Brevet FR2695578A1 — publié le 19940318

OUTILLAGE DE FORGEAGE PAR REFOULEMENT D'EBAUCHES EN BARRES EN DEUX ETAPES DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne le forgeage par refoulement en deux étapes d'ébauches à partir de barres, et en particulier, la fabrication de toutes pièces forgées dont l'ébauche de départ est allongée (H/D > 3). Une application particulière est prévue pour la fabrication des aubes de compresseurs de turbomachines, tels que les turboréacteurs. ART ANTERIEUR ET PROBLEME POSE I1 est courant dans la fabrication de certaines pièces, telles que des aubes de compresseurs, à partir d'ébauches forgées, d'effectuer une opération de refoulement de l'extrémité d'une barre cylindrique. Par la demande de brevet européen EP-A-0 331 539, on connaît un procédé de fabrication d'ébauches forgées en barres par refoulement. Ce procédé comprend deux étapes successives qui sont les suivantes - premier refoulement d'une barre dans un premier conteneur définissant une cavité interne avec au moins trois avancées internes constituant chacune un point de contact avec la barre à positionner. Après ce premier refoulement, cette barre remplit les volumes laissés libres entre les avancées - deuxième refoulement dans un deuxième conteneur définissant une cavité interne au profil de la pièce à obtenir et dans laquelle peut être positionnée la pièce obtenue après le premier refoulement. Or, ce type d'outillage présente plusieurs inconvénients. On peut noter entre autres le fait qu'il exige pour la fabrication d'un modèle déterminé à partir d'un diamètre de barres d'ébauches déterminées deux conteneurs différents. De plus, l'utilisation de quatre génératrices de contact sur la barre entraîne une grande quantité d'échange thermique et une diminution du taux de refoulement, ces deux facteurs allant dans le sens d'une diminution de la qualité du fibrage. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un type différent d'outillage. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, l'objet principal de l'invention est un outillage de forgeage par refoulement d'ébauches en barres en deux étapes au moyen d'un poinçon agissant sur l'extrémité de chaque barre pour élargir la section initiale des barres et raccourcir leur longueur initiale. L'outillage présente une première cavité définissant une section intermédiaire à laquelle la section initiale de l'ébauche est portée par la première étape de refoulement et une deuxième cavité définissant une section finale à laquelle la section intermédiaire de l'ébauche est portée par la deuxième étape de refoulement. Selon l'invention, l'outillage est un unique conteneur modulable comprenant une cavité principale et au moins une première pièce amovible dont le changement de position permet de modifier la section intermédiaire de la première cavité pour obtenir la section finale de la deuxième cavité. De préférence, la section dite intermédiaire comprend au moins trois excroissances périphériques dans chacune desquelles se trouve une première pièce amovible, le changement de position de chacune des premières pièces amovibles dans chacune des excroissances modifiant ainsi la section intermédiaire pour donner la section finale. La réalisation préférentielle prévoit que la cavité principale du conteneur est cylindrique d'un premier axe déterminé, que les excroissances sont des cylindres d'un deuxième axe déterminé parallèle à celui de la cavité principale, les pièces amovibles étant des cylindres tronqués longitudinalement selon le rayon du cylindre de la cavité principale, de manière à définir des avancées cylindriques délimitant le contour de la barre au départ lorsqu'elles sont tournées dans une première position et de manière à compléter le cylindre de la cavité principale lorsque ces pièces sont tournées dans une deuxième position déterminée. Dans ce cas, les excroissances cylindriques ont de préférence un contour supérieur à leur demi-périmètre, de manière à ce que les pièces amovibles qui sont des cylindres tronqués se trouvent enfermées dans les excroissances et ne peuvent qu'être tournées ou translatées par rapport à l'axe déterminé des excroissances cylindriques. Dans une autre réalisation, la cavité principale est cylindrique d'un premier axe déterminé et les excroissances sont des cylindres d'un deuxième axe déterminé parallèle à celui de la cavité principale. Par contre, les pièces amovibles, tout en épousant la forme des excroissances, ont dans ce cas une forme définissant une avancée interne dont l'ensemble des extrémités délimite le contour de la barre au départ en réalisant ainsi la section intermédiaire de la première cavité. On utilise alors des deuxièmes pièces amovibles à placer dans les excroissances à la place des premières amovibles pour combler simplement ces excroissances et réaliser la section finale de la deuxième cavité, par exemple cylindrique. Pour faciliter le démoulage de la pièce fabriquée, le conteneur est de préférence constitué de deux parties inférieure et supérieure. LISTE DES FIGURES L'invention et ses différentes caractéristiques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, accompagnée des quelques figures représentant respectivement - figures 1A et 1B, en vue de dessus, l'outillage selon l'invention, pendant la première étape de refoulement - figure 2, en vue de dessus, l'outillage selon l'invention pendant la deuxième étape de refoulement - figures 3A, 3B, en vue de dessus, une première variante de l'outillage selon l'invention - figures 4A, 4B, en vue de dessus, une deuxième variante de l'outillage selon l'invention ; et - figure 5, en vue cavalière et détachée, l'outillage selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION En référence à toutes les figures, l'outillage selon l'invention comprend un unique conteneur 1 dans lequel sont effectuées le deux opérations de refoulement. Ce conteneur 1 est modulable, c'est-à-dire que sa cavité interne change de forme, et plus précisément de section et permet ainsi de délimiter plusieurs volumes pour permettre plusieurs phases de refoulement d'ébauches en forme de barres. En référence à la figure 1A, le conteneur 1 est creusé d'une cavité centrale 2 de forme cylindrique sur la réalisation à présenter. Cette cavité centrale 2 est complétée de plusieurs excroissances 3 placées à sa périphérie. Dans la réalisation décrite, ces excroissances sont au nombre de 3 et sont cylindriques. L'axe 12 de la cavité centrale 2 est parallèle aux axes 13 des cavités cylindriques 3 constituant les excroissances. Ces excroissances périphériques 3 peuvent recevoir chacune une première pièce amovible 4 formée à partir d'un cylindre plein de diamètre correspondant. Comme le représente la figure 1A, chacune de ces premières pièces amovibles 4 est placée de manière à ce qu'elle empiète sur la surface délimitée par la cavité centrale 2. En d'autres termes, la surface initiale S0 de la cavité centrale 2 est diminuée à l'endroit de ses excroissances 3 par les premières pièces amovibles 4 d'une portion de cylindre pour définir une surface intermédiaire S1. De cette manière, une ébauche 5, sous la forme d'une barre cylindrique de diamètre correspondant au diamètre inscrit par les génératrices 6 des premières pièces amovibles 4, peut être introduite entre ces premières pièces amovibles 4 et y est maintenue dans une position stable. En effet, le diamètre des excroissances 3 et des premières pièces amovibles 4 est calculé en fonction du diamètre initial des barres cylindriques constituant les ébauches 5. On ajoute que, pour assurer le maintien des premières pièces amovibles 4, les excroissances 3 doivent être enfoncées dans la paroi du conteneur 1 sur plus de la moitié de leur périmètre. Ainsi, ces pièces amovibles 4 se trouvent enfermées dans les excroissances 3. En référence à la figure 1B, la première opération de refoulement consiste à agir sur l'extrémité supérieure de l'ébauche 5 au moyen d'un poinçon monté dans une presse. En conséquence, l'ébauche 5 se trouve refoulée sur toute la surface intermédiaire S1 définie par le conteneur principal 1 et les premières pièces amovibles 4. La section initiale S0 de l'ébauche 5 est donc augmentée (section intermédiaire S1). Par contre, la longueur initiale Lo de la barre est diminuée pour être amenée à une longueur intermédiaire réduite L1. On peut ainsi réaliser la première opération de refoulement sur des ébauches dont la longueur dépasse de trois fois le diamètre. En effet, le fait que l'ébauche 5 soit maintenue entre au moins trois points de contact 6 permet d'éviter les phénomènes de flambage lors de la première opération de refoulement. Par ailleurs, toutes les propriétés du refoulement sont maintenues, notamment en ce qui concerne le pourcentage de fibres comprimées au centre de l'ébauche. La figure 2 schématise la deuxième opération de refoulement. En effet, comme le montre la figure 1B, après la première opération de refoulement, l'ébauche ainsi transformée 7 a une surface intermédiaire S1. Cette dernière est ensuite agrandie par la deuxième phase de refoulement. En revenant à la figure 2, les premières pièces amovibles 4 sont tournées, de manière à mettre en regard de la cavité principale 2 un évidement 9 que chacune d'elles possède. Cet évidement 9 a de préférence une forme complémentaire à celle de la cavité principale 2. En d'autres termes, si cette dernière est un cylindre de rayon R, l'évidement 9 pratiqué dans chaque première pièce amovible 4 est une entaille longitudinale dont le rayon de courbure est égal à R.De plus, la profondeur de cet évidement 9 est calculée, de même que la position des excroissances 3, pour que le cylindre initial de la cavité principale 2 soit reconstitué. Cette cavité principale 2 a donc une section finale La deuxième opération de refoulement, par l'action d'un poinçon sur l'extrémité de l'ébauche intermédiaire 7, permet donc d'augmenter la section intermédiaire S1 de celle-ci à la section finale S2 correspondant à la section initiale de la cavité principale 2. Ainsi, l'ébauche initiale 5 a été transformée en deux opérations de refoulement en une pièce finale 8 en utilisant un seul outillage modulable constitué principalement du conteneur principal 1 et des trois premières pièces amovibles 4. Le nombre de ces premières pièces amovibles 4 est de préférence trois. Ceci permet en effet de limiter au minimum les points de contact 6 avec l'ébauche initiale 5. Ceci entraîne des frottements minimaux lors des deux opérations de refoulement et permet d'augmenter en conséquence le taux de refoulement et de diminuer les échanges thermiques. La qualité du fribrage de la pièce obtenue 8 s'en trouve augmentée. Cet outillage étant unique, son coût de revient est limité par rapport au coût global de plusieurs conteneurs correspondant chacun à une opération de refoulement. Cette économie s'avère très profitable pour les fabrications de pièces de diamètre important au moyen de presses verticales. Plusieurs variantes de réalisations sont possibles. En effet, en référence aux figures 3A et 3B, les premières pièces amovibles 23 peuvent avoir une forme différente. Il est ainsi possible de les prévoir complètement cylindriques, c'est-à-dire qu'elles ne possèdent pas l'évidement 9 des premières pièces amovibles 3 des figures lA, 1B et 2. Dans ces conditions, elles remplissent toujours le même rôle qui est de définir une section intermédiaire St pour la première étape de refoulement. Comme le montre la figure 3B, ces premières pièces amovibles 23 peuvent être ôtées et être remplacées par des deuxièmes pièces amovibles 24 se positionnant également dans les excroissances prévues à cet effet, mais dont la forme délimite, avec le conteneur principal 1, la section finale S2 de la deuxième étape de refoulement. Ces deuxièmes pièces amovibles 24 ont donc la même forme et le même rôle que les premières pièces amovibles 3 des figures lA, 1B et 2, lorsque ces dernières sont tournées, comme le montre la figure 2. En disposant donc d'excroissances standardisées dans le conteneur principal 1, il est possible de profiter d'un grand nombre de pièces amovibles 23, 24 et 25, etc., de formes différentes pour s'adapter à différents diamètres initiaux des barres constituant des ébauches 5. Comme le montre la figure 4A, les premières pièces amovibles 25 peuvent présenter une avancée très prononcée 26 définissant ainsi un diamètre réduit des ébauches 5. Ces mêmes premières pièces amovibles 25 peuvent évidemment être remplacées par les deuxièmes pièces amovibles 24 définissant la section finale La figure 5 montre une réalisation du conteneur principal 1 en deux parties supérieure 1A et inférieure 1B. Cette réalisation permet une ouverture rapide du conteneur principal 1 et une facilité d'éjection de la pièce ainsi forgée. Cette facilité d'éjection est complétée par le fait que, suite au forgeage par refoulement, les pièces amovibles 4 et la pièce forgée se rétractent, libérant ainsi des jeux permettant l'éjection de la pièce. AVANTAGES DE L'INVENTION On dénombre plusieurs avantages de cet outillage par rapport à celui décrit dans la demande de brevet européen EP-A-O 331 539, évoqué au début de la présente description. 1") Compte tenu du fait que les contacts entre la barre initiale 5 et l'outillage peuvent être réduits au minimum (en l'occurrence trois contacts de trois génératrices), les frottements pendant les deux étapes de refoulement sont limités au maximum. Il s'ensuit une réduction relativement importante des déperditions thermiques qui influent de manière directe sur la forme du fibrage de la pièce forgée. Le taux de refoulement peut également en être augmenté. 2") L'outillage selon l'invention peut être utilisé sur des presses verticales. 3 ) L'utilisation de pièces amovibles de formes différentes permet le refoulement dans un même conteneur principal de barres ou d'ébauches de diamètres initiaux différents. 4 ) Bien entendu, un seul conteneur principal est utilisé pour les deux étapes de refoulement d'une même ébauche. 5 ) La réalisation du conteneur principal décrite à la figure 5 permet une exécution rapide du façonnage, grâce à l'ouverture facilitée de ce conteneur, en particulier en utilisant la table supérieure de la presse verticale. 6 ) L'éjection de la pièce forgée se trouve améliorée par la limitation des frottements engendrés, par le fait que l'outillage comporte plusieurs parties mobiles et par l'ouverture centrale du conteneur principal. REVENDICATIONS 1. Outillage de forgeage par refoulement d'ébauches en barres (5) en deux étapes au moyen d'un poinçon agissant sur l'extrémité de chaque barre pour élargir en deux étapes la section initiale S0 des barres (5) et raccourcir leur longueur initiale (Lo) l'outillage présentant une première cavité définissant une section intermédiaire (S1) à laquelle la section initiale (su) de l'ébauche (5) est réduite par la première étape de refoulement et définissant une deuxième section finale à à laquelle la section intermédiaire (S1) de l'ébauche (5) est réduite par la deuxième étape de refoulement, l'outillage étant caractérisé en ce qu'il est modulable et en ce qu'il comprend un unique conteneur (1) comprenant une cavité principale (2) et au moins une première pièce amovible (4, 23, 25) dont le changement de position permet de modifier la section intermédiaire de la première cavité pour obtenir la section finale de la deuxième cavité. 2. Outillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section intermédiaire (S1) comprend au moins trois excroissances périphériques (3) dans chacune desquelles se trouve une première pièce amovible (4, 23, 25), le changement de position de chaque pièce amovible (4, 23, 25) dans chacune des excroissances (3) modifiant la section intermédiaire (S1) pour donner la section finale 3.Outillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cavité principale (2) est cylindrique autour d'un premier axe déterminé (12), en ce que les excroissances (3) sont des cylindres autour d'un deuxième axe déterminé (13) parallèle à celui de la cavité principale (2), les premières pièces amovibles (4) étant des cylindres tronqués longitudinalement selon le rayon (R) du cylindre de la cavité principale (2), de manière à définir des avancées cylindriques délimitant le contour de la barre (5) au départ lorsqu'elles sont tournées dans une première position, et de manière à compléter le cylindre de la cavité principale (2) lorsque ces premières pièces amovibles (4) sont tournées dans une deuxième position. 4. Outillage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les excroissances cylindriques (3) ont un contour supérieur à leur demi-périmètre, de manière à ce que les premières pièces amovibles (4, 23, 24) se trouvent enfermées dans les excroissances (3) et ne peuvent qu'être tournées ou translatées par rapport au deuxième axe (13) des excroissances cylindriques (3). 5. Outillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cavité principale (2) est cylindrique autour d'un premier axe déterminé (12), en ce que les excroissances (3) sont des cylindres autour d'un deuxième axe déterminé (13) parallèle à celui de la cavité principale (2), les premières pièces amovibles (25) ayant une forme épousant la forme des excroissances (3) et définissant une avancée interne (26) dont l'ensemble des extrémités délimite le contour de la barre (5) au départ et réalise la section intermédiaire (S1) de la première cavité, et en ce qu'il comprend des deuxièmes pièces amovibles (24) à placer dans les excroissances (3) pour combler simplement ces excroissances (3) et réaliser la section finale (S2) de la deuxième cavité. 6. Outillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conteneur principal (1) est constitué de deux parties (lA, lB).