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PERFECTIONNENMENTS A LA FABRICATION D'OBJETS CREUX PAR
REFOULEMENT OU FLUAGE.
L'invention est relative à la. fabrication d'objets creux tels que des bouteilles à air ou gaz, ou des pâles creuses d'hélices, en alliages légers, plus spécialement en alliage d'aluminium ou de magnésium.
Lorsqu'on confectionne par refoulement ou étirage profond des objets tels que des bouteilles à air ou gaz, il a été proposé d'étirer, refouler ou matricer les extrémités ouverte, mais dans cette manière d'opérer on rencontre des difficultés , principale- ment lorsque, comme c'est fréquemment le cas, le col ou racine sont de section mince du fait que des criques longitudinales se produisent facilement dans l'étendue où le matriçage est effectué.
Des procédés connus de fabrication sont également sujets aux désa- vantages résultants d'un grand nombre ou série d'opérations et de la nécessité de réchauffer la matière entre des passes de travail successives.
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L'invention a pour objet de prévoir des méthodes et appareils perfectionnés pour la fabrication d'objets creux tels que des bouteilles à gaz,ou air ou des pâles creuses d'hélices aériennes et de propulseurs, grâce auxquels on remédie à ces inconvénients et la production est simplifiée et accélérée, tandis que la qualité de l'objet n'est pas altérée ou est même améliorée.
La méthode de fabrication d'objets creux à l'aide d'alliages légers, conforme à l'invention, consiste à refouler ou fluer la matière constituant l'objet sur un mandrin et à travers un orifice entre le mandrin et la paroi du contenant pour la matière, à conformer la matière, à l'avant du mandrin pour former une extré- mité fermée à l'objet pendant le refoulement ou fluage, à former une paroi extérieurement épaissie à l'endroit du col ouvert ou racine de l'objet, et à ultérieurement refermer la paroi épaissie ppur réduire ou supprimer l'ouverture de col.
La paroi extérieurement épaissie à l'endroit du col ouvert ou racine de l'objet, est refermée soit comme opération finale de la matrice de refoulement ou fluage, ou bien ce peut être dans une opération distincte pour former un col renforcé, et l'on obtient un produit satisfaisant en raison de l'écoulement longi- tudinal du métal dans tout l'objet avec une grande commodité de production.
La même méthode générale est adoptée pour la fabrication par refoulement ou fluage de pâles creuses d'hélices aériennes ou de propulseurs comportant des extrémités fermées, la racine extérieurement renforcée ou épaissie étant réduite ou rétreinte, de manière à fermer complètement ou notablement la perforation ou cavité centrale à la racine de la pâle, soit comme une opéra- tion finale de la matrice de refoulement ou fluage,ou le cas échéant dans une opération distincte.
Les pâles sont de préférence refoulées ou fluées approxi- mativement dans leur forme, en employant une matrice ou contenant de forme aérodynamique, et un mandrin coopérant, et de préférence également la matrice de refoulement ou fluage est conditionnée pour être modifiée simultanément, de manière à procurer la modifi- cation nécessaire de la section de la pâle creuse refoulée.
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Alternativement l'ébauche creuse refoulée peut Atre cylindrique, la forme aérodynamique lui étant communiquée ultérieurement par usinage ou d'autre manière appropriée, auquel cas la matrice de refoulement cylindrique peut finalement agir comme matrice d'éti- rage pour réduire la racine renforcée, comme une phase intégrante du procédé de refoulement.
En outre on peut associer avec la matrice de refoulement ou flua- ge un moule ou conformateur dans lequel la pâle est refoulée ou fluée et qui lui communique une légère torsion ou une conformation en portion d'hélice,nécessaire, ou bien cette conformation peut être communiquée par un travail à chaud ultérieur de la pâle.
L'invention sera décrite plus complètement ci-après en se référant aux dessins annexés qui illustrent schématiquement, à titre d'exemple, des réalisations d'une presse pour confectionner des objets creux tels que des pâles d'hélices aériennes ou des bouteilles à air ou gaz, à l'aide d'alliages légers, par refoule- ment ou fluage, et dans lesquels:
Figs. l à 3 montrent les phases successives de la production d'une pâle d'hélice a.érienne; fig.l montrant le plongeur sur le point de pénétrer dans une billette logée dans un contenant, et fig.2 montrant les parties ou organes de la presse après aue le plongeur a terminé sa course initiale ; fig.3 montre comment, en remplaçant le mandrin par un plateau de pression, la portion de col renforcée de l'ébauche est resserrée ou refermée pour éliminer l'ouverture de col;
Fig.4 est une vue généralement analogue à la fig.2, d'une pres- se équipée avec une matrice de refoulement ou fuage variable, en vue de modifier la section de l'objet pendant le refoulement, et avec un moule ou forme cnnditionné pour communiquer la torsion nécessaire à la pâle en refoulement;
Fig.5 est une vue de détail;
Figs.6 et 7 sont des coupes, pratiquées respectivement suivant les lignes VI-VI et VII-VII de la fig.4, montrant le moule ou forme;
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Figs. 8 à 10 illustrent une forme modifiée de presse, en montrant les différentes phases de la production d'un objet creux cylindrique, telle qu'une bouteille à air ou gaz;
Fig. 11 montre la forme générale, de l'objet avant son finissage.
En se référant aux dessins, mais tout d'abord plus spécia- lement aux figs. 1 à 3, 1 désigne dans l'ensemble le contenant ou corps de la presse, comportant une perforation verticale 2 de forme cylindrique, propre à recevoir une billette ou un bloom 3, qui a de préférence reçu une conformation préalable présentant un évidement ou creux central 4 destiné à recevoir le mandrin ou nez 5 d'un plongeur à deux diamètres, dont la majeure portion 6 est cylindrique et s'adapte à l'ouverture ou perforation 2 du conte- nant ou corps 1. 7 désigne un collier ou épaulement prévu entre le mandrin 5 et le grand diamètre 6 du plongeur.
Le contenant 1-est représenté comme monté de façon amovible sur un appui ou bâti 8 à l'aide de boulons 9, l'appui comportant une ouverture verticale 10 à travers laquelle passe la corps re- foulé, et au dessus de laquelle, à l'extrémité inférieure de la perforation 2 du contenant ou corps, est disposée une matrice de refoulement ou de fluage 11, de préférence de forme quasi ellipti- que, correspondant à la grande section externe de la pâle d'héli- ce aérienne à refouler ou fluer, la matrice 11 comportant de préférence une paroi chanfreinée 12 menant à l'orifice de refou- lement, pour faciliter l'écoulement de la; matière à partir de la perforation du contenant vers cet orifice, et dans le but qui sera décrit ci-après.
Dans la pratique de l'invention, avec cette forme de presse, la billette chauffée 3, en alliage léger, est placée dans le contenant et occupe la partie inférieure de sa perforation 2, voisine de la paroi chanfreinée 12 de la matrice de refoulement ou de fluage 11, et, pendant le mouvement initial du plongeur, son nez ou mandrin de diamètre plus faible,5, plonge dans la billette 3, tout d'abord dans l'évidement 4 préalablement formé, et, après avoir rempli cet évidement, il oblige une certaine
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partie de la matière de la.
billette de s'écouler en arrière, vers le haut, dans l'espace annulaire entre le mandrin 5 et la perfora- tion 2 du contenant ou corps, tandis .que dans l'avancement poursui- vi du plongeur, avant que l'extrémité du mandrin ne Dasse dans la matrice de refoulement 11, 1'épaulèrent ou collier 7, de l'extré- mité antérieure de la portion de grand diamètre 6, pénètre dans l'ouverture 2 et provoque le refoulement ou fluage de la matière de la billette à travers l'ouverture de la matrice Il..
Ultérieurement, dans le mouvement poursuivi du plongeur, le nez ou mandrin 5 pénètre dans l'ouverture de la matrice et conforme intérieurement l'extrémité fermée, comme il est montré en 13 da,ns la fig.2, et comme ce mandrin se meut en avant avec l'épqulement 7, ce dernier provoque le refoulement ou fluage de la matière de la billette par l'espace annulaire compris entre la périphérie du mandrin 5 et l'orifice de la matrice 11, le centre creux de l'objet refoulé étant par suite considérablement plus long que le mandrin 5, comme il est représenté dans la fig.2, et comportant une extré- mité antérieure 14 fermée et pleine, et un col ou racin'= extérieure. ment épaissi, 15, encore dans le contenant ou corps 1.
Le mandrin est alors retiré et l'objet refoulé est enlevé, de manière que sa racine extérieurement épaissie puisse être rétreinte en sorte de fermer complètement, ou notablement la perforation ou cavité centrale, par martelage à chaud ou d'une autre manière appropriée, à moins qu'il ne soit décidé d'exécuter cette réduction du diamètre externe comme opération finale. du processus de refoulement, en utilisant la, paroi chanfreinée de la matrice de refoulement 11.
Dans ce dernier cas, après retrait du plongeur et enlèvement du mandrin 5, la rondelle ou collier 7 est remplacé par un plateau de pression 15 (ou bien on peut alternativement utiliser un deuxième plongeur) et alors, comme représenté dans la, fig.3 la presse est à nouveau fermée et le plateau ou plaque de pression agissant sur la paroi annulaire postérieure de la racine éraissie
16, refoule l'objet 17 vers le bas à travers les parois convergen- tes 12 de la matrice 11, en refermant ainsi complètement l'ouver-
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ture ou cavité centrale 18 de la racine de la pâle.
Le mandrin 5 est de préférence de forme elliptique, en con- cordance avec l'ouverture ou orifice elliptique de la matrice de nefoulement 10 et avec la section requise pour la pâle refoulée, et avantageusement aussi sa section est variable en conformité avec celle de cette pâle.
Lorsqu'on désire modifier l'épaisseur de la paroi de la pâle on peut avoir recours, comme précédemment mentionné, aux agence- ments schématiquement représentés dans la fig.4, dans laquelle la matrice de refoulement 11 est pourvue de segments mobiles 20 et 21 agencés pour se mouvoir latéralement, vers l'extérieur de l'ouver- ture de la matrice,pendant que le refoulement se poursuit et en concordance avec le mouvement du plongeur.
Des chiffres de référence analogues désignent lesmêmes organes ou des organes équivalents et, comme dans les réalisations illustrées dans les figs. 1 à 3, l'ouverture de la matrice 11 est égale à la plus grande section droite de la pâle 17 à refouler, mais durant la phase initiale de l'opération de refoulement, afin de former la portion réduite de la pâle qui est voisine de son extrémité, les segments 20 et 21 obturent l'ouverture de matrice et de ce fait réduisent l'étendue de sa section droite effective comme il est clairement montré dans la fig.5.
Tandis que le refoulement se poursuit, les segments 20 et 21 dont progressivement écartés de leur position d'obstruction, à l'aide des organes de manoeuvre 22 et 23 reliés, de toute manière appropriée (non illustrée) , en sorte de mouvoir les segments latéralement vers l'extérieur pendant un déplacement prédéterminé du plongeur, .de manière à reproduire la configuration externe du corps de la pâle 17 à l'ouverture de la matrice 11.
Les figs. 4,6 et 7 montrent également le moule ou conforma- teur qui peut être associé avec la presse et dans lequel la pâle
17 est refoulée dans le but de lui communiquer la légère torsion ou la conformation en portion d'hélice nécessaire.
Le moule ou conformateur est constitué de deux parties 24 et
25, boulonnées ensemble en 26, et détachables l'une de l'autre @
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afin de permettre l'enlèvement de la pâle 17, le moule étant placé en dessous de l'appui ou bâti 8, dans l'alignement de l'ouverture 10 y formée, par laquelle passe l'objet refoulé, et comportant un évent ou ouverture 27.
Dans l'agencement représenté dans les fige. 4 à 7, la pâle telle qu'elle est refoulée, est quasi elliptiaue ou de section approximativement aérodynamique, mais comme on le comprendra , la pâle creuse peut, si on le désire, être d.e forme à pa.rois convergen- tes, ou cylindrique,et on peut lui donner ultérieurement sa confor- mation f'inale par pressage ou matriçage, avec ou sans parachèvement aux uachines, la racine renforcée 16 étant réduite ou rétreinte de la manière décrite en référence aux fige. 1 à 3.
Des pâles creuses d'hélices aériennes ou de propulseur, produi- tes par les méthodes décrites à partir d'alliages de magnésium et d'aluminium, en outre de l'avantage d'un poids extrêmement faible, ont montré une structure longitudinale satisfaisante qui leur com- munique des propriétés désirables de résistance.
En outre, l'intérieur creux peut être aisément conformé pour adapter les pâles à des conditions déterminées d'équilibrage et de distribution de matière ou de poids dans des limites étendues, et cet intérieur peu, si on le désire, être rempli de matière cellu- laire et de préférence inerte.
En se référant aux fige. 8 à 11, dans lesquelles pour la faci- lité on a envisagé la, fabrication d'un objet cylindrique, pareil objet, c'est à dire une bouteille à air ou gaz généralement désignée par 31, est représentée dans la fig.ll prête pnur Ion opérations de parachèvement ou d'usinage finales, comme le filetage de son col.
Dans cette méthode de fabrication on a recours à une presse en trois parties, comprenant un contenant 32 pour la billette ou bloom chauffé 33, un plongeur supérieur 34 pourvu d'un nez 35 convenable- ment conformé suivant le contours de l'extrémité fermée 36 de la bouteille d'air ou de gaz 31 et, en association avec le plongeur
34, un manchon ou organe suiveur, externe, 37 conditionné pour coopérer avec le contenant 32 et l'entrainer vers le bas, après exécution d'un mouvement relatif initial déterminé entre le plongeur
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34 et ce contenant.
38 désigne un plongeur inférieur, ou matrice, télescopant dans le contenant 32 pendant le mouvement de ce dernier, et avec lequel coopère à la fin de sa course le nez 35 du plongeur 34 pour confor- mer l'extrémité fermée 36 de la bouteille d'air ou de gaz 31.
La billette ou bloom 33 peut être une ébauche forgée, préalable- ment travaillée dans une mesure telle que, concuremment avec le travail qui s'effectue pendant le refoulement, par la presse, jus- qu'à la conformation de la bouteille d'air ou de gaz 31 illustrée @ on dans la fig,11 communique à la matière de cet objet les caracté- ristiques désirées, et cette billette peut avoir toute forme con- venable ou appropriée, une billette de forme générale cylindrique étant illustrée.
Le contenant 32 comporte une embouchure de diamètre agrandi
39, dans laquelle la billette 33 est disposée au commencement de l'opération et, au''voisinage de cet élargissement, il est pourvu, dans sà perforation 40, d'une saillie annulaire dirigée vers l'intérieur, ou étranglement, 41, formant une matrice de refoule- ment contrôlant le diamètre externe de toute matière plastique qui la traverse.
Pendant le mouvement initial du plongeur 34, la matière de la billette 33, pendant ou après qu'elle est refoulée vers le bas par le nez 35 du plongeur, en contact avec le plongeur inférieur de matrice 38, est également obligée de s'écouler vers l'extérieur et de fluer vers l'arrière, à travers l'étranglement ou orifice de fluage 41, autour du plongeur, dans l'embouchure de diamètre agran- di prémentionnée, 39, du contenant 32.
La fig.9 illustre les positions relatives convenables du plongeur 34 et du contenant 32 à l'achèvement du mouvement initial, la matière de la billette 33 s'écoulant vers l'extérieur, ayant formé un col annulaire 42 à l'extrémité supérieure de l'objet refoulé, dont la paroi est inclinée vers la section d'étendue minimum de la matrice, qui forme ouverture de refoulement 41 pour
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la majeure portion restante de la paroi cylindrique de la bouteille 31.
Ultérieurement, pendant la descente du plongeur 34 son manchon ou organe suiveur externe 37 vient en engagement avec le contenant 32, lequel se meut ensuite vers le bas avec et à la même vitesse que le plongeur 34 lorsqu'il s'approche du plongeur infé- rieur ou matrice 38, en provoquant un écoulement ou fluage en arrière supplémentaire de la matière de la billette 33 à travers l'étranglement ou orifice de fluage 41, en raison de la diminution de l'espace pour y loger cette matière entre les parois périphéri- ques de l'ouverture 40 du contenant d'une part et les faces en rapprochement mutuel , constituées par l'extrémité du nez 35 et la surface concave 43 du plongeur inférieur 38 d'autre part.
Ce fluage en arrière de la matière passe à travers l'espace annulaire étroit délimité par la projection annulaire interne ou orifice de fluage 41 d'une part et la surface du plongeur 34 'd'autre part, en déterminant de ce fait l'épaisseur de la paroi cylindrique de la bouteille d'air ou de gaz 31, et la. rendant sensiblement uniforme dans toute son étendue.
La fig.10 montre les parties ou organes de la presse dans leur position finale, immédiatement avant l'enlèvement de l'objet, la paroi cylindrique de la bouteille d'air s'étant écoulée vers le haut, à travers l'orifice 41, à la manière d'un manchon ,autour du plongeur 34 dans une mesure correspondante à la longeur de la bouteille d'air terminée.
On notera que le mouvement descendant du plongeur 34 et du contenant 32 est arrêté avant que le bord marginal de la, concavi- té 43, et la matrice ou plongeur inférieur 38 buttent avec la paroi de la projection ou saillie interne ou ouverture de fluage
41, de sorte qu'un anneau de manipulation ou de protection 44 est conservé sous forme de protection externe circulaire sur la paroi cylindrique de la bouteille d'air ou gaz 31, au voisinage de son extrémité fermée 36.
Après retrait du plongeur supérieur
34, et du plongeur inférieur ou ma,trice 38, du contenant 32, l'objet creux peut être enlevé de ce dernier à l'aide d'un mandrin @
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qui le repousse vers le bas par rapport au contenant, en observant que la surface supérieure 45 de la saillie annulaire interne 41 est chanfreinée, grâce à quoi elle peut agir comme matrice d'éti- rage pendant l'enlèvement de l'objet, pour réduire le diamètre du col annulaire renforcé et ouvert 42, en sorte que l'excès de métal, voisin du col de la bouteille, est transporté de la périphérie externe pour former un renforcement de col interne, 46, comme le montre la fig.ll.
Au dessus de l'anneau saillant 44, la paroi externe de la bouteille d'air ou de gaz 31, qui a passé à travers l'orifice de fluage 41 agissant à la manière d'une matrice d'éti- rage, est entièrement lisse et cylindrique.
Lorsque toutefois on le désire, ainsi qu'on le comprendra, au lieu d'utiliser l'orifice de refoulement ou de fluage 41 à la manière d'une matrice d'étirage pour réduire la portion de col de l'objet creux, le contenant 32 peut être établi en deux ou plu- sieurs parties, à divisions longitudinales, en vue de libérer l'objet, lequel a alors son col ou extrémité annulaire renforcée 42 réduit par forgage à chaud, ou étirage ou martelage à chaud, dans une marteleuse rotative ou par refoulement mécanique à l'aide de rouleaux convenablement profilés, moyens à l'un quelconque desquels on peut avoir recours pour refermer ou rétreindre le renforcement interne illustré dans la fig,11 approximativemnt à la section du col terminé schématiquement représenté en 47 dans cette figure.
Lorsque les objets terminés sont de conformation autre que cylindrique, ils peuvent être ultérieurement traités par forgage à chaud ou d'une autre manière appropriée, ou bien, comme dans les réalisations illustrées dans les figs. 1 à 7, l'objet peut être refoulé à travers une matrice convenablement conformée, sur un mandrin conformé coopérant.
La presente inventions procure une méthode conwenable et économique pour la fabrication d'objets creux, telles que des bouteilles d'air ou de gaz, ou des pâles d'hélices aériennes ou de propulseurs, à partir d'alliages légers, par refoulement ou nuage, en donnant des produits perfectionnés.