ( 30, 27) de part et d'autre de la bague fendue afin que des joues cylindriques élar- gies soient formées, et E le forgeage de la billette afin qu'une pre- mière extrémité de celle-ci soit percée suivant son axe et forme une cavité cylindrique centrale avec déplace- ment du métal radialement vers l'extérieur. 4 Appareil de forgeage entre desmatrices fermées destiné à former un galet forgé ou une pièce équivalente par mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend A une matrice inférieure ( 27) formant une première cavité sensiblement circulaire, B un gradin ( 28) formé dans la cavité et dé- limitant une cavité de plus petit diamètre juste au- dessous de la première cavité, C une bague fendue ( 22) placée dans la pre- mière cavité et dépassant vers l'intérieur, cette bague délimitant une cavité de diamètre inférieur à celui de la cavité du gradin, D une matrice supérieure ( 30) formant une seconde cavité sensiblement circulaire, ayant un dia- mètre à peu près égal à celui dela cavité du gradin, mais un diamètre inférieur à celui de la première cavité, et E un plongeur ( 26) associé à la cavité de la matrice supérieure et pénétrant dans la cavité de la matrice inférieure afin qu'il délimite une cavité 13 2515078 centrale, la matrice inférieure ayant une partie cen- trale qui dépasse près du plongeur, si bien que la fer- meture des cavités des matrices supérieure et inférieure assure la formation d'un galet ou d'une pièce équiva- lente, ayant au moins deux joues dont l'une est formée par la cavité du gradin et l'autre par fermeture de la matrice supérieure sur la matrice inférieure à proximité de la bague fendue. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bague fendue ( 47, 48) et forme des joues dans le galet forgé. 6 Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le galet a une partie centrale de diamètre réduit, et la bague fendue ( 45) a une épaisseur radiale plus grande dans sa partie médiane. 7 Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la matrice inférieure a une clavette tournante ( 24) qui est associée à la bague fendue ( 45) et fixe celle-ci afin qu'elle ne puisse pas être soulevée lors- que le plongeur est retiré de la matrice inférieure. 8 Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bague fendue ( 45) pénètre dans la matrice supérieure ( 40) et cette dernière supporte la bague vers l'extérieur, dans sa position de fermeture. 9 Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le galet a au moins une joue ( 50) dépassant radialement vers l'extérieur et formée par la cavité du gradin, et une seconde joue ( 52) formée dans la cavité de la matrice supérieure à l'aide de-la bague fendue ( 45).