Brevet FR2579491A1 — publié le 19861003

Procédé pour le laminage à froid avec profilage d'anneaux comportant un élargissement tangentiel ". - L'invention concerne un procédé pour le laminage à froid d'anneaux, pourvus d'un profil ébauché, qui peut être utilisé principalement dans l'industrie des paliers à roulement pour la fabrication d'anneaux inté- rieurs, ou aussi extérieurs, de ces paliers à roulement, avec une grande précision de dimensions et de forme. Le laminage avec profilage d'anneaux s'opère, entre autres, dans le domaine du forgeage à chaud, o l'on obtient, du fait du procédé lui-même, des précisions de mesure et de forme qui sont seulement limi- tées avec un coût de fabrication relativement élevé. En particulier, le procédé est utilisé pour la fabrication d'anneaux de paliers à roulement, il se forme, en raison du chauffage, des zones marginales décarburées, qui doi- vent être éliminées dans les opérations suivantes, ce qui est effectué habituellement par un usinage par prélèvement. Une sensible amélioration de la pré- cision des dimensions et de la forme est obtenue, pour certains profils annulaires, si l'on passe à un laminage à froid. Avec les profils intérieurs annulai- res et aussi avec quelques profils extérieurs annulaires, il apparaît toutefois, pendant le laminage à froid, dans la phase d'élargissement de l'anneau, un risque de forma- tion de crevasses ainsi que de formation de défauts locaux dans la coupe de l'anneau car, pendant l'élargissement, il se produit dans l'anneau des contraintes de traction tangentielles qui provoquent un état de tension uniaxial sur la surface annulaire qui n'est d'abord pas attaquée par le profil du cylindre ou du mandrin de laminage. En raison de la formation de crevas- ses et de défauts locaux dans les zones marginales men- tionnées, le laminage à froid ne peut être utilisé que dans une mesure limitée pour la fabrication en particulier d'anneaux de paliers à roulement. Suivant le DE-OS 2 607 755, il est proposé pour le profilage à froid d'anneaux, un laminage à plusieurs étapes, o dans la première étape, on man- drine simplement le profil sur l'anneau, sans élargisse- ment du diamètre. Dans les étapes suivantes, s'effectue une réduction régulière de l'épaisseur de la paroi sur toute la section transversale, ce qui provoque l'augmenta- tion du diamètre. L'inconvénient de ce procédé de laminage à froid réside dans la nécessité d'exécuter toute la transformation en plusieurs étapes, chaque étape exi- geant, en plus d'une opération de chauffage, surtout, chaque fois, des outils de profilage différents. L'expérience a montré que le flux axial de matière envisagé dans la première étape ne peut être réalisé qu'au moyen de dispositifs supplémentaires pour limiter le diamètre, ce qui rend nécessaire un effort relativement grand en techniques de commande de même que de fabrication, ce qui se traduit, à son tour, par un effet défavorable sur la sécurité de fonctionnement des installations destinées à l'exécution du procédé. On sait, par le brevet DD 121 284, que l'on peut laminer des anneaux, fortement profilés à l'intérieur, en deux étapes, une ébauche d'anneau étant laminée dans la première étape avec le profil extérieur qui correspond au profil intérieur prescrit, le laminage étant terminé dans une seconde étape sous la forme du profil intérieur prédéfini. La possibilité de l'exécution de ce procédé peut être mise en doute. L'invention a pour objet d'éliminer efficacement les causes de la formation de crevasses et de défauts locaux, au cours du profilage des anneaux, pour rendre utilisable le laminage à froid avec une grande sécurité de fabrication même pour profiler, en particulier, des anneaux de paliers à roulement à profil intérieur aussi bien qu'extérieur. L'invention se propose de réaliser un procédé rationnel avec lequel, en particulier des anneaux de paliers à roulement intérieurs et aussi exté- rieurs, qui, en raison de ces profils, ne pouvaient pas être fabriqués par laminage à froid, puissent être pro- filés, avec une sécurité de fabrication élevée, ainsi qu'avec une grande précision de dimensions et de forme, sur des machines ou installations du modèle antérieur en une seule étape. Ce résultat est obtenu suivant l'invention du fait que l'état uniaxial de contrainte la traction qui est produit par l'élargissement tangen- tiel est transformé en un état de contrainte à la traction et à la pression. Il est introduit, à cet effet, dans le moule de départ pour le mandrinage d'élargissement, une ébauche de profil appropriée. A partir des points de transition pour les diamètres de perforation ou extérieur, il s'établit, en corrélation avec le profil de l'outil, une contrainte de pression jusque dans les zones sollicitées par une traction libre. La fabrication de cette ébauche de 4. profil s'opère, suivant l'invention, pendant le travail de tournage de l'anneau de départ nécessaire de toute façon pour le laminage à froid et ne constitue aucune dépense supplémentaire. Les pertes de matières qui se produiraient sont réduites au minimum par le formage de l'ébauche profilée. Dans le cas extrême, l'ébauche de profil correspond à ce profil de l'anneau fini, la perte de matière étant ici aussi, en raison de l'élargissement ultérieur, plus petite que dans l'usinage-par enlèvement de l'anneau terminé. L'avantage du procédé suivant l'in- vention réside dans l'importance de l'économie qu'il procure, le mandrinage à froid de l'anneau profilé d'avance s'opérant en une seule étape de mandrinage, en utilisant seulement un cylindre à profilés et un mandrin. Le procédé suivant l'invention est exposé plus en détail ci-après, avec référence à un dispo- sitif pour mandriner à froid un anneau profilé intérieu- rement avec élargissement tangentiel avec un sensible agrandissement du diamètre, tel que, par exemple, un anneau extérieur de roulement à billes. Les dessins afférents représentent: - la figure I une représentation en coupe du dispositif au commencement et à la fin de l'opération de mandrinage d'un anneau de palier à roule- ment, et - la figure 2 une représentation en coupe au commencement et à la fin de l'opération de man- drinage d'un anneau intérieur de palier à roulement. Suivant la figure 1, il est repré- senté un dispositif pour mandriner la pièce de départ 1 présentant une ébauche de profil 2 déterminée, par exem- ple sous la forme d'un anneau extérieur de palier à roulement avec un mandrin approprié ou un rouleau inté- rieur 3 avec un profil de voie de roulement 4, et un cylindre de laminage 5, l'ébauche de profil 2 s'appli- quant, par ses arêtes profilées 6, au commencement du travail sur le profil 4 de la voie de roulement. Sous l'effet de la force de déforma- tion exercée par le cylindre d'usinage 5, il s'établit, à partir des points de contact des arêtes profilées 6, une contrainte de pression dans la direction des surfaces latérales de la pièce 1 initiale, qui se superpose avec la contrainte de traction de l'élargissement de l'anneau. Par suite, le montant absolu de la contrainte de traction provoquant la déformation est atténué, et la formation de crevasse et de défauts locaux est empêchée. La figure 2 montre la construction du dispositif pour mandriner un anneau intérieur de palier à roulement comme pièce initiale 1, dans un mode de construction analogue. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS 1 ) Procédé pour le mandrinage ou le laminage à froid, conférant un profil à des anneaux avec élargissement tangentiel et avec agrandissement sensible du diamètre, caractérisé en ce que l'état de contrainte à la traction, qui se produit sous l'effet de l'élargissement tangentiel, est transformé en un état de contrainte à la traction et à la pression, o l'on utilise, à cet effet une pièce initiale (1) présentant une ébauche de profil (2) appropriée, qui empêche, en corrélation avec le profil afférent de travail du mandrin (3) et/ou du cylindre (5) de laminage, au cours du tra- vail à froid en une seule étape de travail, la formation de crevasses sur les zones à déformer qui ne sont d'abord pas attaquées par le profil de l'outil, ainsi que la for- mation de défauts locaux. 2 ) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'ébauche de profil (2) de la pièce initiale (1) se trouve, suivant le profilage à exé- cuter, à l'intérieur et/ou à l'extérieur.