FR 2456573 A1 19801212 FR 7912360 A 19790515 La présente invention concerne un procédé et un dispositif de forgeage de pièces par matriçage å température modérément élevée. Les pièces sont notamment des chapeaux de tête de bielle pour moteurs 9 combustion interne. Un chapeau de tête de bielle est la pièce semicirculaire qui est complémentaire à la grosse extrémité d'un corps de bielle, forme avec elle l'oeil de la tête de bielle recevant un maneton de vilebrequin et servant à relier la bielle au vilebrequin du moteur, la petite extrémité ou pied de bielle étant relié à un axe de piston du moteur. Le chapeau sert non seulement à relier la bielle au vilebrequin, il constitue aussi une masse d'équilibrage dynamique formant contrepoids avec la masse en mouvement du piston et de la bielle. Les extrémités du chapeau, lequel affecte la forme générale d'un croissant, possèdent des bossages qui sont traversés par les vis utilises pour fixer le chapeau sur des portions extrêmes semblables du corps de la bielle. La surface semi-circulaire et les faces de fixation adjacentes sur le c8té intérieur du chapeau doivent être finies (rectifiées) pour qu'elles s'assemblent correctement avec les autres pièces de la bielle. Jusqu'à présent, les chapeaux de bielle pour les moteurs relativement gros (comme ceux des véhicules utilitaires ou des voitures américaines) sont produits par un procédé de forgeage (estampage ou matriçage) à température élevée utilisant des matrices successives s'approchant progressivement de la forme finale, suivi par l'usinage conventionnel de pratiquement tout l'extérieur du chapeau pour en faire une pièce acceptable. Ce procédé a de nombreux inconvénients : le coût élevé des matrices successives, la quantité de déchets produite par le forgeage à température élevée utilisant de telles matrices, ainsi que les frais et les risques d'erreur de l'important usinage nécessaire pour transformer les pièces forgées en pièces finies. Sur les pièces forgées à température élevée se forme en outre toujours de la calamine (laquelle doit être enlevée par grenaillage) et elles ne peuvent pas être façonnées avec la précision dimensionnelle des pièces réalisées conformément à l'invention, comme décrit par la suite. Une autre technique antérieure, plus proche du procédé de l'invention, concerne la fabrication de chapeaux de bielle pour des moteurs bien plus petits, comme ceux équipant les voitures exportées aux Etats-Unis d'Amérique. Ces chapeaux n'ayant pas, et de loin, la complexité de ceux nécessaires pour les moteurs plus gros fabriqués aux Etats-Unis d'Amdrique, ils sont beaucoup plus faciles à produire dans des matrices fermées sans bavure. Cependant, il est probable que même ces pièces plus simples soient généralement fabriquées en plusieurs stades successifs et à des températures bien plus proches des températures de forgeage à température élevée que celles utilisées dans le procédé de forgeage à chaud selon l'invention. Pour résumer, aucune des techniques connues ne prévoit un forgeage à température'modirement élevée ni les autres éléments de l'invention, décrits ci-après, pour produire une pièce de la complexité de celles envisagées pour la mise en oeuvre de l'invention. Le forgeage à température élevée - par opposition avec un forgeage à chaud à température modérément élevée comme préconisé par l'invention - ne permet pas de reproduire des pièces avec une grande définition, c'est-à-dire une grande précision dans les détails. La raison principale en est que la calamine, toujours présente aux températures de forgeage à température élevée, à tendance à s'accumuler en formant des dépôts dans les matrices, ce qui finit par provoquer des interruptions dans la production. Il existe trois classes génériques de matériel de façonnage de métal. Ces classes sont définies par les restrictions ou les caractéristiques de fonctionnement du matériel considère. La première de ces classes comporte des machines limitées par le travail qu'elles peuvent fournir (marteaux, presses à vis et ainsi de suite). La capacité de façonnage présente dans ce cas une valeur maximale fixée par l'énergie cinétique du ou des coulisseaux, masses tombantes ou organes analogues juste avant l'impact, La deuxième classe couvre des machines limitées par la puissance, telles que les presses hydrauliques, où la charte limite est celle fixée par la puissance disponible à la pompe hydraulique; en géné- ral, les presses hydrauliques peuvent fournir des forces de forgeage maximales à l'un quelconque ou à tous les points de la course de travail. La dernière de ces classes est formée de machines limitées par la course (par exemple des presses à manivelle, à genouil lère et analogues). Dans ce cas, la courbe parcours-temps du coulisseau est déterminée par la cinématique du mécanisme de commande Dans le cas des machines limitées par la course et des machines limitées par la puisstance, le bati de la machine doit & re conçu de manière~à pouvoir résister aux charges maximales développées pendant le façonnage; alors que les machines limitées par la course peuvent autre surchargées, cela est impossible avec les machines limitées par la puissance.Dans les des : cas, il existe une limite pratique à la charge susceptible d'hêtre appliquée à un réglage donné et une limite correspondante de la déformation possible. La répétition de coups par une machine limitée par la course ou par la puissance n'a donc pas d'effet en ce qui concerne l'augmentation de la déformation au-deld de celle obtenue par la première application de la charge. Cette particularité importante combinée avec le désir d'accrottre la production au maximum fait que l'on est amené à utiliser du matériel limité par la course lorsqu'on envisage de forger des pièces par un procédé "d coup unique". En raison des besoins annuels importants en chapeaux de bielle, il est économique de les produire sur les machines les plus rapides possible. Cela explique pourquoi la majorité des chapeaux de bielle fabriqués selon les procédés conventionnels est forgée sur des presses ou des machines mécaniques limitées par la course. Dans le procédé conventionnel, les chapeaux sont normalement formés dans des matrices à empreintes ou gravures multiples lorsque plusieurs chapeaux de tête de bielle (normalement 4, 6 ou 8) peuvent Être formés de la meme ébauche de matériau de départ et lorsqu'une bavure relativement grande est formée pour les tenir ensemble et pour absorber le volume de matériau excédentaire. Après le forgeage, si les pièces obtenues sont satisfaisantes, cette bavure non fonctionnelle reliant les chapeaux entre eux doit être enlevé de ceux-ci. L'invention apporte un procédé de forgeage d'une pièce a température modérément élevée dans une matrice composée fermée possédant une partie ou matrice femelle, une matrice malle ou poinçon et un éjecteur, procédé qui comprend la préparation d'un lopin de volume prédéterminé et sensiblement égal au volume de la pièce forgée désirée, le chauffage de ce lopin à une température modérée prédéterminée de forgeage à chaud, le transfert du lopin chauffé à la matrice femelle, avec utilisation de l'éjecteur, occupant alors une position intermédiaire prédéterminée dans la matrice femelle, pour positionner le lopin dans la matrice femelle, le poinçon étant utilisé pour agir sur le lopin de maniere à ramener l'éjecteur à une position rétractée prédéterminée dans la matrice femelle position rétractée è laquelle une partie de l'éjecteur servira d définir une partie de la pièce le façonnage de la pièce par un seul coup ou course de travail du poinçon dans la matrice femelle et sur le lopin, le retrait de poinçon apres le façonnage de la pièce et l tension complète de l'éjecteur pour éjecter ta pièce façonnée ou forgée de la matrice femelle. sun des plus importants éléments de l'invention est l'utilisation d'un forgeage è température modérément élevée par opposition b un forgeage à température élevée, L'utilisation de températures plus basses que dans l'art antérieur apporte l'avantage que la formation de calamine et ?.'oxydation nuisibles sent réduites sinon complètement supprimées et que la pièce peut Autre produite avec une grande précision dimensionnelle. Conjointement avec cela, l'abaissement de la tempdra- ture conduit à des pressions de matriçage plus élevées. Pour y faire face, l'invention utilise une matrice (femelle) segmentée au lieu d'une matrice d'un seul tenant. Pendant les expérimentations qui sont à la base de l'invention, des matrices d'une seule pièce ont été essayées d'abord : malgré de grandes précautions à la fois dans la conception et dans l'utilisation, elles se sont fendues sous les fortes charges imposées dans la production d'une pièce ayant la complexité d'un chapeau de bielle sous les conditions de l'invention, La matrice segmentée utilisée est d'une conception particulière et possède de nombreuses caractéristiques qui conviennent spécialement à la production de telles pièces, eo=ne il sera décrit plus en détail dans ce qui va suivre. Un autre élément de l'invention est l'emploi d'une matrice fermée qui ne présente pas de logement ou autre évidement pour la formation d'une bavure, contrairement à une matrice conventionnelle à empreintes ou KIre une matrice conventionnelle ouverte. la matrice segmentée fermée et sans bavure que prévoit l'invention nécessite bien entendu un lopin dont le volume est detersniné soigneusement. le volume da lopin de même que sa forme, doivent être calculés avec soin pour assurer que la matière du lopin de départ s'école dans tous les recoins de la matrice sous la pression du coup unique de la machine (limitée par la course) pour former la pièce. C'est pourquoi deux autres l'éments de l'invention concernent le formage préliminaire ou ébauchage du lopin et la production de la pièce finie en un seul coup au lieu d'une mise en forme progressive avec formation d'une bavure et tous les inconvénients qui l'accompagnent. L'éjecteurest conçu pour enlever la pièce forgée rapidement et avec précision de la matrice ét il forme en même temps un appui sur lequel peut être placé le lopin préformé pour l'opération suivante, en empêchant le coincement de ce lopin ou sa disposition imparfaite dans la matrice avant sa transformation en une nouvelle pièce. L'invention apporte en outre un dispositif pour le forgeage à température modérément élevée dans une matrice composée fermée sur. une presse mécanique à cadence élevée et b course limitez, la matrice composée possédant une matrice femelle, un poinçon et un éjecteur équipé d'un organe d'arrêt coopérant avec l'extrémité intérieure d'une tige d'éjecteur, dispositif dans lequel l'extrémité d'éjection de la pièce de cette tige occupe une position intermédiaire prédéterminée dans la matrice femelle lorsque l'extrémité intérieure opposée de la tige est appliquée contre cet organe d'arrEt, ladite position intermédiaire étant telle que la tige d'éjecteur confère à un lopin une position prédéterminée dans la matrice femelle, de sorte que le lopin ne risque pratiquement pas de se coincer lorsqu'il tombe dans la matrice femelle, l'organe d'arrêt coopérant avec le poinçon et le lopin pour libérer la tige d'éjecteur en vue de l'amenée de la tige à une position rétractée prédéterminée dans la matrice femelle lorsque le lopin commence à être façonné par le poinçon, une partie de la tige d'éjecteur complètement rétractée dans la matrice femelle définissant une partie de la pièce, la presse étant pourvue d'un dispositif coopérant avec la tige d'éjecteur pour soulever la tige au-dela de l'organe d'arrêt à une position étendue en vue de l'éjection de la pièce hors de la matrice femelle, la tige d'éjecteur reprenant ladite position intermédiaire après l'éjection de la pièce en préparation du cycle suivant et en vue du positionnement du lopin suivant dans la matrice femelle. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif et des dessins annexés. Ces caractéristiques concernent notamment l'emploi de lubrifiants adéquats dans la matrice, différentes manières de chauffer les lopins, les matériaux des matrices, la vitesse de refroidissement de la pièce forgée et l'élimination d'autres opérations effectuées jusqu'à présent (ce qui augmente encore les avantages économiques de l'invention et de la pièce produite selon elle), la cadence de la presse mécanique et d'autres éldments, d'iinportance eloindre et bien connus à ceux familiarisés avec les techniques de forgeage. Sur les dessins - la figure 1 est un schétna synoptique des différentes opérations d'un mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention; la figure 2 est une vue en perspective d'un chapeau de bielle produit selon l'invention; - les figures 3 à 7 sont des coupes verticales montrant une matrice et le lopin respectivement la pièce en différents stades successifs du matriçage selon l'invention; - les figures 8 et 9 sont une vue en plan et une coupe horizontale prises suivant les flèches 8-8 respectivement 9-9 de la figure 3 et montrant la composition de la matrice femelle; et - la figure 10 est une réprdsentation schématique du principe de fonctionnement d'une presse à genouillère à tendeur utilisable pqur la mise en oeuvre de l'invention. La figure 1 représente à gauche le matériau de départ, de préférence sous forme d'une couronne 10 de barre ronde. Ce matériau est amené a une tronçonneuse-formeuse 12 qui produit des lopins 14 ayant les dimensions, la forme) le poids et le volume prédéterminés nécessaires. Ces lopins sont chauffés dans un appareil de chauffage 16 à une température prédéterminée comprise dans une plage de forgeage à température modérément élevée allant de 815 à 10930C. Le chauffage steffectue de préférence dans une plage de 982 à 10100C. Les lopins chauds, désignés par 18, sont ensuite transférés à une presse 20, où ils sont transformés par un seul coup de la presse 20 en chapeaux de bielle 22 selon l'invention (comme celui représenté en détail sur la figure 2). Enfin, les pièces forgées, encore chaudes, sont amenées a un dispositif 24 produisant un refroidissement contrtlé, d'où elles sortent comme des pièces façonnées pratiquement finies. Un aspect important de l'invention est que les faibles fluctuations des dimensions et du poids des pièces matricées produites permettent de limiter très fortement leur usinage de finition. Le dispositif de refroidissement contrtlé 24 peut être de n'importe quel type approprié connu. Il peut s'agir, par exemple, d'un tunnel traversé d'un convoyeur a courroie comme ceux habituellement employés. De tels dispositifs de refroidissement sont peu coûteux et permettent de refroidir des pièces de température élevée ou modérément élevée de façon contre avec précision dans le temps. Ce refroidissement contrôlé selon l'invention procure de gros avantages par rapport aux procédés de matriçage à température élevée de l'art antérieur. Dans l'industrie automobile, il est préférable que des pièces comme les chapeaux de bielle soient finies d'usinage après leur durcissement plutôt qu'avant, afin d'éliminer les déformations occasionnées par le traitement thermique. Comme les pièces produites selon l'invention demandent tout de même un usinage limité et comme le procédé de l'invention permet de contrôler avec plus de précision le refroidissement d'une pièce chaude qui vient dtetre forgée, le dispositif de refroidissement contrlé 24 est utilisé pour produire, immédiatement å la suite du matriçage, une pièce refroidie ayant subi tout le traitement thermique nécessaire.Jusqu'à présent, les pièces chaudes du rmtri- çage sont complètement refroidies et réchauffées ultérieurement pour un traitement thermique conventionnel. Cette opération jusqu ici séparée est maintenant combinée avec la fabrication des pièces, dans le processus représenté sur la figure 1, ce qui procure de nombreux avantages économiques. -Les pièces chaudes 22 qui viennent d'entre matricées sont refroidies sous des conditions soigneusement contr8lées > jusqu'à une température prédéterminée > puis trempées de façon conventionnelle, le traitement thermique est ainsi terminé et les pièces sont prêtes pour l'usinage de finition. Bien entendu, les conditions spécifiques de traitement, telles que les vitesses et les températures de refroidissement, sont fonction du matériau utilisé; de toute manière, cet aspect est bien connu aux personnes familiarisées avec les techniques de forgeage. Pour la fabrication de chapeaux de bielle pour voitures américaines, les constructeurs automobiles spécifient l'acier laminé à chaud de la nuance 1541 comme matériau constitutif. D'autres matériaux peuvent naturellement être utilisés en d'autres applications, les températures et les temps de traitement étant modifiés ou adaptés en conséquence. La figure 2 montre en détail un chapeau de bielle typique produit selon l'invention. Ce chapeau 22 possède une partie 26 formant contrepoids située au milieu et sur le c3té extérieur du chapeau, c'est-à-dire sur le caté opposé à celui formant la moitié de l'oeil 28 pour le maneton du vilebrequin. Les extrémités du chapeau forment des "pieds" 30 qui possèdent chacun un bossage 32 qui est percé ultérieurement pour la réception des vis servant à fixer le chapeau 22 sur la partie correspondante de la tEte du corps de bielle (formant l'autre moitie de l'oeil pour la réception du maneton). Entre le contrepoids 26 et les pieds 30, le chapeau 22 possède deux: parties 36 de plus faible épaisseur. C' est cette conformation du chapeau 22 avec des quantités de métal rela tivement grandes au milieu et aux extrémités et des parties intermédiaires de liaison relativement minces qui est à l'origine du problème résolu par l'invention, du fait quelle permet de produire un chapeau de bielle d'une telle conformation par un seul coup d'une presse mécanique à course limitée. Le dispositif 12 pour produire les lopins 14 peut être une machine de préformage ou d'êbauchage du type de celles utilises conventionneîlei.-ent dans la mise en forme de métaux. Les dimensions et la forme du lopin sont Titiques. Le matériau cons-itutif est habituellement indiqué par le client comme déjà mentionné. Comme le lopin 14 possède une longueur prédéterminée et comme des angles et/ou des courbes déterminés doivent être formés aux extrémités du lopin pour chaque application, le volume total du lopin est également prédéterminé. Ce volume est bien entendu calculé de manière qu'il soit très proche du volume de la pièce finie 22 représentée sur la figure 2.Les considérations relatives à la conformatîonnotamment sont nombreuses et souvent contradictoires, Par exemple, plus le diamètre du lopin doit entre grand, plus grand doit être l'écoulement de matière. I1 en est ainsi parce que3 après avoir été frappée, la matière dans un lopin relativement épais - et qui doit par conséquent être relativement court - doit s'ecouler des parties minces 3o vers les parties centrale 26 et extrêmes 30 plus lourdes.D'un autre cete, un lopin plus rince (d'un plus faible diamètre? peut entre plus long, ce qui simplifie le plus souvent le problème de l'écoulement de la matière mais augmente les risques de coincement ou de blocage du lopin dans la matrice ou les possibilités que le lopin n'arrive pas correctement dans la matrice. Ce problème est résolu selon l'invention par l'utilisation d'un ejecteur qui est combiné avec la presse 20, sera décrit plus en détail dans ce qui va suivre et permet d'utiliser des lopins relativement longs. Le choix du rapport entre le diamètre et la longueur du lopin compte tenu de la configuration et de la distribution de matière de la pièce finie est sujet à de très nombreuses considérations et dépend de multiples façons dont le dessin du lopin influe sur l'aspect, la qualité3 l'endurance (performance), l'écoulement de grain, les contraintes et la résistance du produit fini. L'utilisation selon l'invention de l'éjecteur permet beaucoup plus de liberté au niveau de la conception du lopin et de la pièce. Au lopin peuvent ainsi être donnés la longueur et le diamètre idéaux pour obtenir le dessin, la performance et l'écoulement de matière optimaux de la pièce considérée puisque la tige d'éjecteur combinée avec un organe d'arrêt à ressort assure le positionnement correct du lopin dans la matrice avant le matriçage de la pièce.Un autre motif pour utiliser un lopin relativement long - dont il faut bien entendu tenir compte ou non, ou seulement dans une certaine mesure, dans le cadre général des considérations relatives à la détermination des dimensions du lopin - est que, avec un lopin long, il y a moins de mouvement de matière vers les extrémités, mouvement qui peut produire des replis et des défauts de continuité sur la pièce. Pour obtenir une grande productivité, il est préférable d'utiliser un appareil de chauffage 16 à chauffage électrique direct, par induction ou à résistance par exemple. Un tel appareil, par les temps de chauffage courts qui lui sont propres, réduit la formation de calamine et l'oxydation comparativement à un four chauffé par un combustible quelconque. Avant le chauffage, les lopins sont enduits d'un lubrifiant approprié qui agit également comme un agent empêchant ou retardant ltoxydation. Parmi les lubrifiants convenant à cette utilisation figurent notamment les lubrifiants à base de bisulfure de molybdène et de graphite. En cas d'utilisation d'un four alimenté par un combustible à la place d'un four électrique, le lubrifiant risquerait d'être decom- posé ou brûlé e.. raison du temps de chauffage plus long et sur la surface de la pièce pourraient se former de l'oxyde et de la calamine, ce qui nuirait à la finition des pièces 22 sortant de la presse 20.Le fini de surface de toute la pièce 22 convient pour une utilisation de la pièce sans reprise, exception faite du léger usinage de finition dont il a été question dans ce qui précède. Ce meilleur fini superficiel comparativement aux pièces obtenues selon les procédés connus constitue l'un des avantages de l'invention. Une des caractéristiques du procédé de l'invention porte sur l'utilisation d'un type particulier de presse mécanique à genouillère et à tendeur (tension knuckle press) qui est connu dans l'art sous le nom de "Maypress". Une telle presse est représentée sur la figure0. Dans cette machine, la manivelle de commande principale 38 se trouve sous la matrice femelle (non représentée) et la matrice m21e ou poinçon 58 se trouve au-dessus de la matrice femelle; des barres de couplage relient la manivelle 38 au poinçon 58 et ce dernier est tiré vers le bas dans la matrice femelle au lieu d'etre poussé vers le bas comme dans les presses mécaniques à course limitée de type plus conventionnel. La machine comprend un dispositif tendeur dans la liaison entre une manivelle menée 49 (par la manivelle principale 38 et une bielle 40) et le poinçon, de sorte que tout jeu éventuel peut être absorbé après la fermeture de la matrice au lieu d'avant cette fermeture.Le dispositif tendeur ou de rattrapage de jeu se présente sous forme d'un organe de tenson 48 quelconque, par exemple sous forme de bandes d'un matériau élastique qui sont étirées de façon limitée, mais bien au-dessous de leur limite élastique, de sorte qu on obtient une matrice qui est véritablement fermée sans possibilité de formation d'une bavure. La bielle 40 est en fait plus longue que celle représentée. 46 est un axe de rotation fixe et 44 est un point d'articulation. En cas d'utilisation de cette presse particulière, le poids et les dimensions du lopin pourront probablement varier entre des tolérances de + 5% par rapport au volume de matériau idéal ou nominal nécessaire pour remplir la matrice en vue de la production d'un chapeau 22.Avec une machine conventionnelle à course limitée, comprenant un poinçon poussé de haut en bas dans une matrice fermée de type sans bavure, cette tolérance devrait être ramenée à environ + 0,5% du volume idéal. Ges plus grandes tolérances dans les dimensions et le poids du lopin, rendues possibles par cette presse particulière, en combinaison avec les autres aspects du procédé de l'invén- tion, sont a l'origine des nombreux avantages de celle-ci. Le principe brièvement indiqué ci-dessus de cette presse particulière est représenté très schématiquement sur la figure 10. La vitesse de façonnage, c'est-à-dire la vitesse des courses du poinçon 58 (figure 10), est une variable complexe et sera déterminée en tenant compte de nombreux facteurs et notamment du système de lubrification, de la température de matriçage, du matériau constitutif de la matrice et de son refroidissement. A titre indicatif, un chapeau de bielle comme celui représenté sur la figure 2 pourra probablement être matricé à une vitesse de façonnage de l'ordre 40 coups par minute. Cette cadence dépasse de beaucoup les 3 à 10 coups par minute réalisables avec les procédés de matriçage a chaud conventionnels. De plus, les pièces qui viennent d'être matricées n'ont pas besoin de subir les opérations d'ébavurage qu'impliquent habituellement les procédés conventionnels. Les figures 3 à 9 montrent les outils de la presse 20, à savoir la matrice femelle et le poinçons et servent à illustrer les différents stades du matriçage. La matrice maIe ou poinçon 58 est une pièce relativement simple. Il comprend une partie semi-circulaire pour former l'évidement ou moitié de l'oeil 28 pour le maneton, ainsi que des parties latérales pour former les faces de contact ou faces inférieures des pieds 30. Ces différents éléments du poinçon suffisent pour le matri çage du chapeau 22 représenté. Pour d'autres chapeau; il peut Etre nécessaire de prévoir davantage d'éléments ou une conformation plus complexe du poincon. Pour ce qui concerne les dessins d'une manière gêné rale, il est à noter que l'invention préconise l'utilisation d'une matrice segmentée pour éviter les problèmes rencontrés avec une matrice d'un seul tenant utilisée dans les expérimentations qui sont à la base de l'invention. Il s'est en effet avéré qu'une matrice femelle d'une seule pièce ne résiste pas aux forces produites pendant une utilisation répétée pour la production de pièces aussi compliquées dans une matrice fermè. La matrice segmentée utilisée pour la mise en oeuvre de l'invention présente un certain nombre de particularitésg parmi Lesquelles la prévision de lignes de joint, entre les difffrentes pièces qui composent la matrice femelle, qui s'étendent suivant des lignes naturelles dans le chapeau de bielle, de sorte que les lignes de joint ne sautent pas aux yeux sur la pièce matricée, ces lignes étant en outre aussi près que possible des lignes de contrainte maximale, de mème que l'utilisation d'une tige d'éjecteur dont la face de travail ou d'éjection correspond exactement å la face supérieure ou extérieure de la partie 26 formant le contrepoids sur la pièce 22, et la composition de la matrice femelle de pièces symétriques. La tige d'éjecteur forme la face extérieure du- contre- poids 26 du chapeau. ta matrice femelle comprend en plus deux pièces de fond mutuellement sevuLblables, deux pièces d'extrémité mutuellement semblables et deux pièces latérales qui sont également mttuellement semblables. De cette manière3 t1interchangeabilitS et le remplacement des pièces sont considérablement simplifiés Par exemple, il n'y a qu'un seul type de pièce d'extrémité à fabriquer et à tenir en stock comme pièce de rechange. Une autre caractéristique de l'invention concerne l'utilisation d'un dispositif de précontrainte pour maintenir les diffa rentes pièces de la-matrice femelle ensemble. On obtient ainsi l'avantage que toute la matrice peut facilement ètre remplacée, limitant ainsi les temps morts pour les entretiens courants ou le remplacement de pièces cassées. Jusqu'à présent, la machine devait ètre arrêtée et plusieurs heures de travail étaient nécessaires pour changer la matrice femelle. Dans le procédé selon l'invention, grâce au fait que l'organe precontraint maintient la matrice femelle complète a 'état assemblé, l'ensemble d'une telle matrice peut etre maintenu en réserve et entre installé très rapidement sur la presse en cas de besoin. Différentes vis et/ou boulons et des moyens de détachement rapide sont également prévus pour permettre le remplacement rapide de la matiice femelle. Dans des essais effectues pour démontrer les avantages procurés par l'inven- tion, le remplacement complet de la matrice femelle a pu astre accompli en environ 5 min.Egalement dans le cadre de la rapidité de remplacement, la tige d'éjecteur et les organes d'arrêt utilisés pour maintenir la tige verticale partiellement relevée en vue du positionnement de chacun des lopins successifs forment également un module sépare et peuvent être remplacés séparément. L'éjecteur est disposé comme un organe séparé sous la matrice femelle proprement dite et peut etre remplacé indépendamment d'elle La tige d'éjecteur est commandée par un dispositif d'éjection conventionnel prévu dans la presse. Un autre avantage de la matrice femelle segmentée pour la fabrication des chapeaux de bielle 22 est que les pièces latérales qui forment la majeure partie de la masse de la matrice mais sont exposées le moins aux contraintes peuvent entre remplacées séparément des pièces d'extrémité, lesquelles peuvent Etre relativement petites. Les pièces d'extrémité sont exposées à la plus grande partie des contraintes parce que la matière du lopin doit titre poussée vers l'extérieur jusque dans les recoins de ces pièces d'extrémité.Les pièces d'extrêmite, nécessitant les remplacements les plus fréquents, sont les pièces les plus petites de la matrice, ce qui procure dgalem.eng d'importants avantages économiques dans la mise en oeuvre de l'invention en ce qui concerne te remplacement et le renouvellement des matrices. Cela est également lié au fait que les deux pièces d'extrémité sont identiques entre elles et qu'il en va de même pour les deux pièces latérales, ce qui se traduit par des économies dans la fabrication des matrices.Les cinq pieces de la matrice coopèrent avec la tige d'éjecteur qui forme la face extérieure de la partie 26 formant contrepoids et les lignes ou plans de joint entre ces six parties ou segments de la matrice s'étendent suivant des lignes naturelles du chapeau de bielle, de sorte que toute bavure légère pouvant se produire å ces endroits ne peut avoir aucun effet nuisible sur les caractérisé tiques fonctionnelles du chapeau et ne peut affecter que très légèrement l'aspect esthétique du chapeau matricé. Lorsqu'on examine maintenant en détail les dessins, on voit que la matrice femelle comprend deux pièces d'extrémité 60 (figures 3 et 9) qui sont identiques entre elles, ainsi que deux pièces latérales 64, dont l'unie seulement est représentée sur les figures 3 à 7. Les pièces d'extrémité 60 et les pièces latérales 64 sont recouvertes d'un disque 65 (voir également la figure 8). Une grande partie des détails du chapeau, que l'on retrouve bien entendu sous forme d'éléments complémentaires dans les pièces 60, 64 et 65 de la matrice, n'a pas été représentée pour des raisons de clarté. Les différentes pièces de la matrice sont pourvues d'évidements et de protubérances complémentaires 66 (figure 3) qui assurent leur disposition relative correcte tout au moins approximativement, au début de leur assemblage. Des évidements et des protubérances analogues (non représentés) sont prévus entre les pièces latérales et les pièces d'extrémité. Lorsque les pièces d'extrémité 60 et les pièces latérales 64 sont assemblées, elles définissent entre elles une ouverture centrale 70, dans laquelle s'ajuste la tige d'éjecteur 72.Des fentes 73 d'aération (figures 3 et 9) amont prévues comme dans une matrice conventionnelle. Les pièces 60, 64 et 65 de la matrice sont maintenues ensemble par un manchon de serrage 74. Il est facile de choisir la forme des différentes parties de la matrice de manière que les lignes de joint correspondent aux lignes de partage naturel d'un chapeau de bielle donné. Les cinq pièces 60, 64 et 65 de la matrice sont maintenues assemblées dans le manchon 74 avec une force relativement faible. L'ensemble ainsi formé est lui-mme monté et maintenu avec une force très grande dans un manchon 76 plus grand. C'est ce deuxième manchon qui confère à la matrice femelle sa véritable résistance. Le matériau constitutif des manchons possède une grande résistance en compression et une résistance plus faible en traction. Les deux manchons 74 et 76 ensemble utilisent cette résistance du matériau constitutif pour donner à la matrice femelle une très grande résistance. Cette matrice est précontrainte par la force élevée qui maintient ses différentes pièces ensemble dans le manchon 76.Un jeu de pièces 60 à 76 assemblées pour former une matrice femelle peut être maintenu en réserve comme un ensemble complet prêt à remplacer l'ensemble identique monté sur la presse en cas de défaillance d'une partie quelconque de ce dernier ensemble. L'lnventíon permet ainsi des gains de temps et d'argent appréciables. Les pièces entourées du manchon 74 pourraient être montées dans le manchon principai extérieur 76 avec une pression de précontrainte de l'ordre de 7 x 108 à 14 x 10 Pa. La précontrainte est elle-mAIne un élément fonctionnel en ce sens qu'elle soutient la matrice dans sa résistance à l'élargissement ou la fissuration lorsqu'elle est soumise aux forces élevées nécessaires pour matricer les chapeaux et elle maintient en outre les segments en contact intime.Les forces de pressage produites pendant le matriçage d'un chapeau comme celui dont il est question ici pourraient être de l'ordre de 17,5 x 108 à 24,5 x 108 Pa. Le caté intérieur du manchon 74 étant légèrement conique, avec une conicité de l'ordre de 0,5 à 20 par rapport à l'axe de la matrice, une force maximale peut être appliquée pour maintenir les pièces ensemble. Comme on peut le voir sur la figure 3, une plaque 78 sépare la partie formant la matrice de l'éjecteur 80. Ce dernier est un élément important de l'invention. En plus de la fonction normale d'un éjecteur dans des opérations de forgeage et de moulage, l'éjecteur prévu dans un dispositif selon l'invention assure en outre la fonction d'un dispositif de positionnement pour la mise en place correcte d'un nouveau lopin au début de chaque opération, après avoir éjecté la pièce qui vient d'être matricée (un chapeau 22) à la fin de l'opération précédente, et il sert en outre comme un élément actif de la matrice femelle elle-mme. L'alimentation automatique de la matrice avec les lopins successifs est ainsi grandement simplifiée et, en même temps, comme décrit dans ce qui précède, l'utilisateur a une grande liberté dans le choix de la longueur et du diamètre du lopin. L'épaisseur et la longueur du lopin ne sont donc plus aussi importantes que par le passé pour la conception de l'appareillage en ce qui concerne le positionnement du lopin dans la matrice, étant donné que la tige d'éjecteur assure cette fonction lorsqu'elle occupe sa position intermédiaire.Il n'est donc plus nécessaire de garantir que le chargement du lopin soit assuré avec soin ni de prévoir un dispositif de positionnement précis; les lopins peuvent etre amenés audessus de la matrice femelle ouverte et tomber simplement dans celle-ci, les lopins prenant automatiquement leur position correcte dans la matrice gr ce au choix adéquat de la longueur du lopin et des dimensions de l'éjecteur et des autres parties de la matrice. L'éjecteur comprend des chevilles d'arrAt-a ressort 86 qui peuvent maintenir la tige d'éjecteur 72 à une position intermédiaire ou de relevage partiel mais qui s'écartent lorsque le poinçon, par l'intermédiaire diun nouveau lopin b charger dans la matrice, exerce une poussée vers le bas sur la tige d'éjecteur afin de permettre à cette dernière de descendre a une position rétractée où s'effectue le façonnage normal correct du lopin en un chapeau de bielle. La pièce qui vient autre matricée est relevée complètement hors de la matrice par l'éjecteur et est ensuite évacuée par des jets d'air ou d'un autre fluide ou par d'autres moyens. Afin de faciliter l'entretien et le remplacement éven- tuel de pièces, les chevilles d'arrêt à ressort ou déclics sont montés dans un porte-déclics 84 qui est une pièce séparée pouvant titre remplacée indépendamment et sans que cela perturbe excessivement l'ensemble de la matrice. A cet effets vecteur 80 comprend un anneau extérieur 82, dans lequel est monté le porte-déclics 84 avec les deux chevilles à ressort 86 conventionnelles. Les nez des chevilles sont conformés de manière a permettre aux chevilles de tourner pendant l'utilisation, ou même de s'user considérablement, tout en permettant à la partir inférieure épaissie de la tige d'éjecteur 72 de monter au-dessus ou de descendre au-dessous d'elles, comme il ressort des figures 3 à 7. La partie principale ou corps 90 de la tige d'éjecteur 72 possède une section droite rectangulaire qui est choisie de manière que l'extrémité supérieure de la tige 72, quand celle-ci est complètement rétractée (comme représenté sur la figure 5)5 forme l'extrémité de la partie 26 ou contrepoids du chapeau au moment du matriçage. La partie intérieure ou inférieure élargie 88 de la tige d'éjecteur 72 possède une section droite circulaire et est réunie au corps 9Q de section rectangulaire par une partie de transition tronconique 92. Le jeu de pièces formant la matrice femelle est complété par une plaque de fond 94, dans laquelle est montée une tige de commande d'éjecteur 96. La tige 96 coopère avec un élément 98 qui est prévu dans la presse et qui est l'élément normalement utilisé pour faire pénétrer l'éjecteur dans la matrice. La figure 3 montre le début des opérations ou le début d'un cycle pendent un fonctionnement continu. Un convoyeur conventionnel quelconque 114, représenté schématiquement sur la dessin, est utilisé comme un organe de serrage commandé à distance Ce convoyeur doit entre capable de transférer les lopins chauds 18 de l'appareil de chauffage à un endroit prédéterminé au-dessus de l'ouserture de la matrice fellselle, pendant que le poinçon est maintenu écarts en position haute, comme représenté sur la figure 3g puis de libérer le lopins de sorte qu'il tombe simplement dans la matrice.On soit clairement que le lopin 18 est amené en position horizontale au-dessus de l'ouverture de la matrice, c'est-à-dire perpendiculairement par rapport au mouvement vertical du poinçon 58. La figure 4 représente la situaticn où, après la chute du lopin, le convoyeur 114 a été retiré et écarté, la tige d1éjee- teur est encore maintenue à la position intermédiaire par les déclics ss6 et la course de travail du poinçon 58 est sur le point de commencer. A la figure 5 la pièce est façonnée à moitié. La tige d'éjecteur 72 a été abaissée par sa partie inférieure épaissie 88 sous les déclics 86. Une partie du métal du lopin a été poussée dans la cavité entre les pièces de fond de la matrice et est mise en forme par la surface supérieure du corps 90 de la tige éjecteur pour constituer le contrepoids au milieu du chapeau.Il est à noter qu'à ce stades la majeure partie de la pièce en cours de façonnage possède une épaisseur unifome, tout le métal nécessaire pour le contrepoids a été refoulé dans la cavité centrale qui donne sa forme au contrepoids > et le métal se trouvent à ce moment dans les parties intermédiaires de liaison est en cours de refoulement vers l'extérieur pour former les pieds 30. A la figure 6, le poinçon 58 a achevé sa course d'abaissement et la pièce est terminée. A la figure 7, les éléments d'éjecteur 98 et 96 ont été remontés complètement par la presse de sorte que la tige 72 se trouve complètement au-dessus des déclics 86 et tient la pièce façonnée au-dessus le la matrice femelle en attente de son enlèvement. Le cycle suivant cormenc* par la situation représentée sur la figure 3; à ce moment, les éléments 96 et 98 de l'éjecteur ont été rétractés, ce qui a permis à la tige d'éjecteur 72 de retomber sur les déclics 86 (d la position représentée sur la figure 3) où elle est prête à positionner le lopin suivant, comme représenté sur la figure 4, pour la répétition du cycle. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour forger des pièces compliquées à température modérément élevée dans une matrice fermée, consistant à préparer un lopin ayant un volume préddterminé, à chauffer le lopin à une température de forgeage modérément élevée, à amener le lopir. à une position de chargement dans une matrice femelle faisant partie d'une matrice composée fermée pendant le forgeage et à utiliser la matrice mâle ou poinçon de cette matrice composée pour façonner (forger) la pièce, caractérisé en ce qu'il comprend l'utilisation d'une tige d'éjecteur qui agit comme une partie de l'empreinte de la matrice et définit une partie de la pièce quand elle occupe une position complètement rétrac tée, qui agit comme un moyen de positionnement du lopin pendant son chargement dans la matrice femelle quand elle occupe une position inter- médiaire prédéterminée entre sa position complètement rétractée et sa position complètement étendue et qui éjecte la pièce façonnée quand elle est amenée de sa position complètement rétractée à sa position complètement étendue. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on choisit le volume du lopin de manière qu'il soit sensiblement égal au volume de la pièce désirée. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on utilise le poinçon pour agir sur la tige d'éjecteur, par l'intermédiaire du lopin, afin d'amener la tige de la position intermédia ire à la position complètement rétractée. 4 - Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le lopin affecte une forme générale cylindrique autour d'un axe et possède une longueur et un diamètre prédéterminés et en ce que le lopin est délivré à la matrice femelle avec son axe sensiblement perpendiculaire au sens de mouvement du poinçon. 5 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la température de forgeage modérément élevée est comprise dans la plage de 8150C à environ 10930C. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le lopin est chauffé à une température de 982 C à 10100C. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 & 6, caractérisé en ce que le chauffage est effectué par un dispositif de chauffage électrique direct par induction. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la matrice composée fermée est montée dans une presse mécanique à course limitée. 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la presse est du type à genouillère et à tendeur. 10 - Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l'on fait travailler la presse à une cadence d'environ 40 pièces par minute. Il - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre le refroidissement contrôlé des pièces après leur éjection de la matrice composée, le refroidissement contralé pouvant comprendre le traitement thermique par trempe des pièces sous des conditions prédéterminées, de sorte qu'il nBest pas nécessaire de refroidir les pièces et de les réchauffer ensuite pour le traitement thermique. 12 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre la lubrification des matrices et/ou du lopin par un lubrifiant à base de bisulfure de molybdène ou de graphite. 13 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matrice composée fermée comprend une matrice femelle segmentée qui entoure l'éjecteur et possède des pièces d'extrémité identiques et des pièces latérales identiques. 14 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 d 12, caractérisé en ce que la matrice composée fermée comprend une matrice femelle segmentée formée par le préassemblage des parties de la matrice femelle dans un élément dlassemblagess de sorte que la matrice femelle ainsi préassemblée peut facilement Etre remplacée sans que cela entratne un arrêt excessif dans la production des pièces. 15 - Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la tige d'éjecteur, quand elle est rétractée a ladite position complètement rétractée, n'est pas en contact, initialement du moins, avec le lopin. 16 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 815, caractérisé en ce que la matrice femelle est disposée de manière que son ouverture soit dirigée vers le haut, en ce que la tige d'éjecteur possède une extrémité intérieure ou inférieure qui coopère avec des chevilles d'arrêt conçues pour maintenir la tige d'éjecteur à ladite position intermediaire prédéterminée dans la matrice femelle et en ce que, après le façonnage (forgeage), le presse provoque 'extens-ion complète de la tige d'éjecteur pour produire ainsi l'éjection de la pièce façonnée hors de la matrice èuelley ladite position intermédiaire correspondant à une position où la tige d'éjecteur assure le positionnement d'un nouveau lopin dans la matrice femelle, de manière à empêcher ce lopin de se coincer ou de prendre une or-letataticn autre qu'une -orientation correcte prédéterminée lorsqu'il tombe dans la matrice femelle. 17 - Dispositif pour forger des pièces à température modérément élevée dans une matrice composée fermée sur une presse mdca- nique à cadence élevée et à course limitée, la matrice composée poss4- dant une matrice femelle et une matrice mâle ou poinçon et étant combinée avec un éjecteur, caractérisé en ce que l'éjecteur est équipé d'un organe d'arrêt coopérant avec l'extrémité intérieure ou inférieure d'une tige d'éjecteur et en ce que l'extrémité d'éjection de la pièce de cette tige d'éjecteur occupe ane position intermédiaire prédéterminée dans la matrice femelle lorsque l'extrémité intérieure opposée de la tige est appliquée contre cet organe d'arrêt, ladite position intermédiaire étant telle que la tige d'éjecteur confère à un lopin une position pré déterminée dans la matrice femelle, de sorte que le lopin ne risque pratiquement pas de se coincer lorsqu'il tombe dans la matrice femelle, l'organe d'arrêt coopérant avec le poinçon et le lopin pour libérer la tige d'éjecteur en vue de l'amenée de la tige à une position rétractée prédéterminée dans la matrice femelle lorsque le lopin commence à être façonné par le poinçon, une partie de la tige d'ejecteur complètement rétractée dans la matrice femelle définissant une partie de la pièce, la presse étant pourvue d'un dispositifcoopérant avec la tige d'ejecteur pour soulever la tige au-deld de l'organe d'arrêt à une position étendue en vue de lidjection de la pièce hors de la matrice femelle, la tige d'éjecteur reprenant ladite position intermédiaire après l'éjection de la pièce en préparation du cycle suivant et en vue du positionnement du lopin suivant dans la matrice femelle.