Brevet FR2612095A1 — publié le 19880916

Procédé et machine pour la fabrication par extrusion d'une pièce méta!_;2,re creuse. notamment d'un galet de chemin de roulement pour engin à chenille= La presente invention concerne un procédé et une installation pour la fabrication par extrusion d'une pièce métallique creuse, notamment d'un galet de chemin de roulement pour engin à chenilles. Les galets de chemin de roulement des engins à chenilles se composent généralement de deux pièces complémentaires soudées l'une à l'autre coaxialement. Le procédé actuellement mis en oeuvre pour les fabriquer a toutefois l'inconvénient d'être long et coûteux. I1 exige en effet que les extrémités des pièces destinées à être appliquées l'une contre l'autre soient usinées préalablement à leur soudage. I1 nécessite par ailleurs beaucoup de précautions pour garantir un alignement convenable des pièces à souder bout à bout et éviter la production de galets défectueux. Pour surmonter ces problèmes, on a cherché à réaliser les galets de chemin de-roulement à partir d'un seul lopin métallique. La solution proposée, qui consiste à transformer progressivement le lopin en utilisant plusieurs matrices interchangeables, ne donne malheureusement pas pleinement satisfaction car elle nécessite de gros investissements et contraint en outre le personnel à réaliser des opérations de manutention fort nombreuses et pénibles. La présente invention se propose de remédier aux différents inconvénients évoqués ci-dessus et, pour ce faire, elle a pour objet un procédé de fabrication par extrusion d'une pièce métallique creuse, notamment d'un galet de chemin de roulement pour engin à chenilles, qui se caractérise essentiellement en ce qu'il consiste successivemnent . à placer un lopin métallique chaud sur un bloc d'appui ; à utiliser une matrice comportant deux demi-coquilles complémentaires délimitant, lorsqu'elles sont appliquées l'une contre l'autre, une cavité d'extrusion ayant une extrémité inférieure fermée par le bloc d'appui et une extrémité supérieure ouverte, et dont la configuration interne correspond à celle de la surface latérale de la pièce à réaliser ; à disposer une virole autour des deux demi-coquilles afin de les verrouiller l'une contre l'autre ; . à abaisser un poinçon cylindrique dans la cavité d'extrusion afin de former dans le lopin une cavité axiale ayant un fond au-dessus de l'extrémité inférieure de la cavité d'extrusion et de refouler le métal constituant le lopin contre la surface interne de ladite cavité d'extrusion ; à remonter le poinçon cylindrique pour l'extraire de la piece extrudée ; . à retirer la virole afin de déverrouiller les deux demi-coquilles ; . à éloigner les deux demi-coquilles l'une de l'autre . à retirer la pièce extrudée reposant sur le bloc d'appui ; et . à découper par poinçonnage le fond de la cavité axiale de la extrudée. Grâce à ce procédé, les galets de chemin de roulement et autres piécec creuses peuvent maintenant être réalisés à partir d'un lopin unique et avec une seule matrice, ce qui permet de réduire les coûts de fabrication, d'améliorer les cadences de production et de faciliter la tâche du personnel. Selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé selon l'invention, or. applique les deux demi-coquilles l'une contre l'autre et on les éloigne l'une de l'autre en les déplaçant en sens inverse suivant une trajectoire rectiligne horizontale. Par ailleurs, on dispose la virole autour des deux demi-coquilles et on l'éloigne de celles-ci en la déplaçant verticalement. Pour augmenter encore les cadences de production, on peut avantageusement disposer la virole autour des deux demi-coquilles pendant qu'on abaisse le poinçon et l'éloigner de celles-ci pendant qu'on remonte ledit poinçon. La présente invention concerne également une machine pour la mise en oeuvre du procédé précité, cette machine se caractérisant essentiellement en ce qu'elle comprend . un bloc d'appui ; . une matrice comportant deux demi-coquilles complémentaires disposees de part et d'autre du bloc d'appui et déplaçables en sens inverse entre une position ouverte dans laquelle elles sont éloignées l'une de l'autre et une position fermée dans laquelle elles sont appliquées l'une contre l'autre, ces demi-coquilles délimitant, lorsqu'elles sont dans leur position fermée, une cavité d'extrusion ayant une extrémité inférieure fermée par le bloc d'appui et une extrémité supérieure ouverte, et dont la configuration interne correspond celle de la surface latérale de la pièce à réaliser ; . des moyens de commande pour déplacer les deux demi-coquilles en sen-inverse suivant une trajectoire rectiligne horizontale ; . un bâti déplaçable verticalement au-dessus du bloc d'appui en*re une position haute extrême et une position basse extrême ; . une virole suspendue au bâti et conformée pour ceinturer les deus. dea: coquilles dans leur position fermée et pour les verrouiller dans cette po=a4-cr. lorsque le bâti est dans une position intermédiaire de verrouillage entre se=_ positions extrêmes ; . un poinçon cylindrique monté sur le bâti de manière à faire saillie dans la cavité d'extrusion lorsque le bâti est entre sa position intermédiaire de verrouillage et sa position basse extrême ; et . des moyens pour déplacer le bâti entre ses positions haute et basse extrêmes. D'autres caractéristiques et avantages de la machine selon la présente invention ressortiront de la description qui sera donnée ci-après à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels . la figure 1 est une vue schématique, en coupe et avec arrachement, d'une machine conforme à l'invention, les parties constitutives de cette machine étant représentées dans la position qu'elles occupent lors de la première étape du' procédé de fabrication ; les figures 2 à 7 illustrent les étapes ultérieures du procédé de fabrication ; . la figure 8 est une vue en coupe schématique et à échelle réduite selon la ligne VII-VIII de la figure 5 ; et . la figure 9 est une vue en coupe schématique et à échelle réduite selon la ligne IX-IX de la figure 5. La machine que l'on peut voir sur les dessins a été mise au point pour fabriquer des galets de chemin de roulement pour engins à chenilles, mais rien ne s'oppose à ce qu'elle soit utilisée pour la fabrication d'autres pièces métalliques creuses. Elle comprend un bloc d'appui cylindrique 1 reposant sur une semelle horizontale 2 solidaire d'un châssis fixe 3, une matrice 4 comportant deux demi coquilles complémentaires 4a, 4b disposées de part et d'autre du bloc d'appui 1, des moyens de commande 5a, 5b prévus pour déplacer les demi-coquilles 4a, 4b, en sens inverse entre une position ouverte (visible sur les figures 1 et 7 ) dans laquelle elles sont éloignées l'une de l'autre et une position fermée (visible sur les figures 2 à 6 et 8 ) dans laquelle elles sont appliquées l'une contre l'autre et entourent le bloc d'appui 1, un bâti 6 déplaçable verticalement au dessus dudit bloc d'appui entre une position haute extrême (visible sur les figures 1, 2, 6 et 7 ) et une position basse extrême (visible sur la figure 4?, une virole 7 suspendue au bâti 6 et destinée à ceinturer les deux demi-coquiïïe 4a, 4b dans leur position fermée et à les verrouiller dans cette positicn lorsque le bâti 6 est dans une position intermédiaire de verrouillage cvisit._@ sur les figures 3 à 5), un poinçon cylindrique 8 prévu à l'extrémité inférieure d'une colonne 9 faisant saillie verticalement sur la face inférieure du bâti 6, et des moyens 10 (représentés partiellement) pour déplacer le bâti 6 entre ses positions haute et basse extrêmes, ces moyens pouvant par exemple être des vérins hydrauliques. Les demi-coquilles 4a, 4b sont déplaçables en sens inver@ entre deux glissières rectilignes 11 (visibles sur les figures 8 et 9) fixées par des vis 12 sur le châssis 3, de part et d'autre du bloc d'appui 1-. Elles comportent chacune deux pattes latérales 13a, 13b s'avançant sous les glissières 11 qui assurent leur maintien sur le châssis 3, leurs pattes étant perpendiculaires à leur trajectoire, comme cela ressort clairement de la figure 8. Dans leur position fermée, les demi-coquilles 4a, 4b se présentent sous la forme d'un tronc de cône et délimitent une cavité d'extrusion 14 dont l'extrémité inférieure est fermée par le bloc d'appui 1 et dont l'extrémité supérieure communique avec une préchambre cylindrique 15 ouverte à sa partie supérieure. La câvité d'extrusion 14 et la préchambre 15 s'étendent coaxialement avec le poinçon 8, la cavité d'extrusion 14 ayant en outre une configuration interne qui correspond à celle de la surface latérale de la pièce à réaliser. Les moyens de commande 5a, 5b sont constitués par deux vérins coaxiaux dont les cylindres 16a, 16b sont fixés sur le châssis 3 et dont les tiges de piston 17a, 17b sont reliées aux demi-coquilles 4a, 4b. En se référant plus particulièrement à la figure 8, on remarquera que ces vérins sont équidistants des glissières 11 et s'étendent perpendiculairement aux surfaces en regard 18a, 18b des coquilles. La virole 7 est fixée à l'extrémité inférieure de tiges verticales 19 montées coulissantes sur le bâti. Ces tiges, dont une seule est visible sur le= dessins, sont uniformément réparties le long de la paroi latérale d'un cylindre fictif dont l'axe coïncide avec celui de la virole et ne peuvent s'échapper du bâti 6, des boulons 20 étant vissés sur leur extrémité supérieure pour les retenir. Par ailleurs, afin d'assurer un verrouillage satisfaisant des demi coquilles, la surface interne 21 de la virole 7 est tronconique, sa forme correspondant à celle du tronc de cône délimité par les surfaces latér a.Les 22b des demi-coquilles 4a, 4b lorsque celles-ci sont dans leur position ferme=. Quant au poinçon 8, il comporte à son extrémité supérieure un élargissement cylindrique 23 apte à coopérer avec un faible jeu avec la surface latérale de la préchambre 15 et à fermer l'extrémité supérieure de la cavité d'extrusion 14 lorsque le bâti 6 est dans sa position basse extrême. Des organes élastiques 24 sont par ailleurs interposés entre le bàti 6 et la virole 7 de manière à être comprimés lorsque le bâti est entre sa position intermédaire de verrouillage et sa position basse extrême. Dans l'exemple représenté, ces organes élastiques sont constitués par des rondelles Belleville disposées dans des tubes verticaux 25, 26 montés télescopiquement entre la virole 7 et le bâti 6. On notera ici que les tubes télescopiques 25, 26 dont un seul jeu est représenté sur les dessins, sont équidistants angulairement aussi bien les uns des autres que des tiges 19 supportant la virole. On va maintenant décrire le fonctionnement de la machine selon l'invention en supposant qu'au départ les demi-coquilles 4a, 4b sont dans leur position ouverte et que le bâti 6 est dans sa position haute extrême. Tout d'abord, on dépose un lapin d'acier cylindrique 27 sur le bloc d'appui 1, comme représenté sur la figure 1: Le lapin utilisé a une masse légèrement supérieure à celle du galet de chemin de roulement à réaliser et est porté à une température de l'ordre de 1 200'C. On actionne ensuite les vérins 5a, 5b afin d'appliquer les demi-coquilles 4a, 4b l'une contre l'autre, comme représenté sur la figure 2. Le lopin 27 s'étend alors dans la cavité d'extrusion 14 et fait légèrement saillie dans la préchambre 15. On actionne maintenant les moyens de commande 10 pour abaisser le bâti 6. Pendant que celui-ci se déplace de sa position haute extrême à sa position intermédiaire de verrouillage visible sur la figure 3, la virole 7 descend autour des demi-coquilles 4a, 4b jusqu'à ce que sa surface interne 21 vienne en contact avec les surfaces latérales 22a, 22b de ces dernières. Quant au poinçon 8, il pénètre pratiquement entièrement dans la préchambre 15. Puis, pendant que le bâti 6 se déplace de sa position intermédiaire à sa position basse extrême visible sur la figure 4, les ressorts Belleville 24 se compriment et permettent le verrouillage des demi-coquilles 4a, 4b en exerçant une pression sur la virole 7. De son côté, le poinçon 8 pénètre dans le lopin 27 en refoulant le métal contre la surface interne de la cavité d'extrusion 14. Lorsque le bâti 6 atteint sa position basse extrême représentée sur la figure 4, il forme alors dans le lopin 27 une cavité axiale 29 ayant un fond 30 relativement peu épais tandis que son élargissement 23 obture l'extrémité supérieure de la cavité d'extrusion 14. On actionne maintenant les moyens 10 en sens inverse afin de remonter le bâti 6. Pendant que celui-ci s'éloigne de sa position basse extrême, le poinçon 8 sort de la cavité 29 de la pièce extrudée 31 obtenue à partir du lopin 27 et vient dans la position représentée sur la figure 5 sans que la virole 7 ait été entraînée vers le haut. I1 convient de noter ici que la sortie du poinçon 8 hors de la cavité 29 a été facilitée par les rondelles Belleville 24 qui se sont détendues entre-temps. Puis, pendant que le bâti 6 se déplace de sa position visible sur la figure 5 à sa position visible sur la figure 6, il entraîne avec lui la virole 7 et permet ainsi le déverrouillage des demi-coquilles 4a, 4b. On actionne ensuite les vérins 5a, 5b afin d'amener les demi-coquilles 4a, 4b dans leur position ouverte visible sur la figure 7 et d'extraire ainsi la pièce extrudée 31 de la cavité d'extrusion 14. On transfère enfin la pièce extrudée 31 dans un poste de poinçonnage (non représenté) pour découper d'une manière connue en soi le fond 30 de la cavité 29. I1 suffit ensuite de soumettre le galet de chemin de roulement ainsi obtenu à un usinage de finition classique. On recommencera bien entendu le cycle de production qui vient d'être décrit pour fabriquer d'autres galets de chemin de roulement. I1 ressort clairement de ce qui précède que le procédé et la machine conformes à la présente invention permettent de fabriquer les galets de chemin de roulement plus facilement et avec un prix de revient plus faible que les procédés et les machines de la technique actuelle. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fabrication par extrusion d'une pièce métallique creuse, notamment d'un galet de chemin de roulement pour engin. a chenilles, caractérisé en ce qu'il consiste successivemnent à placer un lopin métallique chaud (27) sur un bloc d'appui (1) ; à utiliser une matrice (4) comportant deux demi-coquilles complémentaires (4a, 4b) délimitant, lorsqu'elles sont appliquées l'une .contre l'autre, une cavité d'extrusion (14) ayant une extrémité inférieure fermée par le bloc d'appui (1) et une extrémité supérieure ouverte, et dont la configuration. interne correspond à celle de la surface latérale de la pièce à réaliser ; à disposer une virole (7) autour des deux demi-coquilles (4a, 4b) afin de les verrouiller l'une contre l'autre ; . à abaisser un poinçon cylindrique (8) dans la cavité d'extrusion (14) afin de former dans le lopin (27) une cavité axiale (29) ayant un fond (30) au dessus de l'extrémité inférieure de la cavité d'extrusion (14) et de refouler le métal constituant le lopin (27) contre la surface interne de ladite cavité d'extrusion ; . à remonter le poinçon cylindrique (8) pour l'extraire de la pièce (31) ainsi extrudée ; . à retirer la virole (7) afin de déverrouiller les deux demi-coquille--; (4a, 4b) ; à éloigner les deux demi-coquilles (4a, 4b) l'une de l'autre ; . à retirer la pièce extrudée (31) reposant sur le bloc d'appui (1) ; et à découper par poinçonnage le fond (30) de la cavité axiale (29) de la pièce extrudée (31). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique les deux demi-coquilles (4a, 4b) l'une contre l'autre et on les éloigne l'une de l'autre en les déplaçant en sens inverse suivant une trajectoire rectiligne horizontale. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dispose la virole (7) autour des deux demi-coquilles (4a, 4b) et on l'éloigne de celles-ci en la déplaçant verticalement. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce qu'on dispose la virole (7) autour des deux demi-coquilles (4a, 4b) pendant qu'on. abaisse le poinçon (8) et on la retire pendant qu'on remonte ledit poinçon. 5. Machine pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une qu=iconque de_ revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend . un bloc d'appui (1) ; . une matrice (4) comportant deux demi-coquilles complémentaires (4a, 4b) disposées de part et d'autre du bloc d'appui (1) et déplaçables en sens inverse entre une position ouverte dans laquelle elles sont éloignées l'une de l'autre et une position fermée dans laquelle elles sont appliquées l'une contre l'autre, ces demi-coquilles délimitant, lorsqu'elles sont dans leur position fermée, une cavité d'extrusion (14) ayant une extrémité inférieure fermée par le bloc d'appui (1) et une extrémité supérieure ouverte, et dont la configuration. interne correspond à celle de la surface latérale de la pièce à réaliser ; . des moyens de commande (5a, 5b) pour déplacer les deux demi-coquilles (4a, 4b) en sens inverse suivant une trajectoire rectiligne horizontale ; . un bâti (6) déplaçable verticalement au-dessus du bloc d'appui (1) entre une position haute extrême et une position basse extrême ; . une virole (7) suspendue au bâti (6) et conformée pour ceinturer les deux demi-coquilles (4a, 4b) dans leur position fermée et pour les verrouiller dans cette position lorsque le bâti (6) est dans une position intermédiaire de verrouillage entre ses positions extrêmes ; . un poinçon cylindrique (8) monté sur le bâti (6) de manière à faire saillie dans la cavité d'extrusion (14) lorsque le bâti (6) est entre sa position intermédiaire de verrouillage et sa position basse extrême ; et . des moyens (10) pour déplacer le bâti (6) entre ses positions haute et basse extrêmes. 6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que les deux demi coquilles (4a, 4b) sont montées coulissantes le long de deux glissières de guidage parallèles (11). 7. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de commande (5a, 5b) des deux demi-coquilles (4a, 4b) sont constitués par deux vérins coaxiaux. 8. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que la cavité d'extrusion (14) est prolongée vers le haut par une préchambre cylindrique (15), le poinçon (8) comportant à son extrémité supérieure un élargissement cylindrique (23) apte à coopérer avec un faible jeu avec la surface latérale de la préchambre (15) et à fermer l'extrémité supérieure de la cavité d'extrusion (14) lorsque le bâti (6) atteint sa position basse extrême. 9. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que les @,_a=== latérales (22a, 22b) des demi-coquilles (4a, 4b) et la surface interne la virole (7) sont tronconiques et ont les mêmes dimensions. 14. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que la virole f%: est fixée à l'extrémité inférieure de tiges verticales (19) montées coulissante sur le bâti (6). 11. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que des organe= élastiques (24) sont interposés entre le bâti (6) et la virole (7) de mar.iëre.,à être comprimés lorsque le bâti (6) est entre sa position intermédiaire de verrouillage et sa position basse extrême. 12. Machine selon la revendication 11, caractérisée en ce que les organes élastiques (24) sont disposés dans des tubes verticaux (25, 26) monte= télescopiquement entre la virole (7) et le bâti (6).