Brevet FR2534159A1 — publié le 19840413

Procédé de fabrication de pics cylindriques, notamment de pièces creuses, et machine pour sa mise en oeuvre. Par pièces cylindriques creuses, on entend, dans la présente description, une pièce, en général de section circulaire mais qui pourrait être de section polygonale ou autre, com- portant un forage interne dont la section dans la partie centrale est plus grande qu'aux extrémités Un exemple type d'une telle pièce creuse est un manchon cylindrique comportant des portées situées à ses deux extrémités, portées qui sont réunies par un tube entretoise mince Cette forme creuse a bien évidemment pour but d'assurer un allègement de la pièce tout en réalisant celle-ci en une seule partie. Selon les techniques connues une telle pièce cylindrique creuse est obtenue, soit par usinage de la partie centrale par enlèvement de métal, soit par forgeage à chaud des extré- mités et rectification tant des surfaces intérieures que de la surface extérieure. La technique de fabrication par usinage par enlèvement de métal est longue et elle entraine des consommations d'énergie et de métal importantes et, pour ces raisons, on préfère y substituer le forgeage à chaud des extrémités. Cette technique présente toutefois, elle aussi, des inconvé- nients qui résident dans la nécessité de prévoir un four de chauffage des pièces avec la consommation énergétique en résultant, dans la nécessité d'un processus de rectification par usinage de la partie extérieure de la pièce forgée, dans le fait que la structure du métal se trouve détruite, que l'aspect de surface et la précision ne sont pas bons et dans le fait qu'il existe une limite assez faible dans le rapport entre l'épaisseur de la partie centrale et des extrémités. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvé- nients en proposant un procédé de fabrication réalisable à froid qui donne une pièce avec un bon aspect de surface, une meilleure rugosité, une meilleure précision et une meil- leure résistance du fait de l'écrouissage du métal. Elle a également pour but de fournir un procédé qui permette d'obtenir un rapport plus faible entre l'épaisseur de la partie centrale creuse et celle des extrémités. Il est connu de réaliser des tubes par étirage à froid et il est connu que l'étirage à froid donne des tubes présentant les caractéristiques recherchées par la présente invention. Dans l'opération d'étirage une soie permettant de pincer le tube pour le tirer à travers la filière est façonnée à une extrémité et le tube est tiré à travers la filière, soit avec un mandrin à l'intérieur du tube (étirage sur mandrin>, soit sans mandrin (étirage à creux). Cet étirage à froid ne permet toutefois d'obtenir que des pièces tubulaires d'épaisseur constante et la soie qui doit présenter une section suffisante pour résister aux forces nécessaires pour tirer le tube à travers la filière, donne naissance à une chute qui, dans le cas de pièces relativement courtes, représente un pourcentage important de la pièce finie. La présente invention a en conséquence pour objet un procédé de fabrication de pièces cylindriques, notamment de pièces creuses, par étirage à travers une filière caractérisé en ce que la force de tirage est assurée par poussée d'un mandrin sur un appui réalisé sur la périphérie interne et au voisinage de l'extrémité avant de l'ébauche à étirer. De préférence et lorsqu'il y a un risque de fluage, l'appui est réalisé sensiblement perpendiculaire à l'axe de la pièce, par exemple par poussage dans une filière. Le procédé comporte un stade initial de formage d'un bec-appui intérieur par un procédé métallurgique quelconque connu, mais de préférence par filage ou poussage dans une filière, soit à creux, soit sur mandrin La caractéristique mécanique de ce bec doit être telle qu'il résiste au cisaillement sous la force de tirage maximale apparaissant pendant l'étirage Le procédé d'étirage est ensuite effectué d'une manière classique, directement ou par passes successives, sur un mandrin qui exerce sur le bec-appui la force de poussée nécessaire pour l'étirage. Du fait que le bec-appui se trouve au-delà de la filière, la force de poussée du mandrin se traduit par une traction sur la partie de la pièce qui se trouve au-delà de la filière et la pièce est donc étirée dans les conditions normales Le procédé peut être utilisé pour l'étirage d'une pièce cylindrique de section interne constante mais il est plus spécialement adapté pour le formage d'une pièce creuse, l'étirage de la partie creuse centrale, après formation du bec-appui et, de la partie d'extrémité correspondante, s'effectuant sur un mandrin pousseur à la section de la partie creuse centrale et l'étirage de l'autre partie d'extrémité s'effectuant par rabat direct ou par passes successives sur un mandrin pousseur dont la section correspond à la section interne de cette extrémité. Le bec-appui peut ensuite être éliminé par usinage, s'il ne ne fait pas partie de la gfométrie de la pièce. La présente invention a également pour objet une machine pour la mise en oeuvre du procédé comportant de façon connue au moins une filière, cette machine étant caractérisée en ce qu'elle comporte un mandrin d'une longueur supérieure à la longueur de la pièce à obtenir à la suite de la passe d'étirage et une presse poussant ledit mandrin à travers ladite filière. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée ci-après faite avec référence au dessin ci-annexé dans lequel: La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une pièce creuse à fabriquer par le procédé de l'invention; la figure 2 illustre schémati- quement la formation du bec-appui; la figure 3 illustre schématiquement l'étirage sur mandrin de la partie creuse centrale et la figure 4 illustre schématiquement, à son stade initial, l'étirage par rabat de la seconde partie d'ex- trémité. Dans les différentes figures, la référence 1 désigne une filière connue dont le profil en long est classique,le diamètre correspondant à la passe à réaliser La référence 2 désigne le mandrin et la référence 3 le plateau de la presse. La pièce creuse à obtenir a un diamètre extérieur D constant mais l'invention n'est pas limitée à une section circulaire et il serait également possible d'étirer une pièce présentant des redans extérieur et intérieur de diamètres croissants. Le forage interne comporte deux parties d'extrémité de sections 52 et 53 avec une partie centrale creuse de section 531 les trois sections répondant à l'inégalité 51 > 53 >/ 52 * Les sections du forage sont en général circulaires mais elles pourraient être polygonales ou plus généralement quelconques, les raccordements entre les sections peuvent également être quelconques et à la limite, l'invention s'applique à une pièce avec un forage de section constante. La première passe a pour but de former à l'intérieur de l'é- bauche et à l'extrémité correspondant à la plus petite section 52 du forage un bec-appui 4 Ce bec-appui doit être en principe formé dans cette partie pour que le mandrin de poussée 2 qui prend appui derrière celui-ci puisse être engagé et retiré de la pièce aux différents stades d'étirage Ce bec-appui peut être réalisé par tout procédé, éventuellement même au moulage de l'ébauche ou par forgeage, mais on utilise de préférence un filage à froid par poussage sur mandrin comme illustré dans la figure 2. On effectue alors un étirage sur mandrin par passes successives comme illustré à la figure 3 en utilisant un mandrin 2 a de section 51 avec un nez 5 de section 52 qui vient prendre appui derrière le bec-appui 4 La limite du taux d'étirage de la section 51 est fixée par la section nécessaire pour assurer sans rupture les opérations d'étirage ultérieures. Au cours de cette phase d'étirage on réserve une partie d'é- bauche 6 dont le volume correspond au volume de la seconde partie d'extrémité de section 53. On substitue alors au mandrin 2 a un mandrin 2 b dont la partie de nez correspond à la section 52 et le corps à la section 531 ces deux sections étant égales dans l'exemple représenté et le nez 5 vient prendre appui derrière le bec-appui 4. On procède par étirage direct ou par passes successives au rabat de la partie 6 de manière à former l'autre partie d'extrémité de section S Dans la figure 4, l'ébauche au début de la passe est représentée en traits pleins et la pièce finie en pointillés. Le procédé de fabrication est achevé par élimination par -, 2534 usinage du bec-appui 4 lorsqu'il ne fait pas partie de la géométrie de la pièce ' I 59 Revendications 1 Un procédé de fabrication de pièces cylindriques, notamment de pièces creuses,-par étirage à travers une filière, caractérisé en ce que la force de tirage est assurée par poussée d'un mandrin ( 2) sur un appui ( 4) réalisé sur la périphérie interne et au voisinage de l'extrémité avant de l'ébauche à étirer. 2 Un procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'appui ( 4) est sensiblement perpendi- culaire à l'axe de la pièce. 3 Un procédé de fabrication selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce que le bec-appui ( 4) est réalisé par poussage dans une filière (Figure 2). 4 Une machine pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 comportant de façon connue au moins une filière, caractérisée en oe qu'ellecomporte un mandrin ( 2) d'une longueur supérieure à la longueur de la pièce à obtenir à la suite de la passe d'étirage et une presse ( 3) poussant ledit mandrin à travers ladite filière.