Brevet FR2763523A1 — publié le 19981127

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce annulaire plate ou tronconique telle que par exemple un jonc d'embrayage, ainsi qu'une pièce obtenue par ce procédé. Un premier procédé connu de fabrication de telles pièces consiste à: découper un anneau dans une bande métallique, - former à la presse une pièce annulaire plate ou tronconique, - dégraisser la pièce obtenue, soumettre la pièce annulaire à une tribofinition, - sécher et huiler la pièce. Ce procédé connu présente l'inconvénient de générer d'importantes chutes de métal ce qui augmente de façon considérable le coût de fabrication par pièce. On connaît un second procédé, un peu plus économique, qui consiste à: découper un flan circulaire dans une bande métallique, - emboutir le flan pour obtenir un cylindre creux de révolution à fond fermé, - soumettre le cylindre à un fluotoumage pour obtenir une ébauche creuse cylindrique dont l'épaisseur de la jupe périphérique est constante, - découper des anneaux dans la jupe périphérique, - former à la presse à partir de ces anneaux des pièces plates ou tronconiques, - dégraisser les pièces obtenues, passer les pièces à la tribofinition, - sécher et huiler les pièces. Bien que ce second procédé permette de réduire les chutes de façon importante, celles-ci représentent encore environ 40% de la quantité de métal de départ. Ces chutes proviennent essentiellement de la découpe des flans dans la bande métallique, ainsi que du collet et du fond de l'ébauche cylindrique creuse qui subsistent après l'étape de découpage des anneaux. De plus: - les deux procédés connus présentent l'inconvénient de nécessiter un nombre important d'étapes de fabrication ce qui participe à accroître le coût. - dans les deux procédés précités, I'étape de tribofinition des anneaux est impérative pour obtenir les caractéristiques souhaitées des pièces finales, notamment par élimination des bavures. Or, cette opération produit des résidus métalliques et requiert l'utilisation de dégraissants et d'abrasifs, qui sont très polluants pour l'environnement et nécessitent un traitement spécifique et coûteux pour leur mise en décharge. Enfin, cette étape de tribofinition est bruyante et nécessite une protection particulière pour le personnel. La présente invention vise à pallier ces divers inconvénients en proposant un procédé permettant de réaliser des pièces plates ou tronconiques de façon plus économique, tout en réduisant les quantités de résidus polluants. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une pièce annulaire plate ou tronconique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - on découpe un tronçon d'un fil métallique de longueur prédéfinie, - on cintre ce tronçon de fil pour former un tore, * on soude les deux extrémités de ce tore pour obtenir une ébauche annulaire, et - on comprime ladite ébauche au moyen d'un outil pour former ladite pièce. Le procédé selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - On forme une pièce annulaire plate en comprimant ladite ébauche (6) en une seule opération de formage à la presse. - On forme une pièce annulaire tronconique en comprimant la pièce annulaire plate lors d'une opération supplémentaire de formage à la presse. - On forme une pièce annulaire tronconique en une seule opération de formage à la presse. - On soude les deux extrémités du tore sans apport de métal. - On effectue les étapes de découpage, cintrage et soudage en un cycle automatique sur une même machine. - Après avoir soudé les deux extrémités du tore, on soumet au moins la zone de soudure de l'ébauche à un traitement thermique pour homogénéiser les caractéristiques mécaniques dans cette zone. - Après avoir obtenu la pièce, on la soumet successivement à un dégraissage, à un séchage et à un huilage. L'invention a également pour objet une pièce réalisée par le procédé défini ci-dessus et comportant une zone radiale de soudure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple sans caractère limitatif en regard des dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 illustre des étapes initiales du procédé de l'invention, La figure 2 est une vue schématique en coupe d'un premier outil pour obtenir une pièce annulaire plate, en position dégagée, La figure 3 montre l'outil de la figure 2 en position de compression, La figure 4 est une vue en coupe transversale d'une pièce annulaire plate réalisée selon le procédé de l'invention, La figure 5 est une vue schématique en coupe cd'un second outil pour obtenir une pièce annulaire tronconique, en position dégagée, La figure 6 montre l'outil de la figure 5 en position de compression. La figure 7 est une vue en coupe transversale d'une pièce annulaire tronconique réalisée selon le procédé de l'invention, La figure 8 est une vue à plus grande échelle d'un détail de la pièce représentée à la figure 7, La figure 9 est une vue analogue à celle de la figure 8 d'une variante d'une pièce tronconique réalisée selon le procédé de l'invention et La figure 10 est une vue analogue à celle de la figure 9 d'une variante d'une pièce tronconique réalisée selon le procédé de l'invention. Sur la figure 1 sont représentées les premières étapes du procédé selon l'invention. Lors d'une première étape, on découpe dans un fil métallique 1 de section circulaire déroulé par exemple d'une bobine de fil non représentée, un tronçon 2 de longueur prédéfinie. Le fil métallique 1 est de préférence en acier doux mais peut être en tout autre métal adapté à l'application ultérieure envisagée. Le diamètre du fil métallique 1 est choisi en fonction du volume recherché de la pièce finale. Dans un cas concret, on utilise par exemple au départ un fil métallique de 4,2mm de diamètre. Bien entendu, on peut aussi utiliser des fils métalliques de section elliptique ou autre. La longueur du tronçon 2 dépend également des dimensions recherchées de la pièce finale. Dans le cas concret évoqué ci-dessus, on a choisi une longueur de tronçon égale à 402,7mm. Lors de l'étape suivante, on cintre le tronçon 2 de fil pour former un tore 3. Puis, on soude les deux extrémités 4 et 5 de ce tore 3 sans apport de métal pour obtenir une ébauche 6 annulaire avec une zone radiale 6A de soudure. Avantageusement, on effectue les étapes de découpage, de cintrage et de soudage en un cycle automatique sur une machine de type connu commercialisée par des fabriquants spécialisés et qu'il est inutile de décrire. Si nécessaire, on prévoit de soumettre au moins la zone 6A de soudure à un recuit localisé pour homogénéiser les caractéristiques mécaniques dans cette zone. Un tel traitement peut se révéler nécessaire pour adoucir la structure du métal dans le cas o l'on utilise au départ un fil métallique en un acier relativement dur. La figure 2 montre en position dégagée un premier outil ou une première presse 7 dont seules les matrices supérieure 8 et inférieure 9 sont représentées. Ces matrices définissent respectivementdeux surfaces annulaires planes, parallèles 8A, 9A entre lesquelles on positionne de façon centrée l'ébauche 6. La pièce est formée en une seule opération comme représenté sur la figure 3, I'ébauche 6 subissant une déformation symétrique, avec fluage radial du métal en proportions égales vers l'extérieur et vers l'intérieur. La compression exercée par les matrices 8 et 9 est adaptée pour obtenir les dimensions et les propriétés mécaniques souhaitées de la pièce 13, notamment une bonne planéité et une dureté superficielle satisfaisante. La pièce annulaire plate 13 obtenue après cette étape de formage à la presse est représentée en coupe transversale à la figure 4. Sa section transversale comporte deux grands côtés 14 et 15 sensiblement parallèles entre eux et deux petits côtés 16 et 17 légèrement bombés, cette forme étant obtenue directement, sans aucun usinage supplémentaire. A titre d'exemple, les dimensions d'une pièce annulaire plate 13 obtenue à partir d'un tronçon de fil de 4,2mm de diamètre et 402,7mm de longueur sont typiquement de 119,5mm pour le diamètre intérieur, 137,5mm pour le diamètre extérieur et comprise entre 1,5 et 1,6mm en ce qui concerne son épaisseur. Si la pièce annulaire plate 13 est la pièce finale à obtenir, on la soumet successivement à un dégraissage, un séchage et un huilage. L'huilage de la pièce 13 est seulement effectué pour la protéger lors du transport. Dans le cas o on souhaite obtenir une pièce annulaire tronconique, on soumet la pièce annulaire plate 13 obtenue à l'étape précédente à une seconde opération de fornage à la presse. A cet effet, on la positionne dans un second outil 18 dont seules les matrices supérieure 19 et inférieure 20 sont représentées schématiquement en position dégagée sur la figure 5. La matrice inférieure 20 comporte une partie centrale 20A cylindrique et une partie périphérique annulaire 20B de formage. La partie centrale 20A est surélevée par rapport à la partie périphérique 20B et présente un diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur de la pièce annulaire plate 13 de sorte qu'en positionnant la pièce 13 sur la matrice inférieure 20, la pièce 13 est automatiquement centrée. La matrice supérieure 19 comporte d'une part un logement central cylindrique 19A de centrage sensiblement complémentaire de la partie centrale 20A de la matrice inférieure 20 et d'autre part un poinçon annulaire périphérique 19B destiné à coopérer avec la partie périphérique 20B lors du formage. Le poinçon 19B comporte une surface plane et annulaire de formage 19C qui est radialement inclinée vers le bas. La partie périphérique 20B comporte une surface de formage 20C qui est plane et parallèle à la surface de formage 19C à l'exception d'un bord externe 20D recourbé vers le haut pour obtenir un bord arrondi externe de la pièce finale. La forme exacte des surfaces de formage 190 et 20C dépend de la forme et des dimensions finales de la pièce à obtenir. Au cours de cette phase du procédé, la pièce annulaire plate 13 est com- primée entre les deux matrices 19 et 20 pour obtenir une pièce annulaire tronconique 23 comme cela est représenté sur la figure 6. Ensuite, on soumet cette pièce annulaire tronconique 23 successivement à un dégraissage, un séchage et un huilage. La figure 7 représente la pièce 23 en coupe transversale. Elle ressemble à une rondelle élastique de type "Belleville" de grande dimension. Sa section transversale comporte deux grands côtés 24 et 25 sensiblement parallèles entre eux. Comme cela est représenté plus en détail sur la figure 8, la pièce 23 comporte un petit côté intérieur 26 légèrement bombé et un petit côté extérieur 27 dont le profil est arrondi selon un profil déterminé par la forme de la surface formage 20C de la matrice inférieure 20. Bien entendu, le procédé de l'invention peut facilement être adapté pour obtenir des pièces annulaires tronconiques de section transversale variée en conformant à volonté les surfaces de formage 19C et 20C de la presse 18. La figure 9 montre dans une vue analogue à celle de la figure 8 un exemple d'une variante de la pièce 23. La section transversale de cette pièce 23 comporte deux grands côtés 24 et 25 sensiblement parallèles entre eux, un petit côté intérieur 28 rectiligne, sensiblement parallèle à l'axe de la pièce, et un petit côté extérieur 27 formé par un arc de cercle reliant les grands côtés 24 et 25 et s'étendant sur environ 90'. Dans une variante simplifiée du procédé, on prévoit de réaliser la pièce annulaire tronconique lors d'une seule opération de formage. A cet effet, on positionne l'ébauche annulaire 6 directement sur la matrice inférieure 20 du second outil 18 et on la comprime pour obtenir une pièce annulaire tronconique 23 représentée sur la figure 10 dans une vue analogue à celle de la figure 9. Cette pièce 23 présente en coupe transversale une forme identique à celle représenté sur la figure 9 à l'exception d'une bavure 29 située sur le petit côté extérieur 27 qui est due à un excès de matière sur la périphérie lors de la compression de l'ébauche 6. On comprend donc que le procédé selon l'invention permet de réaliser de façon plus économique des pièces annulaires plates ou tronconiques puisque d'une part le nombre d'étapes pour obtenir la pièce souhaitée a été sensiblement réduit par rapport aux procédés connus, et d'autre part, ce procédé ne génère pas de chutes. Par ailleurs, I'étape polluante de tribofinition de la pièce a pu être supprimée grâce au procédé selon l'invention. En outre, les pièces fabriquées selon le procédé de l'invention peuvent être réalisée avec une plus grande précision et avec une meilleure homogénéité des caractéristiques mécaniques que celles fabriquées selon les procédés connus. Bien entendu, la pièce annulaire plate ou tronconique réalisée selon le procédé de l'invention est susceptible d'autres utilisations que celle mentionnée dans le préambule pour un embrayage. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une pièce annulaire plate (13) ou tronconique (23), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: * on découpe un tronçon (2) d'un fil métallique (1) de longueur prédefinie, - on cintre ce tronçon (2) de fil pour former un tore (3), - on soude les deux extrémités (4,5) de ce tore pour obtenir une ébauche annulaire (6), et - on comprime ladite ébauche (6) au moyen d'un outil (7) pour former ladite pièce (13;23). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on forme une pièce annulaire plate (13) en comprimant ladite ébauche (6) en une seule opération de formage à la presse. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on forme une pièce annulaire tronconique (23) en comprimant la pièce annulaire plate (13) lors d'une opération supplémentaire de formage à la presse. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on forme une pièce annulaire tronconique (23) en une seule opération de formage à la presse. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on soude les deux extrémités (4,5) du tore (3) sans apport de métal. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on effectue les étapes de découpage, cintrage et soudage en un cycle automatique sur une même machine. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'après avoir soudé les deux extrémités (4,5) du tore (3), on soumet au moins la zone de soudure (6A) de l'ébauche (6) à un traitement thermique pour homogénéiser les caractéristiques mécaniques dans cette zone. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'après avoir obtenu la pièce (13,23), on la soumet successivement à un dégraissage, à un séchage et à un huilage. 9. Pièce annulaire plate (13) ou tronconique (23), caractérisée en ce qu'elle est obtenue par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, et en ce qu'elle comprend une zone radiale de soudure (6A). 10. Pièce annulaire plate (13) selon la revendication 9, caractérisée en ce que la section transversale de la pièce (13) comporte deux grands côtés (14, 15) sensiblement parallèles entre eux et deux petits côtés (16, 17) légèrement bombés. 11. Pièce annulaire tronconique (23) selon la revendication 9, caractérisée en ce que la section transversale de la pièce (23) comporte deux grands côtés (24, 25) sensiblement parallèles entre eux, un petit côté intérieur (26) sensiblement parallèle à l'axe de la pièce (23) et un petit côté extérieur (27) dont le profil est arrondi. 12. Utilisation d'une pièce (13,23) selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, comme jonc d'embrayage.