Travail à froid de matières ductiles.
L'invention concerne la transformation à froid de matières ductiles en un corps ou une forme géométrique à paroi de
la minceur d'un clinquant, et plus particulièrement la production d'une matière travaillée et d'objets- fabriqués en cette matière,
dont la section transversale est si mince, que les procédés existants de travail à froid des métaux ne peuvent convenir. L'invention permet d'y arriver à l'aide d'un procédé nouveau et d'un appareillage convenant à son exécution. Quoique le procédé ait certaines caractéristiques fondamentales, l'appareillage peut varier suivant
le produit à obtenir, celui-ci ayant lui-même des caractéristiques propres dépendant de son utilisation.
Les métaux se travaillent à froid à des températures endessous de la température de recristallisation du métal et sous
des charges dépassant la limite d'élasticité, afin d'obtenir les déformations plastiques permanentes désirées. Avec les métaux courants, ces tensions sont très élevées et peuvent être de l'or-
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que même pour des pièces de relativement petite surface, des pressions totales énormes sont nécessaires si l'on veut travailler à froid tout un flan en une fois.
Comme procédé de travail à froid, il y a le laminage, l'extrudage, le repoussage, etc. Aucun de ces procédés ne peut convenir, quand les matériaux ductiles doivent être réduits à
une très mince épaisseur, par travail à froid. Dans le cas d'extrudage ou de laminage, les pressions requises pour une déformation plastique de la matière sont extrêmement élevées.
Une seule passe de la matière au laminoir produit une réduction d'épaisseur relativement si peu importante que, pour obtenir l'épaisseur finale désirée, un grand nombre de passes est nécessaire. De plus, pour de très grandes pressions, les laminoirs deviennent très volumineux. Pour ne pas avoir recours à
des pressions si élevées, on a tenté d'utiliser des rouleaux de petit diamètre; mais pour que ceux-ci ne plient pas, ils sont doublés
par deux rouleaux de soutènement auxiliaires. Ceux-ci sont soutenus à leur tour par un autre groupe de rouleaux auxiliaires, et ainsi de suite jusqu'à obtention de la rigidité voulue. La construction d'un tel laminoir à rouleaux multiples est très coûteuse, et la réduction d'épaisseur par passe entre les rouleaux est limitée par le couple moteur disponible. Il faut donc de nouveau un grand nombre de passes, pour obtenir une épaisseur de la minceur d'une feuille métallique. Comme chaque passe écrouit le métal, il faut avoir recours à de nombreux recuits, ce qui rend le procédé compliqué sans obtenir de bons résultats. De plus, un laminoir
ne peut convenir quand une partie seulement de la pièce traitée
doit être amincie.
Dans les procédés d'extrudage, la pression hydraulique
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traiter. Non seulement les forces appliquées doivent être grandes, mais l'outillage doit être robuste et largement calculé pour pouvoir forcer le métal comme un fluide dans un cylindre. Il s'ensuit que, malgré les énormes pressions nécessaires qui compliquent les installations, les procédés de fabrication connus ne peuvent convenir.
Dans le procédé de repoussage, on fait tourner un flan métallique assez mince contre un outil à bord arrondi ou une
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drin entraîné par la pièce à traiter. On obtient ainsi une faible réduction d'épaisseur, chaque fois que l'outil passe sur la pièce. L'obtention de parois très minces par repoussage répété est difficile pour deux raisons. En premier lieu, le repoussage durcit fortement le métal, de sorte qu'il faut recuire après une réduction d'épaisseur relativement faible. La chauffe et le repoussage de pièces aussi délicates peuvent être désastreux.
En second lieu, quand la paroi devient très mince, elle ne peut plus transmettre les forces importantes exigées par le repoussage, et il s'ensuit de .sérieuses déformations et/ou des cassures. Ceci est dû principalement à ce que, en diminuant l'épaisseur de paroi par repoussage, l'outil est poussé dans la matière non travaillée et en sens opposé de la force motrice. C'est donc la matière travaillée amincie qui doit transmettre la force motrice, celle-ci étant nécessairement limitée par la résistance de la matière mince.
Il est donc clair qu'il n'existait jusqu'ici pas de procédé mécanique pour, par le travail à froid de métaux ductiles, fortement réduire des épaisseurs de paroi, sans avoir recours à des forces motrices très grandes, à de l'appareillage massif, et/ou des recuits fréquents, surtout s'il faut obtenir des épaisseurs de la minceur d'un clinquant.
La présente invention élimine.. toutes ou la plupart des difficultés susmentionnées et d'autres, la cause de ces difficultés étant supprimée par un nouveau procédé de travail à froid
des métaux et l'appareillage y afférent. Le procédé peut être qualifié de procédé d'extrudage perfectionné, qui se différencie fondamentalement des procédés de travail à froid antérieurs en
ce qu'il se caractérise par un élément dénommé "de balayage", et en ce que l'appareillage est étudié de façon à utiliser cette caractéristique dans la réduction à grande échelle de l'épaisseur de paroi d'un flan, qui peut consister en un tronçon de tube dont les parois sont fortement amincies, par un seul passage dans l'appareil. Le tube, lors de son passage dans l'appareil d'extrudage, peut être manipulé de telle façon, qu'il présente une partie ou une forme comme un tube cylindrique à paroi très mince pouvant être utilisée ainsi ou transformée en une électrode, telle qu'une grille, convenant dans des dispositifs à décharge électronique ou autres, partie qui a des propriétés électroniques, mécaniques, thermiques et/ou électriques fortement améliorées et pouvant être produite en série.
Cela étant, les buts de l'invention sont les suivants:
créer un nouveau procédé d'extrudage dont le balayage est
une caractéristique omportante;
créer un appareillage pour la mise en application du procédé qui permet l'utilisation de la caractéristique de balayage, grâce auquel l'opération d'extrudage est matériellement différente de n'importe quel procédé d'ex trudage antérieur;
créer un procédé prévoyant l'utilisation d'un système de laminoir, ou son équivalent, qui applique une pression localisée
à un volume donné du flan à travailler, permettant la mise en application de forces motrices relativement faibles;
créer un procédé et un appareillage permettant de réduire grandement l'épaisseur de paroi du flan, en une seule passe. Ce
Il nouveau résultat est obtenu en promenant sur le flan un rouleau
de forme appropriée ou un outil similaire, sous pression;
créer un appareillage qui permette de débiter la matière à travers l'élément d'extrudage de telle manière, que les forces nécessaires sont transmises par l'intermédiaire de la matière épaisse non travaillée, c'est-à-dire dans le sens de la source de la puissance motrice, et que seulement une partie déterminée de la matière est réduite dans un volume géométrique donné et/ou une phase du procédé d'extrusion;
créer un procédé et un appareillage pour fortement réduire l'épaisseur de paroi du flan, et former simultanément avec celuici une partie ou forme d'électrode ayant de nouvelles caractéristiques mécaniques et électriques, rendant l'utilisation d'une
telle partie avantageuse dans des dispositifs à décharge électronique ou semblables;
créer une caractéristique de balayage faisant partie du nouveau procédé d'extrudage et mise en application par la réalisation de principes fondamentaux d'extrudage, suivant lesquels la matière travaillée n'est qu'une partie localisée du flan, la forme géométrique de cette région étant asymétrique, et l'endroit de la région travaillée étant fixé de façon relative par rapport à l'ouverture d'extrudage;
Créer une forme de procédé d'extrudage dans laquelle on coordonne trois forces composantes de telle manière que l'on obtient un volume géométrique localisé et une ouverture d'extrudage par balayage du flan, le balayage se réalisant en une seule passe sur la matière à travailler.
D'autres buts, avantages et résultats de l'invention ressortiront clairement de la description donnée ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue de face, partiellement en coupe, d'une forme d'appareillage conforme à l'invention. La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1. La figure 3 est une coupe agrandie suivant l'axe du mandrin et de la pièce à travailler, montrant l'opération de réduction de l'épaisseur de paroi. La figure 4 est une vue de face montrant l'opération d'amincissement répétée plusieurs fois le long d'une pièce tubulaire continue. La figure 5 est une coupe agrandie d'une cathode utilisant, comme support, un des produits de l'ivention. La figure 6 est une vue en coupe fragmentaire agrandie représentant une phase de l'invention. La figure 7 est une vue de face agrandie, partiellement en coupe, et semblable à la figure 3, montrant des détails du processus de travail conforme à l'invention.
La figure 8 est une coupe transversale fragmentaire agrandie, suivant les lignes 8-8 de la figure 7, montrant l'ouverture d'extrudage dont les limites ne sont pas complètement figurées. La figure 9 est une représentation schématique de la trajectoire hélicoïdale dans une forme de réalisation de l'invention. La figure 10 est une vue en coupe montrant l'écoulement de la matière sous une contre-pression excessive exercée par l'outil de travail dont le bord périphérique est pourvu; d'une surface plane. La figure 11 est une vue semblable à la figure 10, sauf que l'outil de travail a une partie en bourrelet mise en contact sous pression avec la pièce.
La figure 12 est une vue en coupe d'une autre forme d'outil de travail avec un rebord arrondi rotatif; et La figure 13 est une coupe, partiellement schématique, d'une variante d'appareillage conforme à l'invention, dans laquelle le mouvement rotatif principal utilisé dans l'appareil de la figure 1 est remplacé par un mouvement de va et vient.
La présente invention consiste, en principe, en un procédé d'extrudage avec balayage et un appareillage pour son exécution, par lesquels l'épaisseur de paroi d'une pièce tubulaire ductile peut être fortement réduite par une seule passe du tube dans l'appareillage. La présente forme d'extrudage est caractérisée par les nouvelles propriétés consistant en un balayage de la partie du flan à travailler subissant la déformation et en l'application des composantes ou forces coordonnées sur un volume géométrique relativement limité de la pièce.
Le sens du mot "balayage" tel qu'il s'applique au nouveau procédé d'extrudage sera défini ci-après. Il en sera de
même de certains autres termes utilisés dans un sens peu courant, mais le sens voulu ressortira clairement de la description suivante donnée avec référence aux dessins annexés.
Dans une forme d'exécution de l'invention, le tube peut être placé sur un mandrin poli, qui sert de surface de soutien de grande dureté et qui, muni de son tube, est introduit dans un système de rouleaux. Ceux-ci au point de vue disposition, réalisation et commande, sont réglables par rapport à la pièce, mais ils sont maintenus à une distance radiale fixe du mandrin, distance qui détermine l'épaisseur finale du tube fini. Un bout du tube est fixé, de façon rigide, au mandrin, tandis que l'autre bout est libre et peut se mouvoir axialement. Quand on réduit le diamètre du tube, c'est la partie grosse ou épaisse qui est utilisée pour 'forcer la partie de paroi mince entre les rouleaux.
Des dispositifs sont prévus pour régler, dans le sens radial, les rouleaux par rapport à l'axe du mandrin et pour simultanément appliquer une pression localisée perpendiculairement aux parties successives du tube qui se déplace entre les rouleaux. Les rouleaux sont prévus d'un rebord de petit diamètre, comparé au diamètre des rouleaux. Avec cette construction, on peut, en appliquant des forces totales relativement réduites, réduire fortement 1' épaisseur de paroi du tube grâce à la répartition et l'intensification dues aux faibles surfaces de contact entre la partie de la pièce travaillée et les rebords des rouleaux.
Comme il sera expliqué ci-après, une ouverture d'extrudage est formée au moyen de chaque rouleau, quand il est mis en contact avec la surface de flan lui opposée, balayant ainsi un certain volume géométrique de matière subissant déformation, à un moment donné durant le processus de travail.
Une forme motrice est appliquée au tube dans une direc-
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Cette force constitue la composante axiale nécessaire dans le nouveau procédé d'extrudage par balayage, tel qu'il est appliqué dans le présent exemple.
En ajustant les rouleaux, variant la surface du mandrin et par d'autres moyens semblables, il est possible d'obtenir des produits finis différents. Par exemple, en évidant par endroits la surface extérieure du mandrin et en appliquant une force à la matière dans le sens radial, on provoque un écoulement de matière dans les évidements du mandrin, obtenant ainsi des sections longitudinales plus épaisses correspondant aux évidements dans le contour du mandrin. Cependant, dans la présente application, on utilise un mandrin lisse et on obtient ainsi, comme produit final, une électrode décrite en détail ci-après.
Le procédé décrit prévoit, et l'appareillage comporte des dispositifs pour l'application à la matière à travailler, de trois forces principales: une première faisant tourner le tube, une deuxième faisant mouvoir le tube parallèlement à l'axe du mandrin support, et une troisième pour exercer urne pression perpendiculaire à l'axe de rotation.
L'invention peut être considérée comme ayant trois caractéristiques fondamentales: (1) le procédé est une forme d'extrudage avec au moins deux mouvements de balayage; (2) un volume géométrique localisé asymétrique de la matière est soumis à l'extrudage; et (3) l'extrudage se fait en une seule passe de la matière travaillée. Cette disposition permet d'éviter les tensions et contraintes que l'on a toujours dans les procédés antérieure de laminage, repoussage, étirage et autres travaux de métal semblables.
Dans un exposé préliminaire, la théorie et/ou la technique de l'invention peuvent être expliquées en reportant aux procédés d'extrudage antérieurs, et en montrant ensuite en quoi le nouveau procédé diffère des anciens.
Dans le processus d'extrudage classique, on place une pièce ou une quantité de matière ductile dans une certaine forme de dispositif de serrage de sorte qu'un piston, agissant sous l'effet d'une force, comprime toute la matière d'une manière suffisante pour que celle-ci s'écoule plastiquement à travers un orifice
dont la section est pratiquement identique à celle de la matière expulsée. Comme il a été dit plus haut, pour expulser le métal, une forte pression hydraulique est créée dans le volume entier
de la matière, avec tous les inconvénients qui en découlent.
Pour éviter ces difficultés, un mécanisme est proposé, grâce auquel la pression hydrostatique nécessaire à l'extrudage, est limitée à un volume géométrique relativement réduit de la matière à travailler. Cette différence de principe est possible grâce à-un effet de balayage obtenu en employant un dispositif
à rouleaux répondant à des forces coordonnées et/ou des composantes décrites plus en détail ci-après. Il suffit de dire ici, que chacun des rouleaux constitue une partie d'une ouverture effective de balayage, et qu'avec un bout du flan à travailler libre de faucon à pouvoir glisser axialement sur un support, tel un mandrin, la partie mince ou réduite du flan s'écoule longitudinalement du mandrin et dans la même direction que le mouvement de la partie non travaillée du flan; c'est-à-dire que les rouleaux sont poussés contre la partie épaisse non travaillée du flan et vers la source de force motrice.
La limitation de la force d'extrudage à un volume restreint est une caractéristique qui différencie l'invention des procédés d'extrudage antérieurs et permet de réduire une épaisseur de paroi de flan jusqu'à 0,001 pouce (0,025 mm) et moins. De plus une épaisseur de paroi peut facilement être réduite de trente fois par rapport à l'épaisseur de tube originale, et cela en une seule passe.
Quoique les phases principales du nouveau procédé d'extrudage restent les mêmes, l'appareillage peut différer suivant les produits finis à obtenir. Le degré de différence dans l'appareillage dépendra de la. nature du produit fini. Cependant, à titre d'exemple, on décrira une forme d'appareillage convenant à la mise en pratique de l'invention, dans son entièreté.
Pour mieux faire sai�sir l'invention, il semble utile de définir exactement le sens de certains termes employés, de sorte que leur sens facilitera la compréhension de l'invention, au fur et à mesure de la description .
Un procédé d'extrudage par "balayage" signifie la production d'un écoulement plastique au moyen d'un extrudage local progressif comprenant une trajectoire de balayage parcourue par un volume géométrique asymétrique du flan à travailler, passant de façon continue par une ouverture, la matière étant comprimée et retenue de tous côtés sauf à l'endroit de l'ouverture. Le balayage se fait de point en point au moyen de forces composantes dirigées vers le bas, forces de canalisation et d'intensification qui sont coordonnées mais capables d'agir indépendamment, de façon à parfaire le balayage, de préférence, en une seule passe de la matière par l'ouverture.
Le "balayage" se fait sur la matière soumise à déformation, puisqu'elle est soumise à un mouvement de rotation et/ou un mouvement transversal de la matière par rapport à l'outil, avec le résultat que le mouvement de la matière suit une trajectoire méthodique qui peut être décomposée en au moins deux composantes corrélatives dirigées perpendiculairement l'une à l'autre, par exemple, une transversale et une longitudinale, une circonférentielle et une radiale, ou une circonférentielle et une axiale, etc. En d'autres mots les composantes de l'opération ont deux dimensions ou directions, qui se suivent ou se déroulent de façon continue.
Le terme "ouverture" utilisé dans l'exposé du nouveau procédé d'extrudage peut être défini comme une ouverture dont les limites sont incomplètement établies et qui balaie continuellement la matière suivant une trajectoire régulière, lisse, qui se recouvre partiellement et ne se répète jamais. A ce point de vue, l'ouverture d'extrudage, dans le nouveau procédé;, n'a pas un contour bien délimité qui peut être identifié visuellement comme une entité statique, telle que l'ouverture utilisée dans les procédés d'extrudage classiques, qui elle est limitée par des contours définis tombant sous les sens.
Au contraire, le terme "ouverture d'extrudage" utilisé ici ne se rapporte pas à,ou ne définit pas une simple entité physique ou une surface limitée de forme et de dimensions évidentes, mais constitue une forme déterminée par ces éléments de réaction qui, par leurs fonctions, se coordonnent de manière à former une ouverture d'extrudage par laquelle la partie expulsée du flan l'est pendant l'opération d'extrudage. Cette ouverture peut donc être considérée comme déterminée par plusieurs limites de contrainte effectives, parmi lesquelles il
peut y avoir une surface de soutien s'opposant à une surface en contact avec la matière, tel un outil, cette matière à expulser étant enserrée et/ou comprimée de tous côtés, sauf du côté ou dans la région par laquelle la matière expulsée s'écoule durant l'opération de balayage.
Le terme "intégral" signifie particulièrement une construction composée d'une seule pièce de matière à laquelle on peut donner différentes formes mais toutes d'une seule pièce sans joints.
En se reportant aux dessins, et particulièrement aux figures 1 à 3, l'appareillage pour l'exécution de l'invention peut consister en une machine-outil telle qu'une perceuse à colonne. Comme ces machines-outils sont bien connues, seules les parties nécessaires à l'exposé de l'invention sont représentées. Un arbre tournant 32 peut être levé et abaissé au moyen d'une poignée 2 qui fait glisser un manchon 3 par l'intermédiaire d'un engrenage 4. Un mandrin 5 glisse dans des coussinets de précision 10 logés dans un étrier 6 fixé lui-même à une base 7. Celle-ci repose à son tour sur une table de perceuse 8 reliée mécaniquement à la partie supérieure de la machine-outil, et soutenant le dispositif réducteur d'épaisseur qui comprend un cadre auxiliaire 9 disposé
à l'intérieur de l'étrier 6. Les coussinets serrants 10 et l'étrier 6 servent à faire tourner le mandrin 5 exactement autour de son axe et bien perpendiculairement à la surface supérieure de la base 7. Le cadre 9 porte des rouleaux non réglables
11 et 12, et un rouleau réglable 13 monté dans le bloc glissant
14 qui peut se déplacer à l'intérieur du cadre 9 (voir figure 2).
Cela signifie que les rouleaux 11 et 12 quoique rotatifs sont montés sur des axes fixes, c'est-à-dire que l'on ne peut déplacer l'un par rapport à l'autre, dans un support extérieur
9, tandis'que le rouleau 13 est monté sur un patin mobile 14 et qu'on peut le déplacer par rapport aux autres rouleaux. Pour la représentation actuelle de l'invention, les rouleaux 11, 12 et
13 peuvent avoir un diamètre d'un pouce (25,4) mm et être munis
d'un rebord ou arête en demi-rond 15 d'un rayon de 0,062 pouce
A
(1,6mm). La valeur de ce rayon n'est pas critique, mais il y a en général une valeur optima pour tenir compte de la matière, de son épaisseur et du rapport de réduction désiré. Un rapport, de valeur générale, entre le rayon du rebord et l'épaisseur de paroi de départ, peut se situer entre 0,1 et 10, suivant l'épaisseur de paroi originale, le genre de matière et les résultats désirés. Il est clair aussi que 3?on peut utiliser une grande variété de forme et/ou de sections transversales pour les rouleaux.
Le cadre auxiliaire constitué des éléments 9, 14, 33, 34,
35, 36 et les rouleaux 11, 12, et 13, peut glisser librement sur la base 7, de manière à centrer automatiquement les rouleaux autour de la pièce à travailler ou tube, portant généralement la référence 1, et le mandrin 5. Quoiqu'ilsoit préférable d'utiliser trois rouleaux parce qu'ils se centrent automatiquement, il est bien entendu que l'on peut employer un nombre quelconque. de rouleaux montés dans un bottier approprié. De plus, on remarquera que
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glissement, qui déplace automatiquement les rouleaux par rapport
à l'axe du mandrin, quand le rouleau 13 est réglé axialement, comme il sera expliqué ci-après.
Certaines parties décrites ci-dessus sont représentées
plus clairement à la figure 3, où la pièce à travailler 1 consiste en un tube à paroi amincie 17 qui peut être obturé à un bout
par le chapeau 16 et qui est glissé sur le mandrin 5. Le chapeau
16 ne doit pas faire partie du tube 1 pour être une forme d'exécution de l'invention dans sa forme élémentaire, c'est-à-dire extrudage par balayage, mais il est représenté ainsi, à titre d'exemple, pour des raisons qui ressortiront clairement ci-après. L'épaisseur de paroi du tube métallique 1 est réduite, grâce à l'application simultanée d'une pression axiale dans les sens des flèches 18 et 19 (voir figure 3): et à la pression radiale 20 exercée pendant que le tube tourne sous la pression des rouleaux.
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la région recevant la pression des rouleaux, et à communiquer à la pièce à travailler le couple de rotation nécessaire, par l'intermédiaire de dispositifs de serrage pouvant consister en un collier 22 avec une vis de fixation 23. Le rebord $ rayon relativement faible 15 des rouleaux 11, 12 et 13 exerce une pression locale intense dans la région 24 de la section de tube 17, provoquant une déformation plastique et un amincissement consécutif de la paroi épaisse du tube. La paroi amincie 17 s'écoule hors des rouleaux 11, 12 et 13 le long du mandrin 5, sans pratiquement de perte de volume de la matière. Il en résulte que la partie mince
17 s'allongera proportionnellement à l'amincissement de la paroi. Les trois rouleaux 11, 12 et 13 tournent sur des roulements à aiguilles de précision 26, comme on peut le voir en particulier aux figures 1 et 2.
Comme indiqué à la figure 1, la pièce subissant le traitement est un flan de tube qui est entraîné par un accouplement 27 tel qu'un manchon à denture 28 fixé au mandrin 5. Dans le cas présent, le mandrin est extérieurement lisse. Sans
le chapeau 16, la pièce obtenue pourrait être employée domine support de cathode (voir figures 5 et 7), comme il sera décrit ultérieurement.
L'accouplement universel 31 (figure l) communique au mandrin 5, à la fois le mouvement de rotation de l'arbre 32 et le mouvement axial du manchon 3 sans vibration ni excentricité, de façon que le mandrin 5 tourne symétriquement entre les rouleaux 11, 12 et 13. Toute autre disposition appropriée peut être adoptée.
Cette opération de façonnage combine les avantages de surfaces de contact à faible rayon et de la forte pression unitaire du laminoir à rouleaux multiples avec l'avantage principal du procédé d'extrudage, qui consiste en ce que les forces nécessaires sont transmises par la paroi relativement épaisse 25 de la pièce à travailler 1. Les rouleaux 11, 12 et 13 sont de préférence en acier trempé, exécutés avec précision et polis. L'expérience a montré que la dureté des rouleaux sera d'environ 64 degrés Rockwell C, tandis que la dureté du mandrin aura de 64 à 66 degrés Rockwell C.
Quand la pièce 1, le mandrin 5 et les parties associées
28, 31 et 32 tournent tous à une vitesse d'environ 700 tours par minute, la vis d'alimentation 33 est avancée au moyen d'une poignée moletée 34. De ce fait le patin 14 est amené dans la direction de la pièce à travailler 1 et enfonce les rouleaux 12,
13 et 11 dans celle-ci jusqu'à une certaine profondeur déterminée par le réglage de l'écrou 35 et du contre-écrou 36. La profondeur est choisie en fonction de l'amincissement désiré dans la partie 17. La poignée 2 est maintenant manoeuvrée, de sorte que l'engrenage y attaché 4 et la crémaillère associée 37 de la perceuse exercent une force axiale dirigée vers le bas 19 sur
la pièce 1, par l'intermédiaire des éléments 5, 25, 28, 31 et 32; simultanément, à cause du frottement réciproque, la pièce 1 et le mandrin 5 sont entraînés à l'unisson et entraînent les rouleaux 11, 12 et 13, qui exercent ainsi une force radiale 21. Grâce à l'action combinée de ces forces, la paroi amincie 17 s'allonge et la paroi originale 25 raccourcit. On obtiendra en quelques secondes une longueur convenable de paroi amincie 17
et on supprime alors la force axiale 19; les rouleaux sont retirés; la perceuse est arrêtée et la pièce 1 finie est enlevée du mandrin 5. Dans le cas présent, la pièce finie, comme indiqué à la figure 3, est composée de deux extrémités 16 et 25 dont l'épaisseur de paroi vaut 0,032 pouce (0,8mm) et qui sont réunies par une paroi, faisant partie intégrante, beaucoup plus mince. Les trois sections ont le même diamètre intérieur de 0,312 pouce
(8mm) qui correspond pratiquement au diamètre extérieur du mandrin 5. En prenant des précautions raisonnables pour avoir une
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A
11, 12 et 13, on peut obtenir facilement des épaisseurs de paroi de 0,001 pouce (0,025mm) et moins. Cela correspond à une réduction de plus de trente fois en une seule passe. Malgré l'épaisseur de feuille de la partie amincie, l'ensemble sera relativement rigide et mécaniquement résistant.
On remarquera facilement que la figure 7 montre de façon plus détaillée les différentes étapes du processus décrit, à une échelle agrandie pour la facilité de compréhension. Le produit obtenir dans cette figure, est représenté différemment, le chapeau 16 étant omis. Il s'agit donc ici d'un tube ouvert composé de deux extrémités épaisses réunies par une partie intermédiaire à paroi mince dont l'épaisseur est relativement réduite, les trois parties ayant le même diamètre intérieur.
Le processus décrit sera mieux compris, si on examine en détail le comportement du métal dans la région d'écoulement plastique, pendant l'opération.
La figure 6, représentant une forme élémentaire du nouveau type d'extrudage local, se rapporte particulièrement au fait que la pression s'exerce sur un volume limité de matière.
Dans le cas présent, le flan 1 est monté sur une pièce de soutien 40 et enserré, sauf sur un côté, dans un moule convenable
41, de sorte que la pression développée par un poinçon 42 est limitée pratiquement à la région 43 et à celle immédiatement endessous du poinçon. Quand celui-ci pénètre dans le flan 1, la matière s'écoule de dessous le poinçon 42 et repousse la partie
16. On remarquera que ce mouvement ou cet allongement de la partie 16 se fait beaucoup plus facilement après que le poinçon s'est enfoncé sur une appréciable distance dans la paroi du flan. En fait, quand le poinçon 42 commence à pénétrer dans le flan, la matière de.la région 16 est immobilisée à cause de la tension dans la matière qui se trouve sous le poinçon 42, de
sorte qu'une saillie ou bosse 44 se forme..Celle-ci est fortement /"\ exagérée pour faciliter la compréhension. Quand le poinçon pénètre plus avant dans la paroi, l'allongement se fait plus facilement.
Cette simple explication du phénomène d'extrudage local montre que la force totale requise est beaucoup plus faible
que s'il fallait exercer la pression unitaire sur toute la matière, comme c'est le cas dans les procédés d'extrudage antérieurs.
Les figures 7 et 8 représentent l'application de ce principe d'extrudage local élémentaire aux appareils décrits ci-dessus. Les rebords 15 des différents rouleaux 11, 12 et 13 jouent le même rôle que le poinçon 42 et exercent de la pression dans la région de travail 43. Comme ces rouleaux se promènent sur le flan 1, à cause de la rotation, des tensions de compression sont créées dans la région 43, tensions suffisantes pour provoquer un écoulement plastique de la matière de cette région. A cause de la partie épaisse voisine non travaillée attachée au mandrin 5, la matière est arrêtée dans les autres directions et la matière flue uniquement dans le plan de rotation. L'effet de ces contraintes de limitation est nettement accentué en rendant le diamètre des roulettes grand par rapport au rayon du rebord 15.
La figure 6 montre, sous une forme exagérée, l'effet sur la région de travail
43, le poinçon. 42 agissant cette fois de la manière du rebord
15. On remarquera que la forme géométrique de la région 43 n'est pas symétrique du tout. On peut au-ssi se rendre compte (voir figure 8) que la matière, de part et d'autre de la ligne 45 joi- <EMI ID=8.1>
pas de glissement. Cela veut dire que cette région asymétrique
43 n'est pas une partie déterminée de la matière, mais qu'elle
est un volume géométrique qui passe par différentes parties
du flan, pendant l'opération d'extrudage. De plus, les surfaces
de contact entre rouleaux et région de travail 43 sont des composantes qui vont constituer une ouverture d'extrudage imparfaitement délimitée. Cette caractéristique est étudiée de plus près en un ,autre endroit de cette étude.
L'analyse précédente montre qu'en plus d'extrudage local, l'invention se caractérise par des forces qui se déplacent de
façon continue sur la pièce, ce déplacement constituant une opération de balayage en une seule passe. Ceci résulte en une pression renforcée appliquée à une partie limitée du flan , provoquant l'écoulement plastique de la matière de dessous les rouleaux, dans
un sens axial, le long de la surface du mandrin 5. A cause de la résistance du support et de la partie cylindrique des rouleaux
11, 12 et 13, l'écoulement ne peut se faire que par l'ouverture formée entre la périphérie extérieure de chacun des rouleaux et
la surface du mandrin. Il en résulte l'amincissement et l'allongement consécutif du flan tubulaire. En localisant ainsi l'extrudage, celui-ci ne se fait pas simultanément sur tout le contour du flan, mais il se limite à des parties localisées de la périphérie, lorsque celles-ci passent les unes après les autres sous les rouleaux. Cependant, à cause de la rotation rapide du flan, ces partie^ localisées subissent l'extrudage successivement et continuellement très rapidement les unes après les autres, de sorte que toute
la périphérie subit l'extrudage pratiquement en même temps.
Comme il a été dit plus haut, la forme géométrique de la région du tube soumise à l'extrudage, est asymétrique. On a établi aussi que cette région asymétrique n'est pas une partie
définie de la matière, mais que c'est un volume géométrique qui
se déplace progressivement par différentes parties du flan 1.
Ce volume géométrique relativement restreint est enserré et/ou soumis à des forces très concentrées et/ou canalisées, en tous
les points de sa surface extérieure sauf en un endroit, qui joue
le rôle d'orifice ou d'ouverture d'expulsion 30 à travers laquelle se fait l'extrudage local. Pour des raisons de simplification,
on peut dire que toute la matière à travailler a passé par l'ouverture d'extrudage, quand un balayage ultérieur ne produit plus d'extrudagë du volume particulier de matière travaillé. En d'autres mets, le volume géométrique localisé asymétrique et l'ouverture d'extrudage associée peuvent balayer progressivement, circonférentiellement et axialement, la matière du flan, conformément au nouveau procédé.
Comme on peut le voir particulièrement à la figure 7, ce procédé d'amincissement est réalisé par les rouleaux qui se meuvent suivant un mouvement rapide principal pratiquement parallèle
à une surface du flan 1 -(voir flèches 18, 18) et simultanément suivant un mouvement plus lent dans un sens perpendiculaire au mouvement principal (voir flèches 20,20). Une troisième force entre en jeu, quand les rouleaux sont poussés, suivant un mouvement axial plus lent, dans la matière du flan 1, force (voir flèche 19, figures 3 et 7)qui se superpose, de façon simultanée,
au mouvement principal susmentionné,. Il est aussi possible, si
on le désire, de combiner simultanément les trois mouvements cidessus perpendiculaires entre eux, aussi longtemps que la trajectoire de balayage du volume géométrique asymétrique, avec ses forces intensifiées et son orifice 30 associés, est une trajectoire régulière non répétée à travers la matière du flan.-
La trajectoire de balayage, créée dans le présent exemple, peut être considérée en principe de forme hélicoïdale, comme indiqué à la figure 9. Le pas 47 de l'hélice est relativement petit à cause de la vitesse périphérique de rotation assez élevée, en comparaison de la vitesse axiale d'avancement 49 de la pièce. L'expérience a montré que le pas est suffisamment petit, pour
que les parties locales adjacentes se recouvrent partiellement pendant le balayage. Le pas exact employé dépend de la nature et de l'épaisseur de la matière du flan, du rayon des rouleaux, du rayon de leurs rebords, et de l'épaisseur finale ainsi que du
fini de surface désirés. Cependant le pas entre parties adjacentes de la trajectoire de balayage ne sera jamais trop grand, pour les raisons suspentionnées, et aussi parce que des tensions axiales
existent sur la périphérie, de part et d'autre des rouleaux 11,
A
12 et 13, tensions qui peuvent dépasser la limite d'élasticité et provoquer un allongement permanent de la matière à travailler.
Ceci doit être généralement évité, pour ne pas avoir de plissements ni de bosses, et le pas sera donc choisi de façon à maintenir ces tensions en-dessous de la limite d'élasticité. Cependant, dans certains cas et en fonction de certaines considérations, il peut être utile de provoquer un flambage dans des régions déterminées. Ceci pourra être facilement obtenu, en ajustant les tensions dont il vien d'être question.
La construction de la figure 13 est une variante du nouveau procédé de balayage, servant à amincir une plaque plane de matière ductile 53. L'appareil peut comprendre un chariot 50, muni de rouleaux 51, roulant dans une rainure 52. Celle-ci est pratiquée dans une pièce de contre-pression 54. Dans la disposition représentée, un mouvement de va et vient, qui est l'équivalent du mouvement rotatif de l'exemple précédent, est réalisé au moyen de la manivelle 56 et de la bielle 57. La force 58 est perpendiculaire au mouvement principal, et peut être appliquée par un moyen extérieur quelconque (non représenté). Un dispositif approprié, de forme classique, devra être utilisé pour maintenir un certain écartement désiré entre la pièce de soutien 55 et le rouleau 51.
La trajectoire de balayage engendrée par le rapide mouvement de va-et-vient sera en zig-zag, et le pas de celui-ci ne doit pas être constant sur toute la largeur de la surface balayée, c'est-àdire qu'il peut être large et être suivi d'un pas relativement fin, de manière à produire un réseau de balayage à pas variable. En tous cas, les cycles de balayage se chevaucheront de manière à produire l'effet de balayage caractéristique de l'invention et
les tensions engendrées seront en-dessous de la limite d'élasticité des parties soumises à extrudage.
On peut eonclure de ce qui précède que l'écoulement plas-
tique produit par le passage du volume géométrique de matière
\ balayée à un moment donné, engendrera un réseau cristallin différent de tout ce qui a été produit par les méthodes d'extrudage classiques. De plus, ce réseau sera caractéristique du nouveau procédé d'extrudage par balayage, de sorte qu'en examinant les microphotographies, spécialement des parties minces du produit fini, il sera possible d'identifier le procédé suivant les lignes d'écoulement plastique ou les réseaux résultant de l'emploi du nouveau procédé de balayage décrit. En examinant donc le prpduit fini, on pourra donc déterminer si celui-ci a été fabriqué conformément ou non à la présente invention, c'est-àdire par extrudage par balayage. Le dessin d'écoulement sera évidemment influencé par le genre de matière ductile.utilisée, mais pour une matière donnée ce dessin sera assez régulier et pourra être identifié.
En d'autres mots, on peut signaler qu'il est possible d'éta-
<EMI ID=9.1>
ture fibreuse caractéristique de l'opération d'étirage. De façon analogue, le réseau cristallin formé par l'extrudage à balayage peut être pris à témoin pour établir ou identifier le procédé d'extrudage par balayage d'une pièce donnée, en opposition à la méthode d'extrudage classique. C'est-à-dire que le nouveau procédé d'extrudage engendre un réseau cristallin identifiable caractéristique du balayage d'un volume localisé de matière à un moment donné, et en suivant une trajectoire continue, etc. Les caractéristiques d'identification du réseau cristallin engendré par
le nouveau procédé d'extrudage par balayage, peuvent être attribuées à des facteurs tels que la forme en spirale du balayage
et les appareillages employés; l'écoulement plastique résultant du balayage d'un volume géométrique localisé qui donne au procédé des lignes de fluage de caractéristique propre, etc. Par conséquent, il est permis de revendiquer un produit fini ayant des caractéristiques nouvelles qui peuvent ne pas être évidentes
à la suite d'une inspection occasionnelle, mais qui, toujours, ne peuvent être dues qu'au procédé d'extrudage par balayage décrit cic.
Dans la présente description, le terme "grande réduction"
a été appliqué à l'épaisseur de paroi résultante du produit fini, et il a été utilisé dans le sens que le flan travaillé subit un très grand allongement, sous l'effet de charges de compression.
Il est établi, en technique d'étirage, que l'on peut allonger beaucoup.plus une matière sans la déchirer, si celle-ci est soumise à des charges de compression perpendiculaires aux tensions d'allongement, et l'expérience a montré que l'on peut atteindre des allongements par tension extraordinairement élevés sans déchirures, avec une seule passe dans le nouvel appareil d'extrudage, la diminution d'épaisseur de paroi étant modérée. Ceci est exact; parce que la région 59 est soumise à de telles charges de compression à nonante degrés. De plus, les forces appliquées sont concentrées sur un volume géométrique limité, puisqu'elles sont promenées sur le flan à travailler. Par conséquent, les forces totales requises sont beaucoup plus faibles que celles qui seraient nécessaires, pour un amincissement égal, avec les procédés d'étirage classiques.
Ceci ressortira plus clairement en se reportant à la figure
10, qui est agrandie et est pratiquement la figure 3 un peu modifiée. Dn y voit mieux que le volume géométrique d'extrudage
43 n'est pas délimité, du côté du mandrin, par la surface du mandrin, mais qu'il est localisé, à l'intérieur du métal, entre le rebord 15 et le mandrin 5. Le métal compris dans le volume géométrique 43 peut s'écouler plastiquement, tandis que le métal entre le volume 43 et le mandrin 5 se déforme sous l'effet de tensions axiales. Cependant, comme la pression hydrostatique s'exerce aussi dans le métal 59 entre le volume 43 et le mandrin 5, les caractéristiques d'allongement sous tension dû métal
sont grandement renforcées, de sorte que l'on peut obtenir des
1 allongements de tension beaucoup supérieurs à ceux prévisibles
avec des caractéristiques de tension ordinaires.
On ne perdra pas de vue que l'on vient de mentionner deux sortes d'allongements; (1) un allongement extrêmement grand là où
se produit l'extrudage par balayage, décrit avec référence aux figures 7 et 8; (2) une combinaison d'allongement de tension et d'extrudage, comme décrit avec référence à la figure 10.
Quoique l'ouverture de balayage est vaguement une partie partiellement délimitée de la trajectoire de balayage, en fait
sa périphérie entière est intégrée pratiquement de manière à former un orifice complet. On notera également que le flan est plus
en pente, là où le balayage commence que le bord de la surface adjacente aux rouleaux, là où le balayage se termine (voir en particulier figure 7). Il est supposé que la raison de ces différences de courbure sera saisie, à la lecture de la présente description; on comprendra que ces différences peuvent ne pas être aussi accentuées qu'elles le sont dans les vues agrandies des dessins.
Par la nature du nouveau procédé d'extrudage par balayage, les forces motrices nécessaires pour des extrudages de parois
très minces ne doivent pas être démesurément grandes et, par conséquent, il n'y a pratiquement pas de limite à l'amincissement obtenable au moyen du nouveau procédé d'extrudage par balayage. Ces forces motrices requises sont toujours transmises
par la partie épaisse non travaillée de la pièce, l'opération
se faisant en une seule passe. Il est évident que l'on ne peut utiliser normalement un flan trop mince, à cause du danger de déformations et de plis. Ceci ne sera pas considéré comme une limitation d'application du nouveau procédé à tous les genres d'extrudage, mais servira à différencier encore plus le procédé des opérations courantes de repoussage, étirage et laminage, qui nécessitent des passes répétées pour obtenir des amincissements importants.
Dans les formes d'exécution de l'invention, il est possible d'utiliser pour certains genres de travaux, au lieu du dispositif à rouleaux, un outil genre rouleau 70 (voir figure 11).
Un tel outil a une pointe arrondie et ressemble à une forme primitive d'outil de repoussage. Il a été constaté cependant, qu'il est préféra.ble que le rouleau 70 tourne librement sur des roulements à aiguilles. Avec l'outil de forme simple 70, la partie
71 du flan 1 se trouve en avant de l'outil dans le sens axial,
<EMI ID=10.1>
lement. Cela est dû au fait que la partie 43 n'est pas contenue par la partie cylindrique décrite antérieurement des rouleaux 11,
12 et 13.
On retrouve aussi une partie. enroulée 71 à la figure 10, maisici elle peut être due à une compression excessive de la région 43 qui s'étend alors de part et d'autre de l'arête frontale du rouleau 12. Cette compression excessive provient de ce que les tensions présentes dans la région 59 empêchent la matière de s'écouler librement par l'orifice d'extrudage 30. Avec les amincissement importants normalement recherchés, la région 59 et l'enroulement de la matière n'existent pas.
La figure 12 donne un outil de construction plus satisfaisante. Ici, il s'agit d'une pièce en forme de tige terminée par une pointe arrondie symétrique par rapport à l'axe 66. La pointe arrondie comprime le.flan 1 de manière à former l'ouverture d'extrudage 30. On peut faire tourner l'outil, si on le désire, pour ne pas avoir de frottement de glissement, comme dans le cas d'un rouleau fixe, mais bien du frottement de roulement comme dans le cas du dispositif à rouleaux, ce qui facilite l'extrudage. Un trou 66 peut distribuer du lubrifiant sous pression et/ou un réfrigérant à la région voisine de l'ouverture 30.
La pièce de soutien ou mandrin peut avoir des formes très variées, comme susmentionné. Il est évident que les rouleaux et les surfaces de soutien seront construits de préférence en une matière beaucoup plus dure que la matière à travailler. De l'acier à outil très dur convenablement rectifié et poli convient pour travailler des métaux ordinaires. De plus, l'emploi de roulements à aiguilles pour les rouleaux, est très intéressant dans le but d'obtenir une rotation bien symétrique.
La figure 5 représente une partie d'un dispositif à décharge électronique comprenant une cathode avec un support qui peut être un produit du procédé de la présente invention. La cathode, portant la référence d'ensemble 60, est du type unipotentiel et a la forme d'une cuvette 61 en une matière de base appropriée, chauffée indirectement par un filament 62. La cuvette de cathode 61 est montée sur un support 63, le produit fini du <EMI ID=11.1>
sera_scellée. ultérieurement dans une pièce de verre 67. La partie amincie du support 63 joue le rôle d'un isolateur de chaleur,
pour la cathode 60.
Il faut signaler que dans le nouveau procédé d'extrudage par balayage, le balayage peut prendre d'autres formes telles qu'une spirale plane.
La description précédente montre qu'avec le nouveau procédé il n'y a pas de perte de volume, et le diamètre intérieur peut rester le même sur toute la longueur.
Il est clair que si les rouleaux doivent tourner, il ne faut pas nécessairement qu'ils soient entraînés, par friction,
par la pièce à travailler, mais qu'il peuvent être entraînés,
au contraire, par une force extérieure, avec ou à l'encontre de
la pièce soumise à extrudage.
Toute matière ductile appropriée peut convenir au nouveau procédé, y compris les métaux qui sont cassants quand ils sont soumis à du travail à froid sévère. Le cuivre, le nickel, le fer, le tantale, le molybdène, et divers alliages, tels que le "kovar" et des aciers au chrome ont été utilisés comme matière de travail. On peut évidemment utiliser d'autres métaux ainsi que des matières plastiques et autres qui peuvent subir des déformations plastiques*
Quoique le procédé, tel qu'il a été décrit, utilise des tronçons de tube rond glissés sur un mandrin rond poli avec des rouleaux extérieurs, ilest évident que l'invention s'applique également là où un ou plusieurs rouleaux sont placés à l'intérieur de la pièce tubulaire, la surface de soutien étant, dans ce cas, la paroi intérieure d'un cylindre dur.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de travail à froid d'un corps en matière ductile, caractérisé en ce qu'on soutient une surface du corps,
on applique de la pression à une partie limitée de la surface opposée du corps de manière à provoquer un écoulement plastique d'un petit volume de matière, et on balaie la surface opposée au moyen de la pression exercée, à grande vitesse dans une direction et par de petites avances dans une autre direction, les directions de balayage étant pratiquement perpendiculaires à la direction suivant laquelle la pression est appliquée.
Cold working of ductile materials.
The invention relates to the cold processing of ductile materials into a body or a geometric wall shape of
the thinness of a tinsel, and more particularly the production of a worked material and objects made in this material,
whose cross section is so thin that existing cold working metal processes cannot be used. The invention makes it possible to achieve this by means of a new method and of an apparatus suitable for its execution. Although the process has certain fundamental characteristics, the apparatus may vary depending on
the product to be obtained, the latter itself having its own characteristics depending on its use.
Metals are cold worked at temperatures below the recrystallization temperature of the metal and below
loads exceeding the elastic limit, in order to obtain the desired permanent plastic deformations. With common metals, these voltages are very high and can be gold.
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that even for relatively small parts, enormous total pressures are necessary if one wants to cold work an entire blank at one time.
As the cold working process, there is rolling, extruding, spinning, etc. None of these methods can be suitable, when ductile materials have to be reduced to
a very thin thickness, by cold working. In the case of extrusion or rolling, the pressures required for plastic deformation of the material are extremely high.
A single pass of the material through the rolling mill produces a relatively small reduction in thickness that, in order to achieve the desired final thickness, a large number of passes are necessary. In addition, for very high pressures, the rolling mills become very bulky. In order not to have recourse to
at such high pressures, attempts have been made to use small diameter rollers; but so that these do not bend, they are doubled
by two auxiliary support rollers. These are in turn supported by another group of auxiliary rollers, and so on until the desired stiffness is obtained. The construction of such a multi-roll rolling mill is very expensive, and the reduction in thickness per pass between the rolls is limited by the available driving torque. It is therefore necessary again a large number of passes, to obtain a thickness of the thinness of a metal sheet. As each pass hardens the metal, it is necessary to have recourse to numerous anneals, which makes the process complicated without obtaining good results. In addition, a rolling mill
cannot be suitable when only part of the treated part
must be thinned.
In extrusion processes, hydraulic pressure
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treat. Not only must the applied forces be large, but the tooling must be sturdy and widely calculated to be able to force metal like a fluid into a cylinder. It follows that, in spite of the enormous pressures necessary which complicate the installations, the known manufacturing methods cannot be suitable.
In the embossing process, a fairly thin metal blank is rotated against a tool with a rounded edge or a
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drin driven by the workpiece. A small reduction in thickness is thus obtained each time the tool passes over the part. Obtaining very thin walls by repeated embossing is difficult for two reasons. In the first place, the embossing strongly hardens the metal, so that it is necessary to anneal after a relatively small reduction in thickness. Heating and embossing such delicate parts can be disastrous.
Secondly, when the wall becomes very thin, it can no longer transmit the large forces required by the embossing, and serious deformations and / or breaks ensue. This is mainly due to the fact that, by reducing the wall thickness by embossing, the tool is pushed into the unworked material and in the opposite direction of the driving force. It is therefore the thinned material worked which must transmit the driving force, this being necessarily limited by the resistance of the thin material.
It is therefore clear that until now there has not been a mechanical process for, by cold working ductile metals, greatly reducing wall thicknesses, without having to resort to very large driving forces, to equipment. massive, and / or frequent annealing, especially if it is necessary to obtain thicknesses of the thinness of a foil.
The present invention eliminates all or most of the aforementioned difficulties and others, the cause of these difficulties being eliminated by a new cold working process.
metals and related equipment. The process can be termed an improved extrusion process, which is fundamentally different from previous cold working processes in
which it is characterized by an element called "scanning", and in that the apparatus is designed so as to use this characteristic in the large-scale reduction of the wall thickness of a blank, which may consist of in a section of tube whose walls are strongly thinned, by a single passage through the device. The tube, as it passes through the extruder apparatus, can be handled in such a way that it has a part or a shape like a very thin-walled cylindrical tube which can be used in this way or transformed into an electrode, such as that a grid, suitable in electronic discharge devices or the like, part which has electronic, mechanical, thermal and / or electrical properties greatly improved and which can be produced in series.
However, the aims of the invention are as follows:
create a new extrusion process whose sweep is
an important characteristic;
create an apparatus for carrying out the process which allows the use of the sweeping feature, whereby the extruding operation is materially different from any previous extruding process;
create a process that involves the use of a rolling mill system, or its equivalent, that applies localized pressure
at a given volume of the blank to be worked, allowing the application of relatively weak driving forces;
to create a process and an apparatus allowing to greatly reduce the wall thickness of the blank, in a single pass. This
A new result is obtained by running a roll on the blank
suitably shaped or similar tool under pressure;
create an apparatus which allows the material to be fed through the extrusion element in such a way that the necessary forces are transmitted through the thick unworked material, that is to say in the direction of the source of motive power, and that only a determined part of the material is reduced in a given geometric volume and / or a phase of the extrusion process;
to create a method and an apparatus for greatly reducing the wall thickness of the blank, and simultaneously forming therewith a part or shape of an electrode having new mechanical and electrical characteristics, making the use of a
such advantageous part in electronic discharge devices or the like;
create a sweeping feature that is part of the new extrusion process and implemented by realizing fundamental extrusion principles, according to which the material worked is only a localized part of the blank, the geometric shape of this region being asymmetric, and the location of the worked region being relatively fixed with respect to the extrusion opening;
Create a form of extrusion process in which three component forces are coordinated in such a way that one obtains a localized geometric volume and an extrusion opening by sweeping the blank, the sweeping occurring in a single pass over the material to be to work.
Other objects, advantages and results of the invention will emerge clearly from the description given below with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 is a front view, partially in section, of one form of apparatus according to the invention. Figure 2 is a sectional view taken along line 2-2 of Figure 1. Figure 3 is an enlarged section along the axis of the mandrel and the workpiece, showing the operation of reducing the thickness of wall. Figure 4 is a front view showing the thinning operation repeated several times along a continuous tubular part. FIG. 5 is an enlarged section of a cathode using, as a support, one of the products of the ivention. Fig. 6 is an enlarged fragmentary sectional view showing one phase of the invention. Figure 7 is an enlarged front view, partially in section, and similar to Figure 3, showing details of the working process according to the invention.
Figure 8 is an enlarged fragmentary cross section, taken along lines 8-8 of Figure 7, showing the extruder opening the boundaries of which are not fully shown. Figure 9 is a schematic representation of the helical path in one embodiment of the invention. Fig. 10 is a sectional view showing the flow of material under excessive back pressure exerted by the working tool with which the peripheral edge is provided; from a flat surface. Figure 11 is a view similar to Figure 10 except that the work tool has a bead portion pressurized into contact with the workpiece.
Figure 12 is a sectional view of another form of work tool with a rotatable rounded rim; and Figure 13 is a partially schematic sectional view of an alternative apparatus according to the invention, in which the main rotary movement used in the apparatus of Figure 1 is replaced by a back and forth movement.
The present invention consists, in principle, of a sweeping extrusion process and an apparatus for its execution, whereby the wall thickness of a ductile tubular part can be greatly reduced by a single pass of the tube through the apparatus. . The present form of extrusion is characterized by the new properties consisting in scanning the part of the blank to be worked undergoing deformation and in applying the components or coordinated forces on a relatively limited geometric volume of the part.
The meaning of the word "sweeping" as it applies to the new extrusion process will be defined below. It will be
even certain other terms used in an unusual sense, but the intended meaning will emerge clearly from the following description given with reference to the accompanying drawings.
In one embodiment of the invention, the tube can be placed on a polished mandrel, which serves as a very hard support surface and which, provided with its tube, is introduced into a roller system. These from the point of view of arrangement, production and control, are adjustable with respect to the part, but they are maintained at a fixed radial distance from the mandrel, a distance which determines the final thickness of the finished tube. One end of the tube is rigidly fixed to the mandrel, while the other end is free and can move axially. When reducing the diameter of the tube, it is the coarse or thick part that is used to force the thin wall part between the rollers.
Devices are provided for adjusting, in the radial direction, the rollers relative to the axis of the mandrel and for simultaneously applying a pressure located perpendicularly to the successive parts of the tube which moves between the rollers. The rollers are provided with a rim of small diameter, compared to the diameter of the rollers. With this construction it is possible, by applying relatively small total forces, to greatly reduce the wall thickness of the tube by the distribution and the intensification due to the small contact surfaces between the part of the workpiece and the edges of the rollers. .
As will be explained hereinafter, an extruder opening is formed by means of each roll, when it is contacted with the blank surface opposite it, thereby sweeping a certain geometric volume of material undergoing deformation, at a given time. during the work process.
A drive form is applied to the tube in a direction
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This force constitutes the necessary axial component in the new sweep extrusion process as applied in the present example.
By adjusting the rollers, varying the area of the mandrel, and the like, it is possible to obtain different end products. For example, by hollowing out the outer surface of the mandrel in places and applying a force to the material in the radial direction, a flow of material is caused in the recesses of the mandrel, thus obtaining thicker longitudinal sections corresponding to the recesses in the contour. of the chuck. However, in the present application, a smooth mandrel is used and thus, as a final product, an electrode described in detail below is obtained.
The method described provides, and the apparatus comprises devices for applying to the material to be worked, three main forces: a first causing the tube to rotate, a second causing the tube to move parallel to the axis of the support mandrel, and a third to exert urn pressure perpendicular to the axis of rotation.
The invention can be considered to have three fundamental characteristics: (1) the process is a form of extrusion with at least two sweeping motions; (2) an asymmetric localized geometric volume of the material is subjected to extrusion; and (3) the extrusion takes place in a single pass of the worked material. This arrangement avoids the stresses and stresses that are still present in the previous processes of rolling, spinning, drawing and other similar metal work.
In a preliminary discussion, the theory and / or the technique of the invention can be explained by referring to the previous extruding processes, and then showing how the new process differs from the old ones.
In the conventional extrusion process, a piece or quantity of ductile material is placed in some form of clamping device so that a piston, acting under the effect of a force, squeezes all the material of a sufficient for it to flow plastically through an orifice
whose section is practically identical to that of the material expelled. As it was said above, to expel the metal, a strong hydraulic pressure is created in the whole volume
matter, with all the attendant disadvantages.
To avoid these difficulties, a mechanism is proposed, thanks to which the hydrostatic pressure required for extrusion is limited to a relatively small geometric volume of the material to be worked. This difference in principle is possible thanks to a sweeping effect obtained by using a device
with rollers responding to coordinated forces and / or components described in more detail below. It suffices to say here, that each of the rollers constitutes a part of an effective scanning opening, and that with one end of the blank to be worked free of hawk to be able to slide axially on a support, such as a mandrel, the thin part or reduced blank flows longitudinally of the mandrel and in the same direction as the movement of the unworked portion of the blank; that is, the rollers are pushed against the thick, unworked part of the blank and towards the source of driving force.
Limiting the extrusion force to a small volume is a feature which differentiates the invention from prior extrusion processes and enables a blank wall thickness to be reduced to 0.001 inch (0.025mm) and less. In addition, a wall thickness can easily be reduced by thirty times compared to the original tube thickness, all in one pass.
Although the main phases of the new extrusion process remain the same, the equipment may differ depending on the finished products to be obtained. The degree of difference in the switchgear will depend on the. nature of the finished product. However, by way of example, a form of apparatus suitable for the practice of the invention in its entirety will be described.
In order to better understand the invention, it seems useful to define exactly the meaning of certain terms used, so that their meaning will facilitate the understanding of the invention, as the description progresses.
A "sweep" extrusion process means the production of plastic flow by means of progressive local extrusion comprising a sweep path traversed by an asymmetric geometric volume of the blank to be worked, passing continuously through an opening, the material being compressed and retained on all sides except at the opening. The sweep is done point to point by means of downward directed component forces, channeling and intensifying forces which are coordinated but capable of acting independently, so as to complete the sweep, preferably in a single pass of matter through the opening.
The "sweeping" is done on the material subjected to deformation, since it is subjected to a rotational movement and / or a transverse movement of the material with respect to the tool, with the result that the movement of the material follows a methodical trajectory which can be decomposed into at least two correlative components directed perpendicular to each other, for example, a transverse and a longitudinal, a circumferential and a radial, or a circumferential and an axial, etc. In other words, the components of the operation have two dimensions or directions, which follow each other or unfold continuously.
The term "aperture" used in the disclosure of the new extrusion process can be defined as an aperture whose boundaries are incompletely established and which continually sweeps the material in a regular, smooth path which partially overlaps and never repeats. . From this point of view, the extrusion opening, in the new process, does not have a well-defined outline which can be visually identified as a static entity, such as the opening used in conventional extrusion processes. , which it is limited by defined contours falling under the direction.
Rather, the term "extrusion opening" used herein does not refer to, or define a mere physical entity or limited surface of obvious shape and size, but constitutes a shape determined by those reaction elements which, by their functions, coordinate so as to form an extrusion opening through which the part expelled from the blank is during the extrusion operation. This opening can therefore be considered as determined by several effective stress limits, among which it
may have a supporting surface opposing a material contacting surface, such as a tool, this material to be expelled being gripped and / or compressed on all sides except on the side or in the region through which the expelled material s 'flows during the scanning operation.
The term "integral" particularly means a construction made up of a single piece of material to which different shapes can be given but all of a single piece without joints.
Referring to the drawings, and particularly to Figures 1 to 3, the apparatus for carrying out the invention may consist of a machine tool such as a drill press. As these machine tools are well known, only the parts necessary for the presentation of the invention are shown. A rotating shaft 32 can be raised and lowered by means of a handle 2 which slides a sleeve 3 via a gear 4. A mandrel 5 slides in precision bearings 10 housed in a yoke 6 attached to it. even to a base 7. This in turn rests on a drill table 8 mechanically connected to the upper part of the machine tool, and supporting the thickness reducing device which comprises an auxiliary frame 9 arranged
inside the caliper 6. The clamping pads 10 and the caliper 6 serve to rotate the mandrel 5 exactly about its axis and well perpendicular to the upper surface of the base 7. The frame 9 carries non adjustable
11 and 12, and an adjustable roller 13 mounted in the sliding block
14 which can move inside the frame 9 (see figure 2).
This means that the rollers 11 and 12 although rotating are mounted on fixed axes, that is to say that one can not move relative to each other, in an external support
9, while the roller 13 is mounted on a movable pad 14 and can be moved relative to the other rollers. For the current representation of the invention, the rollers 11, 12 and
13 may have a diameter of one inch (25.4) mm and be fitted
a half-round flange or ridge 15 with a radius of 0.062 inch
AT
(1.6mm). The value of this radius is not critical, but there is generally an optimum value to take into account the material, its thickness and the desired reduction ratio. A ratio, of general value, between the radius of the flange and the starting wall thickness, can be between 0.1 and 10, depending on the original wall thickness, the type of material and the desired results. It is also clear that a wide variety of shapes and / or cross sections can be used for the rolls.
The auxiliary frame consisting of elements 9, 14, 33, 34,
35, 36 and the rollers 11, 12, and 13, can slide freely on the base 7, so as to automatically center the rollers around the workpiece or tube, generally bearing the reference 1, and the mandrel 5. Although it is preferable to use three rollers because they are centered automatically, it is understood that any number can be used. of rollers mounted in a suitable casing. In addition, we will notice that
<EMI ID = 5.1>
sliding, which automatically moves the rollers relative to
to the axis of the mandrel, when the roller 13 is axially adjusted, as will be explained below.
Some parts described above are shown
more clearly in Figure 3, where the workpiece 1 consists of a thinned-wall tube 17 which can be plugged at one end
by the cap 16 and which is slipped on the mandrel 5. The cap
16 does not have to be part of the tube 1 in order to be an embodiment of the invention in its elementary form, i.e. sweep extrusion, but it is shown thus, by way of example, for reasons which will emerge clearly below. The wall thickness of the metal tube 1 is reduced, thanks to the simultaneous application of an axial pressure in the directions of arrows 18 and 19 (see figure 3): and to the radial pressure 20 exerted while the tube rotates under the pressure of the rollers.
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the region receiving the pressure of the rollers, and to impart to the workpiece the necessary torque, by means of clamping devices which may consist of a collar 22 with a fixing screw 23. The flange $ relatively small radius 15 of the rollers 11, 12 and 13 exert an intense local pressure in the region 24 of the tube section 17, causing plastic deformation and consequent thinning of the thick wall of the tube. The thinned wall 17 flows out of the rollers 11, 12 and 13 along the mandrel 5, with virtually no loss in material volume. As a result, the thin part
17 will lengthen in proportion to the thinning of the wall. The three rollers 11, 12 and 13 rotate on precision needle bearings 26, as can be seen in particular in Figures 1 and 2.
As shown in Figure 1, the part undergoing treatment is a tube blank which is driven by a coupling 27 such as a toothed sleeve 28 attached to the mandrel 5. In the present case, the mandrel is externally smooth. Without
the cap 16, the part obtained could be used dominates cathode support (see Figures 5 and 7), as will be described later.
The universal coupling 31 (figure l) communicates to the mandrel 5, both the rotational movement of the shaft 32 and the axial movement of the sleeve 3 without vibration or eccentricity, so that the mandrel 5 turns symmetrically between the rollers 11 , 12 and 13. Any other appropriate provision may be adopted.
This shaping operation combines the advantages of small radius contact surfaces and the high unit pressure of the multi-roll rolling mill with the main advantage of the extrusion process, which is that the necessary forces are transmitted through the relatively wall. thickness 25 of the workpiece 1. The rollers 11, 12 and 13 are preferably of hardened steel, precisely executed and polished. Experience has shown that the hardness of the rollers will be around 64 degrees Rockwell C, while the hardness of the mandrel will be 64 to 66 degrees Rockwell C.
When the part 1, the chuck 5 and the associated parts
28, 31 and 32 all rotate at a speed of about 700 rpm, the feed screw 33 is advanced by means of a knurled handle 34. As a result the shoe 14 is brought in the direction of the workpiece. work 1 and push in the rollers 12,
13 and 11 in it to a certain depth determined by the adjustment of the nut 35 and the locknut 36. The depth is chosen according to the desired thinning in part 17. The handle 2 is now operated, so that the attached gear 4 and the associated rack 37 of the drill exert an axial force directed downward 19 on
part 1, through elements 5, 25, 28, 31 and 32; simultaneously, because of the mutual friction, the part 1 and the mandrel 5 are driven in unison and drive the rollers 11, 12 and 13, which thus exert a radial force 21. Thanks to the combined action of these forces, the thinned wall 17 lengthens and the original wall 25 shortens. A suitable length of thinned wall will be obtained in a few seconds 17
and the axial force 19 is then eliminated; the rollers are removed; the drill is stopped and the finished part 1 is removed from the chuck 5. In this case, the finished part, as shown in figure 3, is made up of two ends 16 and 25 with a wall thickness of 0.032 inch (0 , 8mm) and which are joined by an integral wall, much thinner. All three sections have the same 0.312 inch inside diameter
(8mm) which practically corresponds to the outside diameter of the mandrel 5. By taking reasonable precautions to have a
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AT
11, 12 and 13, wall thicknesses of 0.001 inch (0.025mm) and less can easily be obtained. This corresponds to a reduction of more than thirty times in a single pass. Despite the sheet thickness of the thinned part, the assembly will be relatively rigid and mechanically resistant.
It will easily be noticed that FIG. 7 shows in more detail the various steps of the process described, on an enlarged scale for ease of understanding. The product obtained in this figure is represented differently, cap 16 being omitted. It is therefore here an open tube composed of two thick ends joined together by an intermediate part with a thin wall, the thickness of which is relatively small, the three parts having the same internal diameter.
The described process will be better understood if one examines in detail the behavior of the metal in the plastic flow region during operation.
FIG. 6, representing an elementary form of the new type of local extrusion, relates particularly to the fact that the pressure is exerted on a limited volume of material.
In the present case, the blank 1 is mounted on a support part 40 and clamped, except on one side, in a suitable mold
41, so that the pressure developed by a punch 42 is limited substantially to the region 43 and that immediately below the punch. When the latter enters the blank 1, the material flows from under the punch 42 and pushes back the part
16. It will be noted that this movement or this lengthening of the part 16 takes place much more easily after the punch has sunk a considerable distance into the wall of the blank. In fact, when the punch 42 begins to penetrate the blank, the material in region 16 is immobilized due to the tension in the material below the punch 42,
so that a protrusion or bump 44 is formed. This is greatly exaggerated for ease of understanding. As the punch penetrates further into the wall, elongation occurs more easily.
This simple explanation of the local extrusion phenomenon shows that the total force required is much lower
that if it was necessary to exert the unit pressure on all the material, as is the case in the previous extrusion processes.
FIGS. 7 and 8 represent the application of this elementary local extrusion principle to the devices described above. The edges 15 of the different rollers 11, 12 and 13 play the same role as the punch 42 and exert pressure in the working region 43. As these rollers travel on the blank 1, due to the rotation, tensions of compression are created in region 43, tensions sufficient to cause plastic flow of material from this region. Because of the neighboring thick unworked part attached to the mandrel 5, the material is stopped in the other directions and the material flows only in the plane of rotation. The effect of these limiting constraints is clearly accentuated by making the diameter of the rollers large compared to the radius of the flange 15.
Figure 6 shows, in exaggerated form, the effect on the working region
43, the punch. 42 acting this time the ledge way
15. Note that the geometric shape of region 43 is not symmetrical at all. We can also realize (see figure 8) that the material, on either side of line 45 joi- <EMI ID = 8.1>
no slippage. This means that this asymmetric region
43 is not a definite part of matter, but that it
is a geometric volume that passes through different parts
blank, during the extrusion operation. In addition, the surfaces
contact between rollers and working region 43 are components which will constitute an imperfectly delimited extrusion opening. This characteristic is explored more closely in another part of this study.
The preceding analysis shows that in addition to local extrusion, the invention is characterized by forces which move from
continuously on the part, this movement constituting a scanning operation in a single pass. This results in increased pressure applied to a limited portion of the blank, causing the material to flow out from under the rollers, into the plastic.
axial direction, along the surface of the mandrel 5. Due to the resistance of the support and the cylindrical part of the rollers
11, 12 and 13, the flow can only take place through the opening formed between the outer periphery of each of the rollers and
the surface of the mandrel. This results in the thinning and consequent lengthening of the tubular blank. By locating the extrusion in this way, it does not take place simultaneously over the entire contour of the blank, but is limited to localized parts of the periphery, when the latter pass one after the other under the rollers. However, because of the rapid rotation of the blank, these localized parts are successively and continuously extruded very rapidly one after the other, so that any
the periphery undergoes the extrusion at practically the same time.
As has been said above, the geometric shape of the region of the tube subjected to extrusion is asymmetric. It has also been established that this asymmetric region is not a part
defined of matter, but that it is a geometric volume which
gradually moves through different parts of the blank 1.
This relatively small geometric volume is clamped and / or subjected to very concentrated and / or channeled forces, in all
the points of its outer surface except in one place, which plays
the role of orifice or expulsion opening 30 through which the local extrusion takes place. For reasons of simplification,
all of the material to be worked can be said to have passed through the extruder opening, when subsequent sweeping no longer produces extrusion of the particular volume of material worked. In other words, the asymmetric localized geometric volume and the associated extrusion opening can gradually sweep, circumferentially and axially, the blank material, in accordance with the new process.
As can be seen particularly in Figure 7, this thinning process is carried out by the rollers which move in a main rapid movement practically parallel.
to a surface of the blank 1 - (see arrows 18, 18) and simultaneously following a slower movement in a direction perpendicular to the main movement (see arrows 20,20). A third force comes into play, when the rollers are pushed, following a slower axial movement, in the material of the blank 1, a force (see arrow 19, figures 3 and 7) which is superimposed simultaneously,
to the aforementioned main movement ,. It is also possible, if
as desired, to simultaneously combine the above three movements perpendicular to each other, as long as the asymmetric geometric volume sweep path, with its intensified forces and associated orifice, is an unrepeated smooth path through the blank material. -
The sweep path, created in the present example, can be considered in principle of helical shape, as shown in figure 9. The pitch 47 of the propeller is relatively small because of the rather high peripheral speed of rotation, in comparison. of the axial speed of advance 49 of the workpiece. Experience has shown that the pitch is small enough to
that the adjacent local parts partially overlap during the scan. The exact pitch used depends on the nature and thickness of the blank material, the radius of the rollers, the radius of their edges, and the final thickness as well as the
desired surface finish. However, the pitch between adjacent parts of the scanning path will never be too large, for the suspended reasons, and also because of the axial tensions
exist on the periphery, on either side of the rollers 11,
AT
12 and 13, tensions which can exceed the elastic limit and cause a permanent elongation of the material to be worked.
This should generally be avoided, so as not to have wrinkles or bumps, and the pitch will therefore be chosen so as to maintain these tensions below the elastic limit. However, in certain cases and depending on certain considerations, it may be useful to induce buckling in particular regions. This can be easily obtained by adjusting the tensions just mentioned.
The construction of Fig. 13 is a variation of the new sweeping method, serving to thin a flat plate of ductile material 53. The apparatus may include a carriage 50, provided with rollers 51, rolling in a groove 52. This is performed in a counter-pressure piece 54. In the arrangement shown, a reciprocating movement, which is the equivalent of the rotary movement of the previous example, is carried out by means of the crank 56 and the connecting rod 57. The force 58 is perpendicular to the main movement, and can be applied by any external means (not shown). A suitable device, of conventional shape, should be used to maintain a certain desired distance between the support piece 55 and the roller 51.
The sweep path generated by the rapid back and forth movement will be zig-zag, and the pitch of the sweep should not be constant over the entire width of the swept area, that is, it may be wide and be followed by a relatively fine pitch, so as to produce a variable-pitch scanning array. In any event, the scanning cycles will overlap so as to produce the characteristic scanning effect of the invention and
the tensions generated will be below the elastic limit of the parts subjected to extrusion.
It can be concluded from the above that the plasma flow
tick produced by the passage of the geometric volume of matter
\ scanned at any given time will generate a crystal lattice unlike anything produced by conventional extrusion methods. In addition, this grating will be characteristic of the new sweep extrusion process, so that by examining the photomicrographs, especially of thin parts of the finished product, it will be possible to identify the process along plastic flow lines or lines. networks resulting from the use of the novel scanning method described. By therefore examining the finished product, it will therefore be possible to determine whether it has been manufactured in accordance with the present invention or not, that is to say by sweeping extrusion. The flow pattern will obviously be influenced by the kind of ductile material used, but for a given material this pattern will be fairly regular and can be identified.
In other words, we can point out that it is possible to
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fibrous ture characteristic of the stretching operation. Similarly, the crystal lattice formed by the scanning extrusion can be taken as a witness to establish or identify the process of scanning extrusion of a given part, as opposed to the conventional extrusion method. That is, the new extrusion process generates an identifiable crystal lattice characteristic of scanning a localized volume of material at a given time, and following a continuous path, etc. The identification characteristics of the crystal lattice generated by
the new sweep extrusion process, can be attributed to factors such as the spiral shape of the sweep
and the equipment used; the plastic flow resulting from the scanning of a localized geometric volume which gives the process creep lines of specific characteristic, etc. Therefore, it is permissible to claim a finished product having novel characteristics which may not be obvious.
as a result of occasional inspection, but which, always, can only be due to the sweeping extrusion process described in cic.
In the present description, the term "large reduction"
was applied to the resulting wall thickness of the finished product, and it was used in the sense that the worked blank undergoes very great elongation, under the effect of compressive loads.
It has been established in the drawing technique that a material can be stretched a great deal more without tearing it, if it is subjected to compressive loads perpendicular to the elongation stresses, and experience has shown that extraordinarily high tensile elongations can be achieved without tearing, with a single pass through the new extruder, the decrease in wall thickness being moderate. This is correct; because region 59 is subjected to such ninety degree compressive loads. In addition, the forces applied are concentrated on a limited geometric volume, since they are driven on the blank to be worked. Therefore, the total forces required are much lower than would be required, for equal thinning, with conventional stretching methods.
This will emerge more clearly by referring to the figure
10, which is enlarged and is practically in Figure 3 a little modified. Dn sees better than the geometric extrusion volume
43 is not delimited, on the side of the mandrel, by the surface of the mandrel, but that it is located, inside the metal, between the rim 15 and the mandrel 5. The metal included in the geometric volume 43 can flow plastically, while the metal between the volume 43 and the mandrel 5 deforms under the effect of axial stresses. However, since the hydrostatic pressure is also exerted in the metal 59 between the volume 43 and the mandrel 5, the tensile elongation characteristics of the metal
are greatly enhanced, so that one can obtain
1 tension elongations much greater than foreseeable
with ordinary voltage characteristics.
We will not lose sight of the fact that we have just mentioned two kinds of lengthening; (1) extremely high aspect ratio where
sweep extrusion occurs, described with reference to Figures 7 and 8; (2) a combination of tension extension and extrusion, as described with reference to Figure 10.
Although the sweep aperture is loosely a partially demarcated part of the sweep path, in fact
its entire periphery is integrated practically so as to form a complete orifice. Note also that the blank is more
on a slope, where the sweep begins than the edge of the surface adjacent to the rollers, where the sweep ends (see in particular Figure 7). It is assumed that the reason for these differences in curvature will be understood from reading this description; it will be appreciated that these differences may not be as marked as they are in the enlarged views of the drawings.
By the nature of the new sweep extrusion process, the driving forces required for wall extrudations
very thin need not be disproportionately large and, therefore, there is virtually no limit to the thinning achievable by means of the new sweep extrusion process. These required driving forces are always transmitted
by the thick unworked part of the part, the operation
being done in a single pass. It is obvious that one cannot normally use too thin a blank, because of the danger of deformations and creases. This will not be considered as a limitation of the application of the new process to all kinds of extrusion, but will serve to further differentiate the process from the current operations of spinning, stretching and rolling, which require repeated passes to obtain significant thinning. .
In the embodiments of the invention, it is possible to use for certain kinds of work, instead of the roller device, a roller-like tool 70 (see FIG. 11).
Such a tool has a rounded tip and looks like a primitive form of an embossing tool. It has been found, however, that it is preferable that the roller 70 spins freely on needle bearings. With the simple form tool 70, the part
71 of blank 1 is located in front of the tool in the axial direction,
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of course. This is due to the fact that the part 43 is not contained by the previously described cylindrical part of the rollers 11,
12 and 13.
There is also a part. wound 71 in FIG. 10, but here it may be due to an excessive compression of the region 43 which then extends on either side of the front edge of the roller 12. This excessive compression arises from the fact that the tensions present in region 59 prevent material from flowing freely through extruder port 30. With the large thinning normally sought, region 59 and winding of material does not exist.
Figure 12 gives a more satisfactory construction tool. Here, it is a rod-shaped part terminated by a rounded point symmetrical with respect to the axis 66. The rounded point compresses le.flan 1 so as to form the extrusion opening 30. One can rotate the tool, if desired, so as not to have sliding friction, as in the case of a fixed roller, but instead of rolling friction as in the case of the roller device, which facilitates the extrusion. A hole 66 can deliver pressurized lubricant and / or coolant to the region adjacent to opening 30.
The support piece or mandrel can have a wide variety of shapes, as mentioned above. It is evident that the rollers and the supporting surfaces will preferably be constructed of a material much harder than the material to be worked. Suitably ground and polished very hard tool steel is suitable for working ordinary metals. In addition, the use of needle bearings for the rollers is very interesting in order to obtain a well symmetrical rotation.
Figure 5 shows part of an electronic discharge device comprising a cathode with a support which may be a product of the process of the present invention. The cathode, bearing the assembly reference 60, is of the unipotential type and in the form of a bowl 61 of a suitable base material, heated indirectly by a filament 62. The cathode bowl 61 is mounted on a support 63, the finished product of <EMI ID = 11.1>
will be_sealed. subsequently in a piece of glass 67. The thinned part of the support 63 acts as a heat insulator,
for cathode 60.
It should be noted that in the new sweep extrusion process, the sweep can take other forms such as a planar spiral.
The previous description shows that with the new process there is no loss of volume, and the inside diameter can remain the same over the entire length.
It is clear that if the rollers are to rotate, they do not necessarily have to be driven, by friction,
by the workpiece, but can be trained,
on the contrary, by an external force, with or against
the part subjected to extrusion.
Any suitable ductile material may be suitable for the new process, including metals which are brittle when subjected to severe cold working. Copper, nickel, iron, tantalum, molybdenum, and various alloys, such as "kovar" and chromium steels were used as working materials. We can obviously use other metals as well as plastics and others which can undergo plastic deformation *
Although the method, as described, uses round tube sections slid over a polished round mandrel with outer rollers, it is evident that the invention also applies where one or more rolls are placed in the middle. interior of the tubular part, the support surface being, in this case, the interior wall of a hard cylinder.
CLAIMS.
1.- Cold working process of a body made of ductile material, characterized in that a surface of the body is supported,
pressure is applied to a limited portion of the opposite surface of the body so as to cause plastic flow of a small volume of material, and the opposite surface is swept by means of the pressure exerted, at high speed in one direction and by small advances in another direction, the scanning directions being substantially perpendicular to the direction in which the pressure is applied.