Brevet FR2611551A1 — publié le 19880909

La présente invention est du domaine de la métallurgie et elle a pour objet un procédé de fabrication, ou de préparation, d'une matrice d'estampage consistant essentiellement en un traitement particulier des surfaces appelées à être en contact avec l'ébauche à estamper. On rappelle que l'estampage consiste en un ensemble d'opérations mécaniques par lesquelles sans aucune production de copeaux on soumet une ébauche, étampe, lopin ou lingot métallique à une ou plusieurs transformations dans le but d'obtenir un objet ayant une forme géométrique propre, qu'elle soit plane, en relief ou en creux. La réalisation pratique de ces opérations est effectuée à l'aide de moules spéciaux nommés étampes ou matrices montées sur des machines appropriées qui agissent par pression statique (presse) ou par pression dynamique (marteau-pilon). L'étampe est constituée de deux parties, l'étampe proprement dite fixée sur une enclume et la contre-étampe montée sur le pilon mobile. Sur les faces de l'étampe et de la contre-étampe qui viennent cn contact de la pièce à former deux empreintes sont obtenues à l'aide de machines telles que fraiseuses par exemple et sont ensuite polies généralement à la main. Le polissage peut être suivi ou précédé d'un traitement de surface après trempe ou sur acier prétraité, tel que chromage dur, nitruration, etc... qui améliore la durée de vie des outillages. On rappelle aussi que l'on entend par matriçage ltestampage d'ébauche en deux ou plusieurs étages ; on rappelle aussi que 1'estampage ou le matriçage peut être effectué à froid ou à chaud (température de ramollissement du métal de l'ébauche). Un inconvénient du procédé de façonnage de pièces métalliques sus-décrit réside dans l'usure assez rapide des outillages (matrices) donnant lieu d'une part à une dérive des cotes et des formes des pièces façonnées et d'autre part, dès lors que cette dérive devicnt rédhibitoire à une mise au rebut de l'outillage. On a proposé différents moyens de traitement des matrices en vue d'améliorer la durée de vie de celles-ci ; à titre d'exemple un tel procédé de traitement est décrit dans la publication FR 2.441.444 et comporte une sulfuration superficielle à température élevée ; on sait aussi utiliser des graisses anti usure telles que graphitées ou encore utiliser, pour les matrices, des matériaux particulièrement durs et résistants mais aussi particulièrement coûteux, et exigeant des traitements complexes. La présente invention se donne pour but de proposer un procédé de traitement de matrice dans les nuances d'acier habituelles, traitement visant à prolonger très substantiellement la durée d'utilisation de ces matrices. Selon la présente invention un procédé de traitement des matrices consiste essentiellement en l'écrouissage des parties exposées de la matrice, principalement parties en relief, cet écrouissage étant effectué à une température de la matrice comprise entre 200 et 3000C environ. Cette fourchette de température étant celle du travail normal des matrices. L'écrouissage peut être effectué par martelage, par molettage et d'une manière générale par tous moyens entrainant la déformation du métal et pouvant en modifier la structure cristalline. Sans doute le phénomène de l'écrouissage est-il bien connu des métallurgistes ainsi que des causes qui l'engendrent et les conséquences qu'il entraîne, notamment dans l'augmentation de la dureté cependant à la connaissance du Demandeur, il n'a jamais été appliqué rationnellement au traitement des surfaces de matrices, en particulier dans les conditions de températures sus-visées. L'invention pourra être mieux comprise à l'exemple qui va suivre en relation avec les dessins de la planche unique annexée sur laquelle n'est représentée qu'une demi matrice ou étampe. Un procédé conforme à l'invention comporte les étapes suivantes 10) gravure traditionnelle d'une empreinte 1 surdimensionnée dans une ébauche de matrice 2, des cotes initiales sont par exemple dl, d'l, 20) (éventuellement) traitement thermique approprié à la nuance d'acier, constituai ti. de l'ébauche de la matrice, 30) écrouissage à 2000-3000C des parties 3,4 et 5 en relief dans l'empreinte ; les différences des cotes d2 - dl et d'2 -d'l sont d'environ 1 à 2 m/m, 40) (éventuellement) traitement thermique approprié à la nuance d'acier, 50) finition de la gravure par l'enlèvement des parties de la gravure surdimensionnée, les différences de cotes d'3 - d'2 et d3 - d2 sont environ respectivement de 0,3 mm pour la première et O pour la seconde, 60 3 traitement de surface. La gravure de la matrice peut être réalisée soit par fraisage, soit le plus souvent, par électro érosion, soit encore au moyen d'une machine à reproduire, elle pourra comporter à la fabrication d'une ébauche ou empreinte et sa finition par abaissement de 1 à 2 m/m de la profondeur de l'empreinte. L'écrouissage des parties expo sées, comme cela est dit plus haut, peut être effectué par martelage manuel ou mécanique, par molettage manuel ou mécanique. La finition de la gravure peut être réalisée par enlèvement manuel de métal, par fraisage, par électro-érosion. Le traitement de surface sus-visé peut être un traitement de chromage dur, de nitruration ou tout autre traitement physico-chimique de surface particulier. Bien que l'on ait décrit et représenté une forme particulière du procédé de l'invention, il doit être compris que ce procédé n'est pas limité à cette forme mais qu'il s'étend à tout procédé tel que défini de manière générale plus haut, et que l'invention s'étend aussi aux matrices obtenues selon le procédé. R E V E N D i C A T i O N S 1.- Procédé de préparation d'une matrice d'estampage, carac térisé en ce qu'il comporte l'opération d'écrouissage d'au moins les parties exposées de la matrice, et en ce que cet écrouissage est effectué à la température de la matrice 200-3O00C 2.- Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'écrouissage est ef fectué par l'une des opérations comprenant le martelage, le molettage 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend la suite des opérations suivantes 10) gravure traditionnelle d'une empreinte (1) surdimen sionnée dans une ébauche de matrice (2), 20) traitement thermique approprié à la nuance d'acier, 30) écrouissage à 200-3000c des parties (3,4 et 5) en relief dans l'empreinte, 40) traitement thermique approprié à la nuance d'acier, 50) finition de la gravure par l'enlèvement des parties de la gravure surdimensionnée, 60) traitement de surface 4. - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit traitement de surface est un traitement du groupe des traitements comprenant le chromage dur, la nitruration 5.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le surdimensionnement de la gravure est de 1 à 2 millimètres sur les parties exposées à l'usure.