Brevet FR2654957A1 — publié le 19910531

L'invention est relative aux installations d'hydroflambage destinées à assurer la déformation d'ébauches creuses métalliques et mettant en oeuvre des éléments de moules en plusieurs parties avec moyens de frettage, un poussoir inférieur de mise en flambage et de raccourcissement de ébauche et un presse-flan constituant bouchon d'obturation étanche de l'ébauche rempli de liquide. Ce bouchon met l'ébauche en communication avec un système hydraulique sous le contrôle de moyens de régulation réglant, de manière obligatoire et continue, le volume de liquide remplissant l'ébauche en fonction de son raccourcissement, tout en veillant à la constance de sa surface interne. Une telle installation est décrite en particulier dans le brevet français 1 590 122 et dans ses certificats d'addition 95 394, 95 332 et 2 039 486. De telles installations procurent d'excellents résultats dans la majorité des applications. Ainsi, elles permettent de réaliser des pièces comportant des angles en saillie, comme c'est le cas par exemple sur les sommets des nervures circulaires séparant les rainures d'une poulie multigorges. Toutefois, si ce type de pièces est réalisé aisément avec des ébauches de faible épaisseur, de l'ordre de 0,5mm, car alors le métal se déforme aisément et permet d'obtenir la précision recherchée pour les rayons des arrondis formés au sommet des nervures, sa fabrication est plus délicate avec des ébauches ayant une épaisseur de l'ordre de 2 mm.En effet, dans ce cas et malgré la pression hydraulique à l'intérieur de l'ébauche, le métal épouse moins bien le moule et ne remplit pas parfaitement les arrondis des rainures de ce dernier, de sorte que, pour bien former les arrondis aux sommets des nervures de la pièce finale, il faut procéder à une opération complémentaire de calibrage. Cette dernière est effectuée au moyen d'un piston qui, alimenté par un circuit hydraulique propre, coulisse verticalement dans le bouchon du couvercle pour, après obturation du ou des ouvertures de communication avec le système hydraulique de régulation, créer une surpression élevée dans le volume ainsi fermé, donc à l'intérieur de la pièce. Cette surpression favorise, par le fluage du métal, la finition de la pièce et en particulier la formation précise du sommet des angles en saillie.Une telle surpression, qui atteint des valeurs de l'ordre de 6000 bars, s'exerce sur l'ensemble de la pièce et sur ltensemble des éléments contenant cette pièce, à savoir sur le poussoir de flambage et sur le bouchon, alors tous les deux verrouillés par des cales, mais aussi sur les éléments du moule et sur la frette les entourant. Il en résulte que tous ces éléments sont soumis, en fin d'opération de calibrage, à un cédage, c'est à dire à une déformation élastique qui, en l'absence de précaution, ne permet pas d'obtenir la précision recherchée sur les dimensions des pièces. C'est ainsi que, si dès la fin de l'opération de calibrage, le moule est ouvert par déverrouillage du poussoir, la pression,existant encore dans la pièce et s'exerçant à travers la pièce sur le poussoir, tend à chasser ce poussoir en provoquant le déplacement du fond de la pièce et l'allongement de cette dernière. Pour empêcher cette déformation et matricer le cédage, il est possible de commander le retrait du piston de calibrage afin qu'il dégage, avant déverrouillage du poussoir, les ouvertures du bouchon communiquant avec le système de régulation. L'usage montre que cette pratique est insuffisante pour faire chuter la pression régnant dans la pièce dans un temps relativement court, compatible avec une fabrication en série. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en fournissant un procédé et un dispositif permettant, en fin d'opération de calibrage, de faire chuter rapidement la pression dans la pièce et d'obtenir, après ouverture du moule, des pièces calibrées ayant des dimensions précises et la géométrie recherchée. Le procédé consiste, en fin de phase de calibrage et dès que le piston de calibrage, revenant en position rétractée, dégage le circuit hydraulique de régulation, à mettre temporairement ce circuit hydraulique en communication avec un réservoir à pression atmosphérique puis, et seulement après que la pression dans le moule soit devenue égale à la pression atmosphérique, à commander l'ouverture de ce moule. Ainsi, l'opération de calibrage est suivie d'une mise en décompression du liquide contenu dans l'ébauche, mise en décompression conduisant à une supression de toute pression sur la pièce finie et sur les éléments entre lesquels celle-ci est disposée,et cela avant toute ouverture du moule. Il en résulte qu'au moment de cette ouverture, la pièce n'est soumise à aucune contrainte, soit en raison du cédage, soit en raison d'une pression résiduelle due au calibrage, et n'est donc soumise à aucune déformation lorsque les éléments contre lesquels elle était jusqu'alors appuyée sont effacés. L'invention concerne également un dispositif du type précité dans lequel le circuit hydraulique de régulation est muni, d'une part, à proximité du bouchon et sur un circuit de dérivation en direction d'un réservoir à pression atmosphérique, d'un clapet anti retour piloté par des moyens provoquant son ouverture en fin de calibrage, pour mise en communication de la pièce avec le réservoir, et, d'autre part, de moyens reliés au circuit de commande d'ouverture du moule et ne déclenchant cette ouverture que lorsque la pression du liquide dans le circuit hydraulique est voisine de la pression atmosphérique. Ces moyens simples, disposés à proximité immédiate du serre-flan formant bouchon permettent donc d'obtenir des pièces calibrées ayant des dimensions et une géométrie précises. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant à titre d'exemples non limitatifs une forme d'exécution du dispositif selon l'invention. Figures 1 à 6 en sont des vues de côté schématique avec coupe transversale partielle montrant le dispositif, successivement, lors du dépôt de l'ébauche dans le moule, après fermeture du bouchon, lors de la déformation de l'ébauche par hydroflambage, pendant la phase de calibrage, en fin de phase de calibrage et après ouverture. De façon connue, l'installation d'hydroflambage comprend un moule en deux parties 2a-2b, dont au moins l'une est mobile par rapport à l'autre, un poussoir inférieur 3, un presse-flan supérieur formant bouchon 4 et un système hydraulique de régulation désigné de façon générale par 5. Les éléments 2a-2b du moule sont chacun associé à des éléments complémentaires 6a-7a ou 6b-7b montés coulissants par rapport à eux et destinés dans cette forme d'exécution à former les autres gorges d'une poulie multigorges. Lors de la déformation de l'ébauche, ces éléments complémentaires en appui sur cette ébauche suivent ses déformations verticales, hors de toute commande extérieure. Le poussoir 3 est associé à un, ou constitue le piston d'un vérin hydraulique 11 double effet dont la cavité 8 du corps est reliée par un conduit 9 à l'orifice de sortie d'un vérin de comande 10. La tige 12 de ce vérin 10 est liée à une came 13 sur laquelle prend appui un galet 14, calé à l'extrémité de la tige du piston 15 d'un vérin simple effet 16, lui-même connecté à un circuit de fluide hydraulique 17. Le serre-flan 4 est associé à des moyens aptes à le déplacer verticalement vers le bas pour fermer le moule de manière positive, et par exemple à des genouillères 18. Il est traversé axialement par un piston 19 dit de calibrage relié à des moyens aptes à le déplacer verticalement dans un alésage 20 débouchant dans le moule. Dans cet alésage débouche un conduit 22 qui est raccordé au circuit 17 de fluide de régulation. Ce circuit est raccordé, à travers un clapet 23, à des moyens tels qu'une pompe non représentée, apte à le remplir d'un liquide tel que de l'eau. Quant au vérin hydraulique de commande 10, il est raccordé par une canalisation 24 à des moyens aptes à lui délivrer du fluide hydraulique sous pression, tel qu'une pompe hydraulique non représentée. Le corps du vérin hydraulique à double effet Il est solidaire du corps du bâti de l'installation, bâti supportant également les différents éléments et en particulier deux cales transversales opposées 25, reliées chacune à des moyens aptes à les déplacer transversalement pour verrouiller ou déverrouiller le poussoir 3, en coopérant avec des encoches 26 de ce dernier. Selon l'invention, le circuit hydraulique de régulation 17 comporte également, sur une dérivation 27 communiquant avec un réservoir 28, un clapet anti retour 30. Ce clapet est piloté à travers un circuit 32 par un pressostat 33 monté sur le circuit 17. Enfin, ce dernier circuit comporte un autre pressostat 34 relié par un circuit 35 au boitier de commande 36 de l'installation. Le fonctionnement général de l'installation est le suivant. Dès que l'ébauche 1, constituée par un corps creux métallique composé d'une paroi cylindrique s'étendant entre un fond la et une entrée tronconique lb, est disposée entre les éléments du moule, ceux-ci sont fermés puis, comme le montre la figure 2, le bouchon 4 est abaissé par ses genouillères 18 jusqu'à ce qu'il vienne pincer l'entrée conique lb de la pièce sur la contrepartie correspondante des éléments de moule 2a-2b. Dès que cette fermeture étanche est assurée, le circuit hydraulique de régulation 17 alimente en eau la cavité interne de l'ébauche 1, la partie correspondante de l'alésage 20, le perçage 22, la canalisation 17, la chambre du vérin 16 mais aussi la canalisation 27 jusqu'au clapet 30. Après remplissage du circuit de régulation, le circuit d'alimentation 24 du vérin à double effet 10 est alimenté en fluide hydraulique. Le déplacement de son piston entraine l'alimentation en fluide de la cavité 8 du vérin 11 et, simultanément, le déplacement dans le sens de la flèche 40 de figure 3 de la came 13. Durant cette phase de formation par hydroflambage de la pièce, c'est à dire par combinaison d'une action mécanique de flambage produite par le poussoir 3 avec une action hydraulique produite par le liquide contenu dans l'ébauche 1, le système de régulation 5 règle, grâce au profil de la came 13, la quantité de liquide remplissant l'ébauche l,pour contrôler la déformation de celle-ci tout en veillant à ce que sa surface interne reste constante. Grâce à cette action conjuguée, la pièce se déforme en conservant son épaisseur initiale et sans qu'il se forme des criques ou des plis altérant ses qualités physiques ou géométriques. A la fin de cette opération bien connue et déjà décrite dans l'art antérieur, il est procédé à une opération dite de calibrage qui, comme le montre la figure 4, consiste à déplacer le piston de calibrage 19 dans le sens de la flèche 41 afin que ce piston plongeant dans la pièce finie, remplie de liquide, crée dans cette pièce une surpression élevée favorisant le fluage de son métal constitutif dans les espaces non remplis du moule. La figure 4 montre que le calibrage proprement dit ne steffectue qu'après que le piston 19 ait obturé le conduit 22 mettant en communication l'intérieur de la pièce avec le circuit de régulation 17. Cette figure montre également que l'opération de calibrage est effectuée avec les cales 25 engagées dans les encoches 26 du poussoir 3 pour caler positivement ce poussoir et éviter qu'il soit chassé par la surpression. Comme le montre la figure 5, à la fin de cette opération de calibrage et lorsque le piston 19 remonte dans le sens de la flèche 42 de figure 5, il dégage d'abord l'orifice du conduit 22 et met donc en communication l'intérieur de la pièce calibrée avec le circuit de régulation. Dans ces conditions, le pressostat 33 détecte la surpression et réagit en pilotant, dans le sens de l'ouverture et par le circuit 32, le clapet 30. Ce clapet est ainsi mis en position d'ouverture et permet à l'eau, contenue dans le circuit 17, de s'échapper jusqu'au réservoir 28 à pression atmosphérique en assurant ainsi l'abaissement de la pression dans ce circuit jusqu'à une valeur proche de celle de la pression atmosphérique.Au moment où ce circuit 17 est soumis à une pression proche de la pression atmosphérique, le pressostat 34 entre en action et intervient sur le boitier de commande 36 de l'isntaîlation pour commander l'ouverture du moule, c'est à dire l'extraction des cales 25, l'abaissement du poussoir 3, l'élévation du bouchon 4 et l'ouverture des deux éléments 2a-2b du moule. Dans ces conditions, à la fin de lropération de formage, comme montré à la figure 6, tous les éléments reviennent dans leur position initiale de départ dans l'attente du dépôt d'une nouvelle ébauche 1 en remplacement de la pièce terminée 51. Le dispositif, selon l'invention, qui est complémentaire au dispositif de calibrage, garantit donc l'ouverture du moule après abaissement de la pression dans la pièce à une valeur proche de la pression atmosphérique, mais aussi après que les différents éléments entourant la pièce finie soient soulagés de tout effort de cédage. I1 permet donc d'obtenir des pièces calibrées, de dimensions et géométrie précises, quelle que soit l'épaisseur de 11 ébauche. Pour réduire la longueur des circuits et conduits soumis à la forte surpression de calibrage et éliminer les risques de perte de pression par gonflement de ces conduits, le clapet 30 et au moins son pressostat 33 sont disposées sur leurs circuits respectifs et très preès de la sortie du conduit 22 hors du bouchon 4. REVENDICATIONS 1. Procédé pour calibrer une pièce réalisée par hydroflambage, du type consistant, après déformation d'une ébauche creuse 1 dans un moule en plusieurs éléments 2a-2b, par la combinaisond'actions mécanique et hydraulique rigoureusement liées en valeur et synchronisme, à calibrer la pièce obtenue en augmentant sa pression interne par introduction dans le liquide la remplissant d'un piston de calibrage 19 obturant temporairement le circuit hydraulique de régulation 17, caractérisé en ce que, en fin de phase de calibrage et dès que le piston de calibrage 19, revenant en position rétractée, dégage le circuit hydraulique de régulation 17, il consiste à mettre temporairement ce circuit hydraulique 17 en communication avec un réservoir à pression atmosphérique 28, puis, seulement après que la pression dans la pièce égale la pression atmosphérique, à commander l'ouverture de ce moule. 2. Dispositif pour calibrer une pièce réalisée dans une installation d'hydroflambage comprenant, un moule en plusieurs parties 2a-2b, un poussoir inférieur 3 de mise en flambage et de raccourcissement de l'ébauche creuse 1 disposée dans le moule, un presse-flan supérieur 4 constituant bouchon d'obturation étanche de l'ébauche 1 remplie de liquide, un circuit hydraulique de régulation 17 débouchant dans un alésage 20 du bouchon 4 et mettant en communication l'ébauche 1 avec des moyens de régulation hydraulique 10, 12 à 16 ajustant le volume de liquide remplissant l'ébauche 1, en fonction de son raccourcissement et en veillant à la constance de sa surface interne, et un piston de pilotage 19, monté coulissant dans l'alésage 20 du bouchon 4 dans lequel débouche le circuit hydraulique de régulation 17, caractérisé en ce que le circuit hydraulique de régulation 17 est muni, d'une part, à proximité du bouchon 4 et sur un circuit 27 de dérivation en direction d'un réservoir à pression atmosphérique 28, d'un clapet anti retour 30 piloté par des moyens provoquant son ouverture en fin de calibrage, pour mise en communication de la pièce avec le réservoir 28, et, d'autre part, de moyens 34 réagissant sur les moyens de commande d'ouverture du moule et ne déclenchant cette ouverture que lorsque la pression du liquide dans le circuit hydraulique de régulation 17 est voisine de la pression atmosphérique. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le clapet anti retour 30 est piloté par un pressostat 33, disposé sur le circuit hydraulique de régulation 17. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le circuit hydraulique 17 comporte un autre pressostat 34 réagissant sur les moyens de commande 36 de l'ouverture du moule 2a-2b.