Brevet FR2602715A1 — publié le 19880219

OUTIL A FUTS DE PRESSAGE A BARRIERES THERMIQUES M ETALLIQUES. La présente invention concerne un outil à fûts de pressage à barrières thermiques métalliques. Dans une fabrication de pièces pour forgeage isothermique ou par frittage sous charge par exemple, L'outil de travail fonctionne habituellement sous presse et ses fûts de pressage doivent assurer dans un sens une transmission des efforts de la presse aux pièces à fabriquer ou aux outillages de leur mise en forme et constituer dans le sens inverse des barrières thermiques qui freinent ou suppriment le flux calorifique de déperdition thermique de ces pièces ou outillages. Les barrières thermiques des fûts de pressage de cet outil doivent tenir sans défaillance à la pression de travail, pour la température de fabrication. Dans certains outils connus, ces barrières thermiques sont constituées de disques en céramique. Un disque en céramique est rigide mais fragile. Il est souvent sujet à une détérioration par fissuration.Dans un fût de pressage d'un outil, un disque céramique servant de barrière thermique est habituellement disposé en contact avec un bloc métallique qui fait partie de ce fût métallique. Une répartition - non homogène des efforts de pressage sur ce bloc métallique et/ou des dilatations hétérogènes par différence de températures dans ce dernier entraînent des déformations dans la surface de ce bloc métallique en contact avec le disque céramique. Ces déformations de surface provoquent dans ce disque des fissurations qui tendent à se propager rapidement et entraînent une détérioration du disque et par conséquent son remplacement dans le fût de pressage. Un changement fréquent des disques fissurés dans les fûts de pressage d'un outil entraîne une immobilisation déraisonnable de cet outil et rend onéreux son entretien. La présente invention ayant pour but d'éviter ces inconvénients, permet de réaliser un outil économique- à fûts de pressage à barrières thermiques dans lequel les barrières thermiques qui assurent des fonctions de transmission de pression et de freinage de flux calorifique, sont, contrairement à une rigidité et à une fragilité désavantageuse des barrières thermiques en céramique des fûts de pressage d'un outil connu, mécaniquement résistantes et ont une longue durée de vie. Selon l'invention, un outil à fûts de pressage composés de blocs métalliques superposés et séparés par des barrières thermiques, est caractérisé en ce que dans les fûts de pressage, les barrières thermiques, sont constituées par des plateaux ou disques qui assurent les fonctions de transmission de pression et de freinage de flux calorifique, et comportent des surfaces actives ou surfaces de contact aptes à se déformer sans se détériorer. Pour mieux faire comprendre l'invention on en décrit ci-après un exemple de réalisation illustré par des dessins ci-annexés dont: - la figure 1 représente une vue schématique partielle d'un outil à fûts de pressage réalisé selon l'invention, disposé entre un coulisseau et une table d'une presse, - la figure 2 représente une vue schématique en coupe verticale d'un fût de pressage de l'outil de la figure 1 et les niveaux de températures auxquels les différentes parties de ce fût doivent résister, - la figure 3 représente à une autre échelle une vue partielle en coupe verticale d'une barrière thermique métallique du fût de pressage de la figure 2, - la figure 4 représente une vue partielle en coupe verticale d'une partie du fût de pressage de la figure 2, montrant les surfaces de contact libres de toute pression d'une part entre une barrière thermique métallique et une table inférieure froide d'une presse de fabrication et d'autre part entre cette barrière thermique et un bloc métallique chaud faisant partie d'un fût de pressage, - la figure 5 représente une vue analogue à celle de la figure 4, montrant les surfaces de contact d'une part entre une barrière thermique métallique et une table inférieure froide d'une presse de fabrication et d'autre part entre cette barrière thermique et un bloc métallique chaud d'un fût de pressage, dont la surface de contact avec cette barrière thermique est semée de déformations dues à des dilatations hétérogènes par différence de températures. L'invention est applicable à un outil de fabrication de pièces par forgeage isotherme, par frittage sous charge, ou par un procédé alliant - un maintien en température et en pression de pièces à fabriquer ou un outillage de leur mise en forme. Selon l'invention, un outil à fûts de pressage à barrières thermiques 1 comprend (figure 1) au moins un fût de pressage 2 qui, dans un sens transmet une pression P exercée par une presse 3 à une pièce à fabriquer sous des conditions de- fabrication données de pression et de température soit directement soit à travers un élément de contact ou un outillage de mise en forme tel qu'une matrice, l'outil I étant disposé entre un coulisseau ou table supérieure 4 et une table inférieure 5 de la presse 3, et dans un sens inverse, un freinage du flux calorifique de déperdition thermique T de la pièce à fabriquer et/ou de l'outillage de sa mise en forme. La pièce à fabriquer et/ou l'outillage de sa mise en forme ou l'élément de contact sont schématiquement représentés en 6 dans la figure 1. Dans l'exemple de la figure l, l'outil 1 comprend deux fûts de pressage 2, un fût supérieur et un fût inférieur. Les fûts de pressage 2 sont constitués d'une part par des blocs superposés 7 , S , 9 réalisés avec un métal ou un alliage résistant à la température et à la pression de fabrication, et d'autre part par des barrières thermiques 13, 14, 15 , 16 (figure 2) qui séparent ces blocs. Les surfaces des barrières thermiques 13, 14, 15, 16 qui sont en contact avec les blocs métalliques 7 , S , 9 ou la pièce à fabriquer ou l'outillage de sa mise en forme 6 sont appelées des surfaces actives. Les blocs superposés 7,8,9 sont réalisés soit avec un même métal ou un alliage identique, résistant à la température et à la pression de fabrication soit avec des métaux ou alliages différents selon leurs positions dans un fût de pressage. Ces positions correspondent aux différents niveaux de températures atteints dans ces blocs, aux conditions de fabrication.Dans l'exemple de réalisation, des fûts de pressage 2, illustré dans la figure 2, le bloc 7 qui doit être en contact avec la presse 3 et dont les températures ne dépassent pas 300"C est réalisé avec un acier d'emploi courant, le bloc 9 qui doit etre en contact avec une pièce en fabrication à une température de l'ordre 1 000 C, est réalisé avec un acier ou alliage haute température par exemple un alliage à base de nickel et le bloc intermédiaire 8 ayant une température située entre 300"C et 700"C est réalisé avec un acier réfractaire. Selon une caractéristique importante, les barrières thermiques 13, 14, 15, 16 des fûts de pressage 2 sont constituées par des plateaux ou disques qui comportent des surfaces actives ou surfaces de contact avec les blocs métalliques de ces fûts de pressage, aptes à se déformer sans se détériorer et sans changer la géométrie d'ensemble de ces fats, et assurent des fonctions de transmission de pression et de freinage de flux calorifique de déperdition thermique de la pièce à fabriquer. Selon une autre caractéristique, dans les fûts de pressage 2, les plateaux ou disques constituant les barrières thermiques 13, 14, 15 , 16 sont des plateaux ou disques métalliques formés avec des perforations 18 qui débouchent sur leurs surfaces actives ou surfaces de contact. Dans un exemple de réalisation illustré à la figure 3, la barrière thermique 14 est constituée par un plateau ou disque en métal ou alliage dans lequel sont formées des perforations 18 qui traversent son épaisseur et débouchent sur ses surfaces actives ou surfaces de contact 19 , 20. Dans les plateaux ou disques métalliques perforés servant de barrières thermiques 13, 14, 15, 16, les métaux ou alliages les constituant sont choisis en fonction des résistances mécaniques requises de ces plateaux ou disques, allégés par ces perforations 18, aux températures de fabrication tandis que les épaisseurs de ces plateaux ou disques, les dimensions et le nombre de perforations 18 sont déterminés en fonction des caractéristiques du métal ou alliage choisi et du freinage thermique souhaité du flux calorifique de déperdition thermique des pièces à fabriquer, étant donné que la propriété isolante de ces plateaux ou disques est obtenue par une réduction de section de passage laissée dans ces plateaux ou disques à ce flux calorifique. Dans un exemple non représenté, les plateaux ou disques constituant les barrières thermiques 13 , 14 , 15 , 16 sont des plateaux ou disques métalliques pourvus de creux 28 ouverts sur leurs surfaces actives ou surfaces de contact. Les perforations 18 ou les creux 28 modifient la compacité des surfaces actives de ces plateaux ou disques et facilitent la déformation de celles-ci. Cependant, la résistance mécanique de ces plateaux ou disques, allégés par ces perforations 18 ou creux 28 a été établie au cours du choix du matériau les constituant de manière que ces plateaux ou disques assurent sans défaillance leur fonction de transmission de pression. Selon une autre caractéristique dans les plateaux ou disques métalliques, munis de perforations 18 et/ou creux 28 et servant de barrières thermiques 13, 14, 15 , 16 les perforations 18 ou creux 28 sont uniformément réparties sur toute l'étendue de leurs surfaces ac tives. Une répartition homogène des perforations 18 ou creux 28 dans les plateaux ou disques 13, 14 , 15 , 16 permet à leurs surfaces actives d'obtenir une aptitude uniforme dans leur étendue à se déformer et à absorber efficacement toutes déformations de surface des éléments qui leur sont en contact, en particulier des éléments constitués par des blocs métalliques des fûts de pressage 2, déformations qui sont dues à une répartition hétérogène des efforts de pressage et/ou des dilatations hétérogènes par différence de températures de ces éléments ou blocs métalliques. Une aptitude à se déformer des surfaces actives 21 , 22 d'un plateau ou disque 13 qui sert de barrière thermique et qui est muni de perforations 26 est illustrée dans les figures 4 et 5. Le disque perforé 13 illustré dans la figure 4, libre de toute pression est par exemple disposé entre la table inférieure froide 5 de la presse 3 et le bloc métallique chaud 7 du fût de pressage 2 dont la surface de contact 21 avec le disque 13 comporte des déformations ou dénivellations 22,23 dues à des dilatations hétérogènes par différence de températures. En absence de pression les surfaces actives 24, 25 du disque perforé 13 ne sont pas déformées.Lorsqu'une force F est appliquée sur le bloc métallique 7, la surface active perforée 25 du disque 13 se déforme pour absorber les dénivellations 22, 23 de surface du bloc métallique 7 sans que la fonction de transmission de pression de ce disque soit atteinte. La surface de la table de presse 9 étant plane, la surface active 24 du disque 13 reste plan. Selon une autre caractéristique, dans les plateaux ou disques servant de barrières thermiques 13, 14 , 15, 16 du fût de pressage 2 les perforations 18 sont remplies d'un isolant thermique 27. Dans l'exemple de réalisation illustré l'isolant thermique 27 est constitué par une fibre silico-alumineuse. L'isolant thermique 27 qui obture les perforations 18, contribue à interdire tout rayonnement thermique ou toute convection de l'air à travers ces perforations 18. Les plateaux ou disques métalliques décrits ci-dessus étant faciles à réaliser sont économiques. Par ailleurs ces plateaux ou disques métalliques remplissent efficacement leur fonction de barrières thermiques dans un outil à des fûts de pressage. Grâce à leur longue durée de vie, ces plateaux ou disques métalliques peuvent dans la réalisation des barrières thermiques remplacer avantageusement les plateaux ou disques fragiles en céramique. REVENDICATIONS 1. Outil à fûts de pressage composés de blocs métalliques superposés (7 , 8, 9, 10) et séparés par des barrières thermiques (13, 14, 15, 16), caractérisé en ce que dans les fûts de pressage (2) les barrières thermiques (13, 14, 15, 16) sont constituées par des plateaux ou disques qui assurent les fonctions de transmission de pression et de freinage de flux calorifique et comportent des surfaces actives ou surfaces de contact (19, 20, 24, 25) aptes à se déformer sans se détériorer. 2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans les fûts de pressage (2) les barrières thermiques (13 , 14 , 15 , 16) sont des plateaux ou disques métalliques formés avec des perforations (18 , 26) qui traversent leur épaisseur et débouchent sur leurs surfaces actives (19 , 20 , 24 , 25). 3. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans les fûts de pressage (2), les barrières thermiques (13 , 14 , 15 , 16) sont des plateaux ou disques métalliques formés avec des creux (28) ouverts sur les surfaces actives (19, 20, 24 , 25). 4. Outil selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans les plateaux ou disques métalliques munis de perforations (18, 26) et servant de barrières thermiques (13 , 14 , 15, 16), les perforations (18, 26) sont uniformément réparties sur toute l'étendue des surfaces actives (19 , 20 , 24 , 25) de ces plateaux ou disques. 5. Outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans les plateaux ou disques métalliques munis de creux (28) et servant de barrières thermiques (13 , 14 , 15 , 16), les creux (28) sont uniformément répartis sur toute l'étendue des surfaces actives de ces plateaux ou disques. 6. Outil selon l'une des revendications 2 et 4, caractérisé en ce que dans les plateaux ou disques métalliques munis de perforations (18 , 26) et servant de barrières thermiques (13 , 14 , 15 , 16), les perforations (18 , 26) sont remplies d'un isolant thermique. 7. Outil selon la revendication 6, caractérisé en ce que dans les plateaux ou disques métalliques munis de perforations (18, 26) servant de barrières thermiques (13, 14, 15, 16) l'isolant thermique(27) remplissant les perforations(l8,26) est constitué par une fibre silico-alumineuse.