Brevet FR2674151A1 — publié le 19920925

L'invention concerne le travail de métaux et a notamment pour objet un procédé de forgeage par matriçage de pièces de forme oblongue sur un outil à plusieurs postes de matriçage, ainsi qu'un dispositif pour réaliser ce procédé. La présente invention peut être utilisée dans la fabrication par forgeage par matriçage des outils de serrurier et de montage, ainsi que des instruments médicaux et d'autres pièces de construction mécanique, de construction d'automobiles, que l'on ne peut obtenir qu'à l'aide de marteaux estampeurs. On connaît un procédé de fabrication de pièces par forgeage par matriçage (SU, A, 570445) consistant en ce qu'on amène une ébauche dans l'étampe, on effectue son matriçage, et puis, en maintenant l'ébauche par des bavures à l'aide de pinces montées sur des côtés opposés par rapport à la gravure de la matrice, on extrait l'ébauche forgée de l'étampe et on effectue son transfert au poste de matriçage suivant. Or, dans ce procédé, la formation des bavures se produit d'une façon arbitraire sur toute la périphérie de l'ébauche, tandis que les pinces sont montées seulement aux extrémités de l'ébauche Donc, la quantité de métal refoulé dans la direction des pinces n'est pas toujours suffisante Les bavures s'avèrent trop minces et cassent lorsque les pinces les tiennent pendant le transfert de l'ébauche d'un poste de matriçage à l'autre, ce qui augmente la défectuosité des pièces et rend impossible l'utilisation dudit procédé avec un outil à plusieurs postes de matriçage, le procédé en question est donc peu productif. Les inconvénients cités sont éliminés dans le procédé de forgeage par matriçage sur outil à plusieurs postes de matriçage (SU, A, 923693) consistant en ce qu'on fixe l'ébauche dans l'étampe, on positionne les pinces aux extrémités opposées dans le sens axial de l'ébauche, et dans les zones voisines des extrémités de l'ébauche, on effectue le forgeage des bouts de l'ébauche de façon qu'une quantité de métal refoulé pénètre dans les pinces et que l'ébauche devienne solidaire de ces dernières, puis, on soulève l'ébauche et on effectue son transfert à l'aide des pinces vers le poste de matriçage suivant de l'étampe Or, lors du forgeage des bouts de l'ébauche, le métal est régulièrement refoulé de tous les côtés, y compris vers la partie centrale de l'ébauche, ce qui mène à un fléchissement de celle-ci Aux postes suivants de forgeage, ce fléchissement peut provoquer une imprécision de positionnement menant à l'apparition de défauts, car la partie centrale de l'ébauche peut se trouver hors de la position de forgeage sur la matrice. Un refoulement régulier de tous les côtés peut avoir pour résultat l'engagement d'une quantité insuffisante de métal dans les pinces Aux postes de matriçage suivants sur la matrice, il est aussi possible d'avoir un fléchissement de la zone d'accrochage de l'ébauche aux pinces Le résultat en sera une fiabilité insuffisante de la prise et du transfert de l'ébauche. Cela se produit du fait que la partie centrale de l'ébauche ne subit pas de forgeage, son épaisseur devient ainsi plus grande que celle des extrémités de l'ébauche et comme le positionnement se fait selon les extrémités forgées de l'ébauche, les pinces descendent à leur position basse, la partie centrale s'appuyant contre la gravure. Ce procédé est mis en oeuvre par un dispositif (SU, A, 923693) comportant une matrice, un poinçon monté de façon à pouvoir coopérer avec cette dernière, des pinces montées des deux côtés de la matrice et réalisées sous la forme de chaînes sans fin qui sont rigidement fixées de façon à interdire les déplacements réciproques et sont montées avec possibilité de déplacement horizontal et vertical, ce dispositif souffrant de tous les inconvénients du procédé décrit ci-dessus. L'invention vise à créer un procédé de forgeage par matriçage qui assurerait le refoulement du métal, de préférence dans la direction des pinces, ainsi qu'à élaborer un dispositif mettant en oeuvre ledit procédé. Le problème posé se trouve résolu du fait que, dans un procédé de forgeage par matriçage de pièces de forme oblongue sur un outil à plusieurs postes de matriçage, selon lequel on effectue le transfert de l'ébauche d'un poste à l'autre à l'aide de pinces d'extrémité, selon l'invention, initialement, on place et on immobilise l'ébauche sur la partie sans gravure15 (sur le miroir) de la matrice, puis on applique un effort transversal exclusivement aux parties extrêmes de l'ébauche, pour le refoulement du métal sur la longueur de l'ébauche, en limitant en même temps le déplacement du métal dans la direction du centre de l'ébauche, on dirige le métal dans les pinces pour rendre l'ébauche solidaire de celles-ci, tout en prévenant tout fléchissement de l'ébauche. L'avantage du procédé de forgeage par matriçage proposé est la haute qualité des pièces fabriquées qui est due à une haute précision de positionnement La limitation de la quantité du métal refoulé vers le centre de l'ébauche permet d'éviter le fléchissement de l'ébauche lors de la formation de la bavure Lors du refoulement du métal vers les pinces, on immobilise et on fixe l'ébauche sur le miroir de la matrice, ce qui permet d'éviter, sur les postes de matriçage suivants, une suspension de l'ébauche au-dessus de la matrice qui pourrait provoquer le fléchissement des zones d'accrochage de l'ébauche aux35 pinces, c'est ainsi que se trouve augmentée la fiabilité du maintien de l'ébauche par les pinces Et, enfin, on peut citer, parmi les avantages du procédé considéré, le grand rendement assuré par ce dernier et la simplicité de la solution technique, vu que le procédé en question n'exige pas l'utilisation d'éléments sophistiqués tels que des manipulateurs. Pour rendre plus sur et plus robuste l'accrochage du métal refoulé aux pinces, il est nécessaire que la longueur des parties d'extrémité auxquelles l'effort est applique ne dépasse pas 0,5 fois l'épaisseur de la pièce à obtenir, car un bout extrême court et plus épais permet de maintenir un plus grand poids de l'ébauche Au cas contraire, le maintien de l'ébauche par les pinces sera moins sûr, car sous l'action du poids de l'ébauche, lors de son transfert, la zone d'accrochage peut se rompre au voisinage des pinces. Aussi, l'augmentation de la fiabilité et de la robustesse de l'accrochage du métal refoulé aux pinces est assurée par le refoulement du métal, de préférence dans la direction des pinces Cela est réalisé en appliquant, aux parties d'extrémité de l'ébauche, un effort tel qu'il diminue progressivement vers les extrémités de l'ébauche. Lors de la formation de la liaison entre les extrémités de l'ébauche et les pinces, une faible quantité de métal est également refoulée vers le centre de l'ébauche Cela peut provoquer son fléchissement et causer une diminution de la précision du positionnement aux postes suivants de l'étampe Il faut donc prévenir le fléchissement de l'ébauche dans deux directions orthogonales en appliquant un effort dans ces directions sur toute la longueur de l'ébauche. Le procédé proposé peut être réalisé à l'aide d'un dispositif pour le forgeage par matriçage de pièces de forme oblongue sur un outil à plusieurs postes de matriçage comportant une matrice et un poinçon monté avec possibilité de coopérer avec cette dernière, des pinces montées des deux côtés de la matrice avec possibilité de déplacement vertical et horizontal et fixées rigidement sans possibilité de déplacement réciproque, dans lequel, selon l'invention, dans le poinçon de l'étampe, est pratiquée une cavité qui correspond aux dimensions de l'ébauche et les extrémités du poinçon orientées vers les pinces, en section transversale, sont exécutées avec des portions chanfreinées formant des encoches divergeant vers les pinces. Pour simplifier la structure du dispositif, il est avantageux de réaliser les pinces sous la forme de peignes sans fin Cette solution simplifie le positionnement des pinces par rapport aux gravures de l'étampe. L'exécution de la partie chanfreinée du poinçon d'une longueur ne dépassant pas 0,5 fois l'épaisseur de la pièce à obtenir permet d'assurer un maintien sûr, par les pinces, d'une ébauche de n'importe quelle dimension. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un modes de réalisation de l'invention, et dans lequel: la figure 1 est une vue en coupe d'une étampe, o est montrée la disposition réciproque d'une matrice, d'un poinçon et des pinces au moment de l'amenée d'une ébauche dans l'étampe, sur le miroir de la matrice; la figure 2 est une vue en coupe de l'étampe au moment o l'ébauche devient solidaire des pinces la figure 3 est une vue en coupe transversale, faite suivant la ligne III-III de la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe de l'étampe au moment de l'amenée de l'ébauche par les pinces sur une gravure de la matrice; et la figure 5 est une vue en coupe de l'étampe au moment de la frappe, lors du formage de la pièce. Dans la description qui suit, des éléments identiques sur toutes les figures sont désignés par les mêmes chiffres de référence. En se référant d'abord à la figure 1, on considèrera le principe de fonctionnement du dispositif proposé pour le forgeage par matriçage de pièces de forme oblongue sur un outil à plusieurs postes de matriçage qui rendra claire l'idée du procédé proposé. Sur la figure 1 est montrée la version la plus simple de réalisation du dispositif proposé. Le dispositif comporte une matrice 1 et un poinçon 2 disposé au-dessus de cette dernière et pouvant coopérer avec elle. Des deux côtés de la matrice 1 sont montées des pinces 3 Chaque pince 3 représente un peigne flexible sans fin constitué d'éléments rigides séparés qui sont reliés entre eux en série et fermés de façon à former un anneau Les pinces 3 sont montées sur des butées 4. Les butées 4 retiennent les pinces 3 en les empêchant de se déplacer l'une par rapport à l'autre dans la direction longitudinale en plan du dessin Les pinces 3 sont montées avec possibilité de translation en plan horizontal par rapport à la matrice 1 et en plan vertical, de déplacement en va-et-vient Les déplacements des deux pinces 3 sont synchronisés La matrice 1 possède un miroir 5; on comprend par miroir la partie sans gravure de la surface de la matrice 1 orientée vers le poinçon 2 Ce miroir 5 est utilisé pour y disposer l'ébauche 7 au stade initial du traitement et il représente ainsi le premier poste de matriçage L'avance et le maintien de l'ébauche 7 au premier poste de travail sont effectués à l'aide de deux vannes (non représentées sur le dessin), qui se trouvent dns les encoches 6 de la matrice 1. Le poinçon 2 disposé au-dessus de la matrice, au premier poste de matriçage, possède une cavité 8 correspondant aux dimensions de l'ébauche 7, qui retient l'ébauche 7 contre un fléchissement lors du matriçage Le poinçon 2 possède, en outre, des encoches 9 recevant les vannes retenant l'ébauche sur le miroir de la matrice 1 au moment de la frappe Les parties d'extrémité du poinçon 2, du côté des pinces 3, sont réalisées avec des chanfreins et forment des encoches divergeant, dans le sens transversal, en plan du dessin, vers les pinces 3, ce qui assure le refoulement du métal de l'ébauche, de préférence dans la direction des pinces 3. Le forgeage par matriçage avec le dispositif proposé est réalisé comme suit. Au premier poste de matriçage, on effectue l'opération d'accrochage de l'ébauche 7 aux pinces 3 A cette fin, on fait avancer l'ébauche 7, par exemple en acier, portée entre 1000 et 12000 C, à l'aide des vannes (non représentées sur le dessin) en la posant dans l'étampe et on la fixe directement sur le miroir 5 de la matrice 1 Avant et au moment de la frappe du poinçon 2, les pinces 3, se trouvant aux extrémités de la matrice 1 sur le trajet du métal refoulé en longueur de l'ébauche 7, occupent leur position basse (figure 2). L'ébauche 7 est rendue solidaire des pinces par déformation de choc dans le sens transversal (dans le plan du dessin) c'est-à-dire, dans la direction perpendiculaire au miroir 5 de la matrice 1 On applique alors un effort transversal seulement aux bouts de l'ébauche 7, c'est-à-dire que seules les parties d'extrémité à encoches 10 du poinçon 2 viennent en contact avec l'ébauche 7 Le fait que les encoches divergent dans la direction des pinces 3 permet d'appliquer l'effort aux parties d'extrémités de l'ébauche 7 de façon que cet effort diminue progressivement dans la direction des extrémités de l'ébauche Cela assure le refoulement du métal, de préférence dans la direction des pinces 3, car c'est dans cette direction qu'il y a une diminution de l'effort appliqué, ainsi qu'une limitation du déplacement du métal vers le centre de l'ébauche. Lorsque le poinçon 2 atteint sa position basse (figure 2), le métal refoulé est dirigé par les encoches 10 dans les pinces 3, pénètre dans les creux des pinces 3, en résultat de quoi il se forme la bavure 11 Au moment de la formation de la bavure 11, l'ébauche 7 se trouve dans la cavité 8 du poinçon 2 La cavité 8 possède une section trapézoïdale (figure 3) et vient en contact avec l'ébauche par ses surfaces latérales, ce qui assure l'application de l'effort dans deux directions orthogonales, en section transversale de l'ébauche 7, sur toute sa longueur. Nous avons constaté par expérience que pour un accrochage sûr de l'ébauche 7 aux pinces 3, la longueur de la partie d'extrémité de l'ébauche 7 à laquelle l'effort est appliqué, et, respectivement, la longueur de l'encoche 10, ne doit pas dépasser 0,5 fois l'épaisseur de la pièce à obtenir La longueur de la bavure 11 formée correspond parfaitement au poids de l'ébauche, ce qui justement permet d'éviter l'arrachement de la bavure 11 des creux des pinces 3 lors du transfert de l'ébauche et de son matriçage aux postes de matriçage suivants. Après l'opération d'accrochage de l'ébauche 7 aux pinces 3, le poinçon 2 s'élève Lors du mouvement du poinçon 2 vers le haut (figure 4), les pinces 3 se déplacent verticalement et soulèvent l'ébauche 7 au-dessus du miroir 5 après quoi elles se déplacent horizontalement et posent l'ébauche 7 au-dessus de la première gravure 12 de la matrice 1, puis les pinces 3 descendent l'ébauche 7 jusqu'à la ramener au niveau du miroir 5 Maintenant, l'ébauche 7 se trouve au deuxième poste de matriçage A cette position de matriçage, le poinçon 2 possède, également, une gravure 12 et les encoches 10 sont rectangulaires pour une modification partielle de la forme de la bavure 11 Une telle réalisation des encoches 10 permet de refouler une portion additionnelle de métal vers les pinces 3, ce qui rend plus robuste l'accrochage de l'ébauche aux pinces 3 et assure un maintien plus fiable de l'ébauche lors du matriçage. Au moment o l'ébauche 7 se trouve au deuxième poste de matricage, une nouvelle ébauche est amenée au premier poste Les opérations de matriçage recommencent Après la fin de matriçage de l'ébauche 7 au dernier poste, la pièce forgée est extraite de la zone de travail de l'étampe au moyen des pinces qui la tiennent par lesdites bavures 11. On peut clairement voir de ce qu'on vient de dire que l'idée du procédé proposé de forgeage par matriçage sur un outil à plusieurs postes de matriçage de pièces de forme oblongue consiste à fixer l'ébauche sur le miroir de la matrice et à appliquer un effort transversal uniquement aux parties d'extrémité de l'ébauche, pour le refoulement du métal en longueur de l'ébauche, et à limiter simultanément le refoulement du métal vers le centre de l'ébauche, à diriger le métal refoulé dans les pinces pour rendre l'ébauche solidaire de celles-ci tout en provenant le fléchissement de l'ébauche et à déplacer cette dernière au moyen des pinces aux postes de matriçage suivants. L'accrochage de l'ébauche aux pinces dure de 0,02 à 0,001 s Le déplacement de l'ébauche d'un poste de matriçage à l'autre est effectué pendant la course utile du poinçon (vers le haut vers le bas) et le temps de contact de l'ébauche et de l'étampe se chiffre dans ce cas en fractions de seconde ( 0,1 à 0,2 s). L'obtention de la pièce forgée prend un temps qui est fonction du nombre de postes de matriçage, par exemple, pour quatre postes, ce temps sera un peu plus long que 2,8 s. Nous avons décrit les versions préférées de réalisation de l'invention qui peuvent subir, ce qui va de soi, des modifications ne sortant pas du cadre de l'idée de la présente invention, par exemple, les pinces peuvent être constituées de chaînes sans fin dentées, dont les plaques peuvent posséder additionnellement des caniveaux pour un meilleur accrochage de l'ébauche aux pinces. 1 1 R E V E N D I C A T I O N S 1 Procédé de forgeage par matriçage de pièces de forme oblongue sur un outil à plusieurs postes de matriçage, qui consiste à déplacer une ébauche d'un poste de matriçage à un autre au moyen de pinces coopérant avec les extrémités de l'ébauche, caractérisé en ce qu'au départ, on pose l'ébauche ( 7) et on la fixe sur le miroir ( 5) d'une matrice ( 1), puis on applique un effort transversal exclusivement aux parties d'extrémité de l'ébauche ( 7) pour le refoulement du lg métal en longueur de l'ébauche ( 7) et on limite simultanément le déplacement du métal vers le centre de celle-ci et on dirige le métal refoulé dans les pinces ( 3), pour rendre l'ébauche ( 7) solidaire des pinces ( 3), tout en retenant l'ébauche ( 7) contre un fléchissement. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique l'effort aux parties d'extrémité de l'ébauche ( 7), dont les longueurs ne dépassent pas 0,5 fois l'épaisseur de la pièce à obtenir. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on applique l'effort aux parties d'extrémité de l'ébauche ( 7) de façon que cet effort diminue progressivement dans la direction des extrémités de l'ébauche ( 7). 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on prévient le fléchissement de l'ébauche ( 7) en appliquant un effort dans deux directions orthogonales, en section transversale de l'ébauche ( 7), sur toute sa longueur. Dispositif pour le forgeage par matriçage de pièces de forme oblongue sur un outil à plusieurs postes de matriçage du type comportant une matrice et un poinçon monté avec possibilité de coopérer avec ladite matrice, et des pinces disposées de deux côtés de la matrice et pouvant exercer un déplacement vertical et horizontal, fixées rigidement pour empêcher leur déplacement réciproque, caractérisé en ce que, dans le poinçon ( 2), est pratiquée une cavité ( 8) qui correspond aux dimensions de l'ébauche ( 7), et en ce que les extrémités du poinçon ( 2) orientées vers les pinces ( 3), en section transversale, sont exécutées avec des parties chanfreinées formant des encoches ( 10) divergeant dans la direction des pinces ( 3). 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les pinces ( 3) sont exécutées sous la forme de peignes sans fin. 7 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la longueur de la partie chanfreinée du poinçon ( 2) ne dépasse pas 0,5 fois l'épaisseur de la pièce à obtenir.