Brevet FR2630950A1 — publié le 19891110

La présente invention concerne une poinçon refouleur refroidi, destiné notamment à la fabrication d'ébauches borgnes ou débouchantes pour ébnuchc de fonds de bouteille, ayant une forme générale sphérique. Pour la fabricationd ébauches borgnes il est connu de déformer plastiquement à chaud une billette d'acier en maintenant à l'extérieur cette billette dans unr matrice ou un jeu de galets , et en enfonçant axialement un mandrin en forme de sphére ou, d'ogive, afin de former l'alésage de l'ébauche. Du fait de le température élevée h laquelle est porté le métal déformé plastiquement, il est nécessaire d assurer un refroidissement énergique de l'outil Tous les poinçons utilisés à cette effet jusqu'à présent ont présents divers inconvénients. Notamment, leur refroidissement ne s' effectue pas une manière parfaite ils perdent leurs caractéristiques initiales et ils sont soumis à une détério- ration entrainant rapidement leur remplacement. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un outil refroidi de conception partit culière présentant une grande durée de vie. A cet effet ce poinçon refouleur refroidi, destiné notamment à la fabrication d'ébauches borgnes, ayant une forme générale sphérique, est caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe extérieure, relativement mince, en contact avec la matière à former, destiné à assurer l'écoule- ment visqueux de cette matière un corps intérieur de meme forme que ]'enveloppe extérieure, emboîté étroitement et fixé è llintérieur de cette enveloppe dans lequel sont formés des conduits pour la circulation d'un fluide de re- froidissement et un nez fixé h l'extrémité de l'enveloppe extérieure et en matériau extra dur pour pouvoir encaisser les plus grands efforts du travail mécanique h chaud sans dé formations On décrira ci après,à titre d exemple non limitatif une forme d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vie en coupe axiale d un poinçon refouleur refroidi suivant l'invention La figure 2 est une représentation du corps inté- rieur vu de la droite sur la figure 1. La figure 3 est une vue du nez de l'outil vue de La gauche sur le figure 1. Le poinçon refouleur suivant l'invention qui rt représenté sur le dessin et qui est destiné b la fabrication d'ébauches borgnes, ou débouchantes1 est constituées par des pièces de révolution autour de J'axe longitudinal xy du poinçon. La pièce 1 constitue l'enveloppe extérieure du poinçon qui est en contact avec la matière à former et qui est destinée à assurer l'écoulement visqueux de cette ma- tibre. Cette enveloppe extérieure est, h cet effet, réalisée en matériau très dur Elle présente une section droite qui va en diminuant progressivement en direction de cette extré- mité et elle a dans son ensemble une forme d'oqive sphéri- que.Cette enveloppe extérieure 1 est relativement mince de manière h présenter un faible gradient de température à travers son épaisseur et elle a pour simple fonction de résister b l'abrasion. Elle est incapable à elle seule d'a. voir la tenue mécanique voulue et cette tenue lui est confé- rée par la pièce 2 qui constitue un corps intérieur emboité étroitement h l'intérieur de l'enveloppe extérieure 1. Ce corps intérieur, a par conséquent, lui Aussi, une surface externe en forme d'ogive sphérique en contact intime avec la face interne de 1 enveloppe extérieure J. L'enveloppe 1 et le corps intérieur 2 sont solidaires mécaniquement, par exemple par soudage de leurs faces frontales gauches circulaires, d'un mandrin de commande 4 pourvu d'un alésage axial 4a forme dans le corps 2.Dans cet alésage axial 4a débou- che un passage axial 5 qui se termine par une partie convergente 5a, formant buseJ laquelle débouche par la face frontale droite 2a de petit diambtre) dii corps intérieur 2. Dans le passage axial 5 est engagé un 'ube axial, 6 d arri- vée, de fluide de refroidissement) ce tube traversant nussi axiaLement l'alésage 4 et étant relié h une source de fluide de, refroidissement qui est généralement de l'eau. Le tube 6 est engagé sur une partie de la longueur du passage axial 5, de grand diamètre, et l'étanchéité avec la paroi de ce pas sage 5 est nssuré par un joint 7, qui est en contact nez la face frontale droite, du tube 6 et un épaulement annulaire 5b du passage 5 dans le corps 2. La troisième pièce 3 du poinçon constitue le nez de ce poinçon et elle forme une calotte sphérique dans le cas qui est soudée à la face frontale annulaire la de petit diamètre, de l'enveloppe extérieure 1, le nez 3 étant en contact avec cette face frontale par l'intermddiaire d'une portée annulaire périphérique étaoée 3n assurant le centra- ge. Le nez 3 est fabriqué de préférence en un acier ou ni. liage extra dur tel que celui connu sous le nom de "Stel- lite" ou NCT9FeNb ou NC20KDTA très résistants h chaud, et il est destiné h percer une billette d'acier ou d'alliage. Ce nez 3 est destiné h encaisser les plus grands > efforts dus au travail mécanique à chaud, sans déformation. Pour assurer la circulation du fluide d refroidissement le corps intérieur, 2 est rainuré å sa périphérie, de manière à présenter des rainures ou canaux longitudinaux 9 qui sont régulièrement répartis autour de l'axe longitudinal xyl et qui sont fermés vers l'extérieur par enveloppe extérieure 1 en contact avec le corps 2. Chaque canal 9 s'étend de la face frontale 2a de petit diamètre, du corps intérieur 2 jusqu'à un conduit ll qui fait communiquer le canal 9 avec l'alésage 4a -du mandrin 4 b 12extérieur du tube 6.En fait, comme on peut mieux. le voir sur la fiqure vue de droite les canaux de refroidissement 9 sont asso- ciés par paires, et les deux canaux de chaque paire sont des subdivisions d'un tronçon commun 9a s'étendant à partir de la face frontale 2a. Les canaux calibrés 9 assurent un refroidissement fprcé interne réparti des pièces 1 et 2 du poinçon. Le fluide de refroidissement qui arrive par le tube central 6 > s'écoule dens la partie extrême du passage axial 5, il en sort par son orifice situé dans le plan de la face frontale 2a et il est dévié vers l'arrière par le nez 3, pour s'écouler ensuite le lonq des- canaux calibrés 9a et 9 et pénétrer, -dans 1 alésage 4 à travers les conduits 11. Le fait que deux canaux de refroidissement 9 sont alimentés h partir d'un meme tronçon nmont commun 9a permet un remélange des veines de fluide afin de casser les stratifications et les couches limites thermiques. Pour améliorer l)échange thermique il est préférable de prévoir, sur la partie de la face interne de l'enveloppe extérieur 1, qui participant é la forme des canaux) des corrugations améliorant le coefficient d'échange thermique. On peut voir, d'après la description qui précéde, quc du fait que l'arrivée et le départ du fluide de refroi dissement s'effectuent coaxislement) le fluide de refroi- pissement arrivant' est préchauffé et on évite ainsi les chocs thermiques. De préférence l'enveloppe extérieure 1 est frettée à chaud sur le corps intérieur 2, afin d'assurer la tenue mécanique, et ces deux pièces sont soudées l'une à l'autre par un cordon de soudure 12, h l'endroit de leurs extrémités opposées au nez 3 s afin de les rendres indissociables. De préférence le passaqe 5 d amenée du fluide de refroidissement présente) dans se partie extrême qui débou- che dans la face frontale 2a, la partie convergente, Sa formant buse, afin d'augmenter la vitesse de circulation du fluide de refroidissement selon les besoins. Le nez 3 est constitué par une calotte, ayant de préférence la forme d'un paraboloïde ou d'une hémisphère pour permettre au fluide de s'écouler rapidement en étant bien guidé) pour éviter les tourbillons à contre-courant) ce qui assure un meilleur échange de chaleur. Plus pnrticu librement) comme on peut mieux le voir sur la figure 3, In face frontale, interne du nez 3, qui est en contact, par sa portée annulaire périphérique 3a, avec la face frontale annulaire la de l'enveloppe extérieure 1, est creusée d'évidements 3b répartis régulièrement autour de l'axe xy et qui sont disposés respectivement en regard du départ de chaque tronçon commun 9a des canaux de refroidissement 9. Ces évidements 3b sont adjacents ils se raccordent les uns aux autres et ils délimitent un bec central 3c qui est centré sur l'axe xy, en étant donc dirigé vers la centre de l'orifice de sortie du fluide de refroidissement dans la face frontale 2n du corps intérieur 2. Chaque évidement 3n présente avantageusement une forme courbe de manière h assurer un guidage régulier des veines de fluide de refroidis- sement le long de la paroi de chaque évidement 3b jusqu'au départ de chaque tronçon commun 9a. REVENDICATIONS 1.- Poinçon refouleur refroidi) destiné notamment à la fabrication d'ébauches borgnes ou débouchantes, avant une forme générale sphérique * caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe extérieure (1), relativement mince, en contact avec la matière à former, destiné b assurer l'écoulement visqueux de cette matière, un corps intérieur (2) de même forme que lienveloppe extérieure (1), emboité étroitement et fixé h l'intérieur de cette enveloppe (1), dans Lequel sont formés des conduits (5,9,11) pour la circulation dln fluide de refroidissement) et un nez (3) fixé h l'extrémité de l)enveloppe extérieure (l) et en matériau extra dur pour pouvoir encaisser les plus grands, efforts du travail mécanique h chaud sans déformations. 2.- Poinçon refouleur refroidi, suivant la revendication l caractérisé en ce que le corps intérieur (2) est rainuré à sa périphérie de manière à présenter des rainures ou canaux longitudinaux (9) répartis rëgulièrement autour de l'axe longitudinal (xy), ces canaux longitudinaux de refroidissement (9) étant fermés par lienveloppe extérieure (1). 3.- Poinçon refouleur refroidi) suivant la revendication 2 caractérisé en ce que les canaux de refroidissement (9) sont associés par paires et les canaux de chaque paire sont des subdivisions d'un tronçon commun (9n) s'étendant h partir de Je face frontale (2a), de petit diamètre, du corps intérieur (2). 4.- Poinçon refouleur refroidi, suivant J1une quelconque des revendications 2 et 3 caractérisé an ce que tJen- veloppe extérieure (1) et le corps intérieur (2) sont soli daires mécaniquement, par exemple par soudage, d'un mandrin de commande (4) pourvu dlun alésage axial (4a) communiquant avec les canaux de refroidissement (9), par l'intermédiaire de conduits (11) et prolongé) dans le corps intérieur (2), par un passage axial (5) qui débouche dans la face frontale (2a) de petit diamètre (2) du corps intérieur (2), et un tube axial (6) du arrivée de fluide de refroidissement traverse axialement l'alésage (4a) et est engagé dans le passage axial (5). 5.- Poinçon refouleur refroidi, suivant 3a revendication 4 caractérisé en ce que le passage axial (5) se -termine par une partie convergente (5a) formant buse qui débouche dans la face frontale (2a)) de petit diamètre, du corps intérieur (2). 6.- Poinçon refouleur refroidi,suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure (l) est frettée b chaud sur le corps intérieur (2), et ces deux pièces sont soudées J une h l'au- tre, par un cordon de soudure (12), à l'endroit de leurs extrémités opposées au nez (3). 7.- Poinçon refouleur refroidi} suivant l'une que]conque des revendications précédentes caractérisé en ce que l,enveloppe extérieure (1) présentez au droit des canaux de refroidissement (9), sur sa face interne des corruqations améliorant le coefficient diéchange thermique. 8.- Poinçon refouleur refroidi} suivant 1 une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le nez (3) du mandrin est une calotte ayant sensiblement la forme d un paraboloïde ou d'une hémisphére qui est soudée b la face frontale annulaire (la), de petit diamètre, de J?en veloppe extérieure (l). 9.- Poinçon refquleur refroidi, suivant la revendica- tion 8 caractérisé en ce que le nez (3) est en contact avec la face frontale annulaire (la) par l'intermédiaire dune portée annulaire périphérique étagée (3a) assurant le cen trage. 10.- Poinçon refouleur refroidi, suivant l > une quelconque des re-vendications 8 et 9 caractérisé en ce que la face frontale interne du nez (3) est creusée d évidements (3b) répartis régulièrement autour de liane (xy) et qui sont disposés respectivement en regard du ddpart des canaux de refroidissement (9)) ces évidements étant adjacents et délimitant un bec central (3c) qui est eentré sur l'axe (x) en étant dirigé vers le centre de l'orifice de sortie du fluide de refroidissement dans la face frontale (2R) du corps int6- r-ieur (2).