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Perfectionnements à la construction d'outils et pièces de machines annulaires., notamment de matrices pour refouler ou extruder des métaux chauds en vue de la fabrication de tubes et de corps pleins.
La présente invention a pour objet des perfec- tionnements à la construction des outils et organes de machines annulaires, tels que ceux qui sont né- cessaires pour résister aux efforts résultant de hautes températures et de hautes pressions, ou des deux. Elle est particulièrement applicable, mais non pas exclusivement, aux outils qui sont utilisés dans le refoulement à chaud de tubes et de pièces profilées pleines, spécialement en métaux demi-durs et durs, par exemple en laiton et? fer.
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L'un des buts de l'invention est d'établir une matrice composée de plusieurs éléments, de façon que chaque élément de cette matrice puisse être conformé de la façon la plus rationnelle afin de faciliter l'écoulement du métal. La matrice étant faite de plusieurs éléments, chacun de ceux-ci peut pareillement
8tre fait en une matière qui remplit sa, fonction avec la plus grande efficacité en ce qui concerne la résis- tance aux efforts spécifiques exercés sur lui.
Un autre but de l'invention est d'établir un dispositif pour remplacer facilement par une nouvelle pièce la pièce la plus soumise aux sollicitations et la plus usée de la matrice sans retirer ou démonter toute celle-ci.
Une particularité de l'invention consiste à disposer les divers éléments de façon que certains d'en- tre eux, tels que l'anneau de moulage, puissent être
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l;enrl?ll1oÓu quand, on la dôsiru HltHJ qu'il Clote l1ÚOOUCJIJ..i.l'U de remplacer les autres, par exemple de mettre un nouvel anneau porte-billette.
Plus spécifiquement., l'invention consiste en une matrice de préférence composée d'un élément de support creux, d'un anneau de moulage destiné à être supporté dans cet élément de support et d'un anneau porte-billette du même diamètre extérieur que la billette, mais de plus grand diamètre intérieur que le diamètre intérieur dudit anneau de moulage, la section transversale de l'anneau porte-billette formant un triangle rectangle scalène, dont l'angle faisant face à l'axe de l'anneau est rationnellement égal approximativement à 27 .
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Comme cela sera expliqué ci-après, les éléments essentiels de la présente matrice sont l'anneau de moulage, formant le bord de moulage, et l'anneau porte- billette. L'élément de support, comme représenté, n'est pas absolument nécessaire, parce' que la table de la presse peut servir de support à l'anneau de moulage. De plus, ledit anneau de moulage n'a pas besoin nécessairement d'être inséré dans un évidement de l'élément de support, car il peut être monté par contraction à 19intérieur d'un anneau d'armature qui, rationnellement peut avoir le même diamètre extérieur que l'élément de support.
Chacun des divers éléments de matrice mentionnés ci-dessus a une fonction distinote exigeant des
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}?N\9rHth l;o\l'...l\......rtÜ u.at,al,aa U dt1 ;1,, mtUpe dont ces éléments respectifs sont faits. C'est ainsi par exemple que l'élément de support est soumis principa- lement à la pression seulement et non pas à une quantité de chaleur importante, de sorte qu'il peut être établi en acier de grande résistance à froid.
L'anneau porte-billette doit être établi en une matière qui possède un degré élevé de ténacité et également une résistance considérable aux hautes températures.
La partie la plus sollicitée par la chaleur et la pression est le bord de travail de l'anneau de moulage; elle ne peut donc être établie qu'en une matière ayant la. plus grand@ résistan@@ possible aux hautes températures. Parmi les matières répondant à ces conditions ou possédant ces qualités, on peut men-
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tionner l'acier à grande vitesse, alliages en fonte durcie, certains alliages spéciaux à outils et à coutellerie (type stellite) et les composés frittés de métaux lourds de la sorte du métal dit Widia.
Jusqu'à présent, des tentatives ont été faites pour produire des matrices constituées seulement par un élément d'acier à grande vitesse, mais les matrices de ce type, faites entièrement à l'aide de ces aciers, ne sont pas durables du fait que comme on l'a uonstaté, elles se fissurent ou se brisent après un court usage en raison des grandes différences ou variations de chaleur ot do pression aiixquollon oll@@ Dont @@umi@@@.
Aussi a-t-on été obligé jusqu'à présent dans la fabri- cation des tubes de laiton par refoulement ou extrusion d'utiliser, pour cet usage, des sortes d'acier telles que celles qui contiennent beaucoup moins de tungstène que cela est le cas des aciers à grande vitesse, ces sortes d'acier étant suffisamment durables pour refouler du laiton, mais non pas pour refouler du fer.
Conformément à la présente invention, en utilisant de l'acier à grande vitesse, on obtient une durabilité beaucoup plus grande en ne faisant en acier à grande vitesse qu'un élément annulaire étroit de ces matrices, à savoir l'anneau de moulage. Au lieu d'acier à grande vitesse, on peut d'ailleurs utiliser également des pièces d'alliages en fonte durcie des alliages à outils ou coutellerie du type stellite et des composés frittés de métaux lourds du type métal dit Widia.
On a également pensé à établir les éléments de Où matrices qui sont les plus soumis à l'usure et aux avaries
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en alliages du type stellite ou aciers spéciaux en laissant tomber cette matière à l'état fluide sur les endroits devant être armés ou protégés.
Cependant, ces enseignements ne peuvent pas être utilisés dans la production de matrices, parce que ces matrices, dans lesquelles le bord de travail seulement est fait en stellite ou acier spécial à outils, ne sont pas appro priées pour le travail d'extrusion. Les éléments de matrices venant en contact avec la billette de métal chauffée exigent l'utilisation des aciers à teneur de tungstène relativement élevée et il n'est pas pratique d'armer ou protéger des aciers de ce genre en faisant dégoutter sur eux des stellitesChaque fois, en effet, qu'on a eu besoin d'utiliser des stellites pour faire des matrices, il a été nécessaire, naturellement, d'utiliser des aciers qui soient capables d'être soudés à la.
stollite, mais @@@ aciers n'offrent pas une réels... tance suffisante aux hautes températures, de sorte que si de la stellite était utilisée, il était nécessaire , non seulement de recouvrir le bord de travail, mais également toute la surface de travail, d'une couche suffisamment épaisse de stellite, afin d'assurer la protection nécessaire de l'acier., Ceci n'était également pas pratique, parce que le revêtement de toute la surface de stellite non seulement est coûteux au point de le rendre prohibitif, mais ces revêtements coûteux de stellites ne sont pas durables avec des matrices d'extrusion en raison de la différence entre les coefficients de dila
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tation des "stellites" et ceux des aciers utilisés.
En posant ces problèmes, la présente invention vise la construction d'une matrice dans laquelle 1,'anneau de moulage est recouvert par l'anneau porte- billette, ce dernier ne couvrant pas complètement toutefois le garnissage ou revêtement intérieur de l'anneau de moulage, revêtement qui est,produit en laissant dégoutter de la stellite, ou toute autre sorte de métal dur, par exemple un alliage de fonte durcie, de l'acier à grande vitesse, etc...dans un évidement de l'anneau de moulage. Une construction ou une dispsition de ce genre admet l'emploi de sortes d'aciers pour l'an- neau de moulage n'ayant pas de résistance importante aux hautes températures et n'ayant pas en conséquence de teneur élevée en tungstène.
En établissant le,diamètre intérieur de l'anneau porte-billette plus grand que le diamètre intérieur du garnissage ou revêtement intérieur de l'anneau de moulage, de façon que le garnissage fasse saillie radialement vers l'intérieur au delà de l'alésage de l'anneau porte-billette, on obtient cet avantage nouveau que l'usure ou le rongeage progressif du bord du garnissage n'entraîne pas l'usure ou rongeage simul- tané du bord arrondi do l'anneau porte-billette.
Ainsi, l'anneau porte-billette survit à de nombreux garnissages, tandis que dans les dispositions connues de matrices d'extrusion, dans lesquelles le bord intérieur de l'anneau porte-billette coïncide avec le bord du garnissage, c'est-à-dire dans lequel le diamètre
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intérieur de l'anneau porte-billette est égal au diamètre intérieur du garnissage, l'anneau porte-billette doit être remplacé chaque fois avec le garnissage.
On a constaté que la détérioration à laquelle l'anneau de moulage des matrices utilisées dans l'ex- trusion ou refoulement à chaud de tubes d'acier est soumis est inférieure, par suite de l'usure, à la formation de fissures résultant des brusques changements de température et de pression exercés sur le bord de travail de l'anneau de moulage.
L'invention a encore pour but d'éviter cette dété- rioration de l'anneau de moulage causée par la formation de fissures dans cet anneau.
Un autre but de l'invention est de faciliter et, dans certains cas., de rendre possible pour la première
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;11<>iù l'i. ap.ci;o f;,on il'<>iil,j,1,fl J,(1 oo gaiii. 1 6t'it)litj on alliages et composés métalliques qui, en raison de leurs propriétés de résistance à l'usure particulièrement fortes, etc...sont désirables pour ce but, mais qui., par suite des conditions qu'il est nécessaire de remplir dans leur production, no peuvent pas être produits du tout, ou bien ne peuvent être produits qu'avec grande difficulté, autrement qu'en pièces relativement petites, comme c'est le cas des composés frittés de métaux lourds, par exemple de métal dit Widia.
Ce résultat est obtenu'en établissant l'anneau de moulage sous une forme composite, cet anneau étant constitué par plusieurs éléments dont le nombre cor- respond, aussi étroitement qu'il est possible dans les limites de la fabrication économique, au nombre de fissures qu se manifestent au cours de l'emploi de l'anneau de
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moulage fait en une seule pièce. '
Selon un exemple de réalisation, l'anneau de moulage est composé de plusieurs segments disposés comme dans le collecteur d'une dynamo, ces segments étant fixés en plaoe, par exemple par contraction sur eux d'un anneau extérieur ou d'une partie annulaire du corps de la matrice.
' Le principe de la composition de la partie d'un outil composite à l'aide d'un certain nombre d'éléments, disposés de préférence, de la même manière que dans le collecteur d'une dynamo, est d'ailleurs applicable non seulement à des outils destinés à être utilisés pour l'extrusion à chaud, mais aussi à des outils et à des pièces d'outils et de machines utilisés pour d'autres usages, où ils ne sont pas exposés à de hautes tempéra- tures ou à de hautes pressions, ou aux deux, sans sortir du cadre de la présente invention.
L'invention s'étend aux autres détails et dispo- sitions décrits ou indiqués ci-après.
Les dessins annexés représentent plusieurs exemples de mise en oeuvre de l'invention.
Fig.l est une coupe-élévation d'une forme simple de matrice conforme à l'invention, montrant l'anneau de moulage contracté à l'intérieur d'un logement de l'élément de support et l'anneau porte-billette asso- cié avec lui.
Fig.2 est une vue analogue d'une matrice dont l'anneau de moulage est muni d'un garnissage fait de stellite qu'on a laissé dégoutter dessus à l'état fluide.
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Figo3 est une coupe-élévation d'une matrice dans laquelle l'anneau de moulage est contracté à l'intérieur d'un anneau d'armature.
Fig.4 est une coupe-élévation d'une matrice dans laquelle l'annea@ de moulage de même que l'anneau porte- billette sont composés de plusieurs segments.
Fig.5 est une coupe suivantla ligne V - V de la fig.4.
Figo6 est une vue analogue à la fig.4, mais montrant l'anneau de moulage constitué par plusieurs anneaux (dans ce cas deux), les éléments de chaque anneau étant décalés par rapport à ceux de l'anneau adjacent.
Fig.7 est une vue analogue à la fig.4, mais montrant unee forme d'anneau de moulage dans laquelle les plans de rencontre des sections de cet anneau sont obliques par rapport aux plans radiaux à l'axe de l'anneau.
Fig.8 est une coupe transversale verticale de la matrice, ainsi que du récipient etd'une partie de la table de la presse, montrant les positions de la matrice à l'intérieur de ce récipient et de la table, et en outre le mécanisme coulissant servant à changer ou remplacer l'anneau de moulage.
Fig.9 est une vue analogue à la fig.8, montrant le coulisseau ou tiroir retiré.
Fig.10 est un plan de la construction représentée dans la fig.8.
Fig.ll est un plan de la construction représentée dans la fig.9.
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Fig.12 est une coupe transversale du mécanisme à tiroir.
Fig.13 est un'plan de ce mécanisme.
Dans la fig.l, désigne l'élément de support dans un évidement duquel est monté, par contraction, l'anneau de moulage b , un anneau porte-billette c étant superposé à cet anneau de moulage et à cet élément de support; cet anneau porte-billette a le même diamètre extérieur que la billette et il présente en section transversale la forme d'un triangle rectangle scalène, dont l'angle, faisant face à l'axe, est rationnellement de 27 et dont le sommet m est, de préférence, arrondi pour former un passage d'écoulement par lequel l'angle de moulage de l'anneau de moulage est soulagé. Les alésages du garnissage, de l'anneau de moulage et de l'élément de support sont rationnellement coniques'et vont en s'élargissant dans la direction de la pièce qui sort.
La grandeur de l'anneau porte-billette exté- rieurement est telle qu'il couvre ou protège les parties radielement extérieures de l'anneau de moulage, mais le diamètre intérieur de l'anneau porte-billette est plus grand que le diamètre intérieur de l'anneau de moulage, de sorte que ce dernier fait saillie radialement vers l'intérieur au delà de l'alésage de l'anneau porte- ,billette;
toutefois l'anneau de moulage, de même que le support et l'anneau d'armature 8, quand ce dernier est utilisé (figs.3 et 8 à 13) sont tous protégés par l'anneau porte-billette, de sorte que des aciers n'ayant pas une grande résistance à de hautee températures, ou des aciers qui n'ont pas une teneur élevée en tungstène fil
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peuvent être utilisés pour la fabrication de la pièce de support. Il en est de même de l'anneau d'armature quand oe 'dernier est utilisé.
Le bord de travail k - (fig.1) de l'anneau de moulage b ou respectivement du garnissage d (fig.2) quand celui-ci est utilisé, est formé en arrondissant la partie saillante de l'anneau de moulage ou du garnissage (.comme représenté dans les figs.23 et 8 à 13) ou en façonnant un cône bas 1 formant un angle d'environ 45 avec l'axe de la matrice., l'angle vif ainsi formé donnant lieu,dans l'emploi pratique,à un arrondissement progrès- sif, comme le montrent les figs.l;, 4 à 7.
Lorsque l'anneau de moulage se compose d'une seule pièce, il peut être établi en acier à grande vitesse, en alliage de fonte durcie en alliages du type stellite ou en composés frittés de métaux lourds par exemple de métal dit widia, Lorsqu'on utilise un garnissage, l'anneau de moulage ne nécessite pas un acier de grande résistance à des températures élevées, car il ne doit pas venir en contact avec la billette chauffée, ni avec la pièce extrudée. D'autres propriétés inhé- rentes à la matière formant l'anneau de moulage sont conditionnées par la sorte de garnissage qui est utilisée.
Le garnissage d peut être fait en premier lieu en laissant tomber par gouttes des alliages du type dit stellite, des alliages de fonte durcie ,de l'acier à grande vitesse,etc....à l'état fluide, dans un évidement de l'anneau de moulage et à souder ensemble ces matières avec la matière de l'anneau de moulage. Ces ..sortes de garnissages sont très durables et offrent
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l'avantage d'être facilement réparés en les refondant à la flamme à souder et en y ajoutant de la nouvelle matière fluide de¯garnissage.
Cependant, le garnissage peut aussi être constitué par un anneau de' ces matières, posé par contraction dans un évidement de l'anneau de moulage, et l'avantage de cette disposition, comparativement à celle représentée dans la fig.1, est que l'anneau de garnissage ainsi posé peut être conformé extrêmement étroit, ce qui économise de la matière et augmente la durabilité.
Dans la fig.4, b représente l'anneau de moulage qui est composé de plusieurs segments b'disposés d'une manière analogue aux segments d'un collecteur de machine électrique. Bien qu'ils puissent être maintenus en position d'autres façons, ils sont représentés comme étant fixés à l'élément de support a du fait qu'ils sont posés par contraction à l'intérieur de la paroi a' d'un logement annulaire pratiqué dans le dessus de cet élément de support.
Sur la pièce de support et, l'anneau de moulage est monté l'anneau porte-billette e qui peut, si on le désire, être également composé de plusieurs segments, indiqués en c.'
Dans la fig.6, l'anneau de moulage est constitué par deux anneaux b1, et b2 superposés l'un à l'autre, bien qu'on puisse utiliser plus de deux de ces anneaux si on le juge désirable.
Ces anneaux b1 et b2 sont composés d'éléments b'1 et b'2, comme précédemment,mais les éléments d'un anneau sont décalés par rapport à @ ceux de l'autre anneau.Si l'usure et le rongeage
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détériorent les anneaux aux lignes ou leur éléments se rejoignent, la possibilité que cette détérioration se:manifeste sous la forme de lignes sur le produit formé par extrusion est réduite au minimum et la durée d'utilisation de l'anneau-matrice est prolongée de ce fait.
Dans @ fig.7, 1.anneau de moulage est représenté comme n'étant constitué que par un anneau seulement (comme dans les figs.4 et 5) cet anneau étant ici désigné par b3, mais les éléments b'3 sont conformés de façon que leurs faces de rencontre soient obliques aux plans s'étendant radialement à partir de 1 axe de l'anneau. De cette façon, des détériorations de l'anneau à la hauteur des lignes où ses éléments se rejoignent sont réduits au minimum et., en tous cas, la formation de lignes sur la matière extrudée, due à cette détério ration, est empêchée.
Pour fabriquer les segments on peut utiliser des matières te@ alliage de fonte durcie, alliages du type des stellites, carbures frittés de wolfram, tel que métal dit Widia, acier à grande vitesse.
L'avantage de l'invention matérialisée dans les figs. 4 à 7 c'est qu'on obtient le bénéfice de la grande dureté et résistance à l'usure et au rongeage qui sont ,propres à ces matières, sans supporter l'inconvé@ient que des fissures soient susceptibles 'de se produire dans l'outil à cause de la susceptibilité à la casse qui caractérise inévitablement ces matières. Un autre
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avantage réside dans le fait que des outils relativement grands peuvent être produits avec des composés de métaux lourds, t els que carbures frittes de wolfram, qu'il n'a été possible jusqu'à présent de produire qu'en pièces relativementpetites.
C'est ainsi, par exemple, que le carbure fritté connu sous le nom de métal Widia est d'une dureté exceptionnelle, mais, à cause des limita- tions rencontrées dans sa fabrication, il n'a pas été possible de le produire en pièces de grandes dimensions.
Les qualités désirées de ce métal et de ceux qui lui sont apparentés deviennent utilisables dans une mesure fortement étendue par suite de la présente invention.
Dans les figs. 8 à 13, f représente la table de la presse comportant un évidement dans lequel l'élément de support a est inséré. Un récipient 4 est représenté dans les figs.8 et 9 et, sous cette forme (l'outil, l'anneau d'armature, l'anneau de moulage et le garnis- sage sont portés dans un tiroir ou coulisseau µ qui peut être introduit dans et retiré d'un logement h' ménagé à l'intérieur de la table de la presse, trans- versalement à celle-ci. Une poignée i est prévue sur le tiroir pour en faciliter la manipulation ou la manoeuvre. Avec cette disposition, lorsqu'on désire remplacer un anneau de moulage, le tiroir h peut être retiré de la table de la presse. L'anneau porte- billette est maintenu dans sa position à l'intérieur du récipient par la légère déformation plastique causée par l'action de la force de pression.
Après que le tiroir a été retiré, on peut enlever l'anneau d'armature avec l'anneau de moulage en le pressant au-
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dehors et les remplacer par un autre anneau d'armature contenant un autre anneau de moulage avec un garnissage neuf ou réparé. Après ce remplacement, le tiroir peut de nouveau être introduit dans le logement ménagé dans la table de la presse pour placer les alésages de l'anneau de moulage et du garnissage dans l'alignement convenable de ceux du support et de l'anneau porte billette.
REVENDICATIONS.
1.- Dans une presse servant à éjecter ou extruder des métaux chauds sous forme de tubes et de pièces pleines, une matrice constituée par un anneau de moulage et un anneau porte-billette superposé à cet anneau de moulage et mesurant un diamètre intérieur supérieur au diamètre intérieur de cet anneau.