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" PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX PROCEDES ET DISTCOTIIFS
POUR FABRIQUER DES EBAUCHES POUR DES CYLINDRES ETIRES"
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L'invention est relative à un procédé pour fa- briquer une ébauche métallique à partir de laquelle on peut étirer, en profondeur, une pièce cylindrique ; etelle concerne également l'ébauche ainsi obtenue.
L'invention a pour objet.un procédé pour fabri quer une ébauche pour des cylindres étirés, ce procédé consistant à faire agir un poinçon sur une ébauche métallique comportant plusieurs coins, ledit poinçon comportant des parties en retrait, curvilignes et incli- nées, à ses bords latéraux, en regard des côtés de l'ébauche et entre les coins de celle-ci ; à donner, de force, à ladite ébauche une forme à peu près circulai, re avec des parties surélevées réparties le long de ses côtés, en concordance avec les parties en retrait du poinçon.
L'invention a également pour objet un procédé pour fabriquer une ébauche pour des cylindres étirés, ce procédé consistant à confiner une ébauche métallique. sensiblement carrée dans une matrice cylindrique ayant un diamètre légèrement plus grand que la diagonale de l'ébauche; à faire agir sur l'ébauche un poinçon cylin- drique qui s'emboîte exactement dans la matrice, et à donner, de force, à l'ébauche une forme sensiblement' circulaire, correspondant à la forme de la matrice.
L'invention a également pour objet un disposi- tif pour matricer une ébauche métallique, ce dispositif comprenant une matrice, en substance, circulaire et un poinçon, en substance, circulaire qui peut venir stem- botter dans celle-ci, le poinçon comportant plusieurs parties en retrait curviligne et inclinées, sur sa face frontale, en s'étendant vers l'intérieur depuis le bord extérieur de cette face.
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Des cylindres métalliques dont une extrémité est fermée, tels que des douilles de cartouches, sont souvent fabriqués par emboutissage d'une ébauche plate, cet emboutissage étant suivi de plusieurs opérations d'étirage successives par lesquelles on amincit progres- sivement la paroi du cylindre et par lesquelles on rend celui-ci de plus en plus profond jusqu'à ce que le cy- lindre ait la forme voulue et que sa paroi ait l'épais- seur désirée.' Il est évident qu'une telle ébauche de- vrait, en général, avoir une forme circulaire car la sy- métrie du cercle correspond naturellement à la nature symétrique du cylindre obtenue par l'étirage de l'ébau- che.
Par conséquent, la pratique usuelle pour éti- rer en profondeur des cylindres est de partir d'une ébauche métallique circulaire.
L'ébauche métallique circulaire présente, tou- tefois, l'inconvénient que l'estampage ou le découpage d'une ébauche de ce genre dans une grande tôle inévita- blement laisse subsister, en tant que-déchet, une partie appréciable de la matiète aux endroits où les cercles ne se touchent pas. C'est-à-dire, comme chaque cercle (dans les meilleures conditions) 'est tangent aux cercles adjacents en quatre points, la partie qui se trouve en- tre cercles doit obligatoirement être jetée à la fer- raille. Du point de vue géométrique du procédé, 'on peut aisément calculer que le rendement thécrique maximum des cercles obtenus dans une grande tôle est d'environ 78,5 %.
En pratique, les déchets ou chutes sont mêmes plus grands et le rendement pratique de l'estampage des ébauches circulaires hors d'une grande feuille métalli- que est compris entre 60 % et 70 %.
L'invention a pour but de réaliser une ébauche !
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métallique à partir de laquelle un cylindre, étire en profondeur, peut être fabriqué d'une manière satisfai- sante, cette ébauche ne nécessitant pas la mise au rebut d'un grand pourcentage de matière par suite de l'estam- page d'une ébauche circulaire, hors d'une grande tôle rectangulaire.
L'ébauche la plus simple et la plus économique que l'on peut découper hors d'une grande tôle est une ébauche carrée. Alors qu'il est possible d'étirer di- rectement, en profondeur, un cylindre à partir d'une ébauche carrée, les déchets qui résultent des pointes allongées qui doivent être découpées quand le métal se replie sur lui-même au cours des opérations d'emboutis- sage et d'étirage sont tellement importants qu'ils cor- respondent à peu près aux déchets initiaux que l'on ob- tiendrait si une ébauche circulaire était découpée en premier lieu dans la tôle. Par conséquent, quand on part d'une ébauche carrée plutôt que d'une ébauche cir- culaire on ne fait pas une économie appréciable.
On a déjà essayé de comprimer ou de matricer des ébauches carrées de manière à leur donner une forme à peu près circulaire afin que l'ébauche soit adaptée d'une manière plus efficace et plus effective, au pro- cédé d'emboutissage et d'étirage en profondeur. qu'elle doit subir. Les méthodes, en général, n'ont pas permis d'atteindre le but poursuivi car, pendant que l'ébauche carrée est comprimée, des moyens de retenue et de déga- gement n'ont pas été prévus.
L'absence de moyens de retenue aux coins ou angles permet à ceux-ci de se dé- placer radialement vers l'extérieur à une vitesse appro- ximativement égale à celle du mouvement radial des côtés de sorte qu'on obtient une ébauche qui est encore essen- tiellement carrée après le matriçage et qui comporte
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des pointes allongées que l'on doit découper après l'em- boutissage, l'importance de ces pointes étant telle qu'on ne diminue que de très peu les pertes ou chutes.
De même, quand les coins se déplacent radialement vers ltextérieur, la longueur du cote de l'ébauche,augmente et ce coté subit donc une tension qui, à son tour, peut provoquer la déchirure ou le fendillement de l'ébauche.
Ce métal déchiré doit également être découpé ce qui aug- mente encore davantage la quantité de métal perdu.
Un autre but de l'invention est de réaliser un procédé pour obtenir, à partir d'une ébauche métalli, que sensiblement carrée, une ébauche matricée qui puisse d'une manière satisfaisante être étirée en profondeur sous la forme d'un cylindre sans qu'il en résulte des chutes notablement plus grandes que celles qui se pro- duisent quand on se sert d'une ébauche circulaire.
Un autre but de l'invention est de réduire, d'une manière appréciable, la durée du recuit nécessaire avant qu'une ébauche soit soumise à un étirage en pro- fondeur.
Encore un autre but de l'invention est de supprimer l'opération de sphéroïdisation qui demande du temps et qui est généralement nécessaire avant que des ébauches métalliques soient soumises à une opération d'étirage en profondeur.
Afin d'obtenir les avantages résultant de l'usage d'une ébauche circulaire sans qu'il se produise des pertes de métal au cours de l'étirage d'une ébauche carrée, des efforts de compromis ont été faits en utili sant des ébauches polygonales dont le nombre de c8tés est plus grand que quatre. Plus le nombre de côtés est grand, plus on s'approche des avantages obtenus pendant l'étirage d'une ébauche circulaire. Mais, en même.
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temps, les chutes deviennent plus grandes pendant l'es- tampage initial de l'ébauche car il est impossible de découper dans une grande feuille de matière des polygo- nes ayant plus de six côtés sans qu'il se produise une perte de la matière entre les ébauches.
Même'avec des polygones à six cotés, il se produit une chute apprécia- ble'le long des bords de la grande feuille.
Conformément à l'invention, une ébauche carrée est emboutie par un poinçon, de manière telle que l'é- bauche matricée obtenue puisse être étirée, d'une maniè- re satisfaisante, sous la forme d'un cylindre profond, un découpage légèrement supérieur à celui à prévoir dans le cas où l'on se sert d'une ébauche circulaire étant seulement nécessaire. Le procédé selon l'invention con- siste à soumettre l'ébauche à la pression d'un poinçon cylindrique circulaire avec une face frontale compor- tant des parties en retrait réparties sélectivement le long de ses bords afin que toutes les parties de l'ébau- che ne soient pas soumises à la même pression. En par- ticulier, les parties en retrait du poinçon se trouvent sur les côtés de l'ébauche entre les coins de celle-ci.
Par conséquent, alors que les coins de l'ébauche sont soumis à un effort de compression élevé, les bords de l'ébauche, entre les coins, ne subissent aucune pression de ce genre. Il en résulte que le métal des cpins a une tendance à être refoulé périphériquement vers les côtés de l'ébauche ce qui soumet ces côtés à une com- pression. Cette tendance à soumettre les côtés à une compression s'oppose à la tendance naturelle qui est de soumettre les côtés à une tension pendant que le métal, initialement, est refoulé radialement vers l'extérieur aux côtés ou bords de l'ébauche. De cette manière, le fendillement ou le déchirement des bords de l'ébauche
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est visuellement éliminé.
On préfère restreindre le fluage radial aux coins de l'ébauche pendant cette opération de matriçage afin d'obliger le métal qui se trouve aux coins de l'é- baùche à s'écouler latéralement ou périphériquement vers les côtés de l'ébauche.
Alors que l'invention est applicable au matri- çage de n'importe quelle ébauche polygonale, elle est particulièrement utile pour une ébauche carrée car une ébauche de cette forme est généralement celle que l'on peut obtenir le plus économiquement à partir d'une gran- de feuille de matière avec un minimum de déchets ou chute. Par conséquent, les modes de réalisation préfé- rés de l'invention sont décrits ci-dessous à titre d'exemples et en se référant aux dessins ci-annexés, pour le matriçage d'une ébauche carrée.
- La figure 1 montre, en plan et vu vers le bas, un organe de retenue, tel qu'une matrice, dans lequel est logée une ébauche carrée que l'on veut façonner ou matricer conformément à l'invention; - la figure 2 montre, semblablement à la figure 1, l'ébauche après qu'elle a été matricée conformément à l'invention, le poinçon étant enlevé pour montrer l'ébauche; - la figure 3 montre une coupe transversale sui- vant 3-3 figure 2 avec le poinçon en place; - la figure 4 montre une coupe transversale sui- vant 4-4 figure 2 avec le poinçon (coupé) en place; - la figure 5 montre, en perspective, une ébau- che matricée conformément à l'invention;
- la figure 6 montre, en coupe partielle, une des premières opérations pour l'emboutissage de l'ébau- che montrée sur les figures 1 à 4 avant l'étirage en
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profondeur ; - la figure 7 montre, semblablement, une phase ultérieure de cet emboutissage; - la figure 8 montre, en perspective, le cylin. dre pendant une phase intermédiaire, au cours,de l'éti- rage ; - la figure 9 montre le cylindre en une autre phase de l'étirage en profondeur; - les figures 10, 11 et 12 montrent, semblable, ment aux figures 1, 2 et 3, un autre mode de réalisa- tion de l'invention; - la figure 13 montre, d'une manière générale- ment analogue à la figure 4, un troisième mode de réali- sation de l'invention; - la figure 14 montre, semblablement à la fi gure 13, un quatrième mode de réalisation de l'inven- tion ;
- la figure 15 montre, semblablement à la fi- gure 13, un cinquième mode de réalisation de l'inven- tion ; la figure 16 montre, en vue de c8té quelque peu schématique, un poinçon en vue d'illustrer la manié- re suivant laquelle le poinçon a été modifié ou entailla conformément à l'invention; - la figure 17 montre, en perspective, le poinçon vu à angle droit pas rapport à la figure'16; - la figure 18 montre, en vue par dessous, la poinçon avec ses parties en retrait; - la figure 19 montre- la relation entre la face entaillée du poinçon et la pièce carrée que l'on veut matricer; - les figures 20 et 21 montrent, respective- ment en plan et en vue de coté, la pièce carrée,avant
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le matriçage ;
- les figures 22 et 23 montrent, respectivement en plan et en coupe transversale, l'ébauche matricée tout en indiquant certaines dimensions; - la figure 24 montrez-en coupe partielle, l'ébauche ainsi que le poinçon et la. matrice après leur mise en place, tout en indiquant la relation entre l'é- bauche matricée et la face frontale du poinçon; - la figure 25 montre, schématiquement, une pièce carrée avant le matriçage ; - la figure 26 montre, semblablement, la même pièce après qu'elle a été matricée pour former une ébau- che conformément à l'invention.
Les figures 1 à 4 montrent une ébauche ou piè ce métallique 16, de l'orme sensiblement carrée, que l'on veut matricer conformément à l'invention. On fait ob- server, avant tout, que les quatre coins 17 de l'ébau- che 16 sont retenus, pour empêcher le fluage du métal en ces endroits, en logeant l'ébauche l6 dans une matri- ce cylindrique 18 dont le diamètre est, en substance, égal à la diagonale de la pièce carrée 16.
Dans la matrice 18 peut venir s'emboîter un poinçon 19, sensiblement circulaire ou cylindrique,dont la face frontale ou active est sensiblement'plane et' perpendiculaire à l'axe du poinçon excepté qu'elle com- porte quatre parties curvilignes 20, en retrait.
L'ébauche métallique 16 occupe un emplacement tel, dans la matrice 18, que les parties en retrait 20 du poinçon se trouvent directement en regard ou sur l'alignement du milieu des bords latéraux 21 de ltébau- che 16, entre les coins 17. La face frontale du poin- çon'19 et la face du fond de la matrice 18 forment, en- semble, des organes de compression entre lesquels l'ébau.
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che l6 peut être comprimée et matricée conformément à l'invention.
Quand la pression agit sur le poinçon 19, de manière à refouler celui-ci contre l'ébauche 16 logée dans la matrice 18, l'ébauche entière, à l'exception des faces latérales qui se trouvent en regard des parties en retait 20, est soumise à une compression élevée, suffi- sante pour provoquer le fluage du métal. Comme les coins sont empêchés de fluer vers l'extérieur, le métal est obligatoirement contrait de s'écouler périphériquement ou circonférentiellemeni; vers les côtés 21. En même temps, le métal qui se ;rouve aux cotés 21, est refoulé radialement vers l'extérieur et, également, vers le hau à cause de la présence des parties en retrait 20.
Quand une pression prédéterminée est exercée sur l'ébauche ou quand on a donné une épaisseur prédéter- minée à l'ébauche ou quand un écartement prédéterminé est atteint entre les faces actives des deux organes de compression opposés, le matriçage est interrompu et la matrice est ouverte pour permettre l'enlèvement de l'é- bauche matricée.
En ménageant des parties en retrait 20 dans la face active des poinçons 19, en a constaté qu'il est possible d'interrompre le matriçage avant que le mé- tal ait été refoulé jusqu'à être complètement en.contact avec toutes les parties de la matrice 18. Ainsi;'les parties médianes des quatre côtés 21 de l'ébauche 16 restent écartées des parois de la matrice, comme montré en 23 sur la figure 2, de .sorte que l'ébauche finale est généralement circulaire, mais comporte quatre bords par- tiellement rectilignes ou aplatis. C'est-à-dire, les quatre coins initiaux ont la courbure exacte de la ma- trice alors que les bords initialement droits ont une courbure légèrement moindre, comme montré en 23.
La pré-
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sence des intervalles 23 permet que le procédé puisse se faire à une pression maximum notablement moindre que celle qui serait nécessaire si l'on voulait donner au mé. tal une forme exactement semblable à celle de la matrice 18.
Si l'effet de retenue exercé par la matrice 18 sur les coins 17 n'existait pas de même que la compres- sion sélective produite par le poinçon à l'aide des par- ties en retrait 20, on créerait une tension dans les bords 21 qui aurait une tendance à former des déchirures ou crevasses comme indiqué en 24 par des traits inter- rompus sur la figure 2. Cette tension résulterait du fait que chaque côté 21 doit être allongé à partir de sa longueur initiale, c'est-à-dire depuis sa longueur mon- trée sur la figure 1 jusqu'à sa nouvelle longueur mon- trée sur la figure 2. Toutefois, l'effet obtenu selon l'invention élimine cette tension en faisant intervenir une compression, dirigée en sens contraire, par suite du fluage du métal depuis les coins 17 circonférentielle- ment vers les côtés 21.
Ainsi, le compresseur tend à neutraliser la tension et les bords latéraux 21 sont virtuellement exempte de tension.
Après que l'ébauche a été matricée de la maniè- re décrite, elle est emboutie, comme montré sur les fi- gures 6 et 7 et elle est ensuite remise à une;série d'o- pérations successives à l'aide de matrices et de poin- çons. -Par ces opérations, l'épaisseur de la paroi est diminuée progressivement à mesure que le cylindre dévier de plus en plus profond.
Pendant les phases intermédiaires de l'étirage, le cylindre apparaît comme montré en 26 sur la figure 8 qui indique que le bord 27 du cylindre 26, à l'ouvertu- re de celui-ci, est légèrement ondulé ou dentelé. Ceci est un résultat inévitable des facteurs variables qui se
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présentent au cours de l'étirage et, après chaque série de deux ou trois opérations d'étirage, le bord doit être découpé afin de le rendre lisse et perpendiculaire à l'axe du cylindre.
Ceci a lieu avec une machine grignoteuse qui découpe des bouts de métal tout autour du bord comme montré en 28 jusqu'à ce que le bord soit virtuellement lisse et droit, comme indiqué en 29 par des traits in- terrompus. Ce découpage, répété au cours des opérations d'étirage, est nécessaire même si l'on part d'une ébau- che exactement circulaire. On a constaté en pratique qu'une partie étirée, constituée à partir d'une ébauche matricée 16 obtenue par le procédé faisant l'objet de l'invention, n'exige essentiellement pas un découpage plus important que celui qui est nécessaire quand on part d'une ébauche circulaire.
Pendant le matriçage, le fluage périphérique ou circonférentiel, à froid, du métal est facilité'à la fois par la retenue des coins 17 par la matrice 18 et par les parties en retrait 20 du poinçon, ces parties formant des espaces libres dans lesquels le métal peut être refoulé. Comme indiqué plus haut, les parties méaianes des côtés 21 n'atteignent jamais le bord laté- ral ae la matrice.
Pendant le matriçage, les parties en retrait 20 au poinçon 19 procurent l'avantage supplémentaire qu'elles s'opposent progressivement à l'effet de com- pression du poinçon et il en résulte que le matriçage peut se faire avec un effort maximum plus petit que si la face frontale du poinçon était parfaitement plate. l'on seulement les parties en retrait 20 du poinçon 19 empêchent la déchirure ou le fendillement des bords la- téraux 21 de l'ébauche mais les surélévations 22 qui en
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résultent permettent d'obtenir une ébauche finale dans laquelle la même quantité de métal se trouve, en substah ce, dans chaque secteur angulaire.
Par conséquent, les surélévations 22, du point de vue volume, compensent le fait que le métal ne remplit jamais complètement la ma- trice mais laisse subsister des intervalles 23. Il en résulte, lorsque l'ébauche est transformée progressive- ment en un cylindre par étirage comme montré essentiel- lement sur les figures 6 et 7, qu'une quantité égale de matière se trouve toujours périphériquement autour de l'ébauche ce qui simule l'effet d'une ébauche plate et circulaire, et permet que l'irrégularité du bord 27 soit maintenue à un minimum au cours de l'étirage.
Pendant l'emboutissage initial de l'ébauche 16, par laquelle on obtient la forme montrée sur la fi- gure 7, l'épaisseur supplémentaire 31 du métal, aux par- ties médianes des côtés 21, renforce le bord de l'ébau- che d'une manière appréciable et empêche que les parties marginales forment des plis pendant l'emboutissage.
Le nouveau procédé ae matriçage présente un autre avantage par rapport à l'usage d'une simple ébau- che circulaire. Pour l'étirage, en profondeur, de cy- lindres fabriqués à partir d'ébauches constituées en' certains aciers, on a jugé nécessaire'de soumettre le métal, avant l'étirage en profondeur, à un traitement connu sous le nom "sphéroidisation". Ce traitement est nécessaire à cause de l'état perlitique naturel des car- bures dans le métal et il consiste, essentiellement, en un recuit prolongé dont la durée est de l'ordre de 96 heures. La sphéroïdisation, en général, est nécessaire car, si le métal était embouti sans être sphéroidisé, la tendance au fendillement et à la déchirure serait beaucoup plus grande pendant l'emboutissage.
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On a découvert maintenant que le matriçage selon l'invention produit le travail à froid du métal à un degré tel que, lorsqu'il est suivi d'un recuit très court (de une ou deux heures), il en résulte un état interne à peu près équivalent à la sphéroïdisation. Cet te structure métallurgique équivalente, bien qu'elle ne corresponde pas à une sphéroidisation vraie, permet à l'ébauche d'être étirée en profondeur virtuellement avec les mêmes résultats satisfaisants que lorsqu'on a re- cours à la sphéroïdisation. En général, on effectue le recuit, associé au procédé en question, à une températu- re un peu supérieure à celle du traitement usuel de re- cuit ou de sphérmidisation et, comme dit plus haut, il est beaucoup plus court.
Avec certains métaux, on a constaté qu'il es. satisfaisant de supprimer les parties en retrait dans la poinçon et d'avoir recours uniquement à la retenue des coins pendant l'opération de compression ou de matriça- ge. Ceci est montré sur la figure 10, pour laquelle une ébauche carrée 16'est placée dans une matrice-de retenue 18' et est soumise à une pression à l'aide d'un poinçon 19t dont la face frontale ou utile est plate ou sans parties en retrait. L'ébauche obtenue est mon- trée sur la figure 11, le métal provenant des coins 17' étant refoulé circonférentiellement depuis les coins dans les espaces libres de la matrice 18' san que des parties en retrait du poinçon aident à se refoulement.
Il n'est pas nécessaire que les parties en re- trait se trouvent sur le poinçon 19. Si on le désire, elles peuvent être prévues sur la face interne du fond de la matrice comme visible sur la figure 13. Celle-ci montre une variante additionnelle suivant laquelle la matrice est montrée comme étant simplement un organe 30
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dans lequel est ménagée une cavité cylindrique 18".
Dans le fond de la cavité se trouve la face inférieure active 32 de la matrice et dans la partie supérieure de la.cavité est logée le poinçon mobile 19". On voit qur la figure 13 'que les parties en retrait 20" sont formées à la périphérie du fond 32. Pour la variante de la fi- gure 13, le poinçon 19" et/ou l'organe 32 peuvent être déplacés suivant un mouvement alternatif par rapport à l'organe 30 en vue de comprimer l'ébauche 16 qui doit être matricée conformément à l'invention.
Si on le désire, des parties en retrait peu- vent être formées sur les deux organes de compression supérieur et inférieur, comme montré sur la figure 14 sur laquelle on voit que l'organe supérieur 19'" et l'organe inférieur 32' comportent tous deux des parties en retrait 20"' qui sont en regard les unes des autres de manière à former des parties périphériques 22 en saillie sur les faces opposées de l'ébauche matricée obtenue 16.
Une autre caractéristique de l'invention est que l'opération de matriçage peut être aisément incorpo- rée dans l'opération de préemboutissage usuelle par la- quelle on donne à l'ébauche une légère courbure initiale pour qu'elle ait la forme en cuvette montré sur la fi- gure 6. Un dispositif de ce genre est montré sur la fi- gure 15 pour laquelle les faces de compression ont res- pectivement et en général une forme incurvée et une for- me bombée. Le poinçon 19"' comporte une face convexe 33 qui correspond à une face concave 34 prévue au fond de l'organe de matriçage 30'. Comme pour les variantes précédentes, une de ces faces, dans ce cas la face 33, comporte des parties périphériques en retrait 30"".
Il est évident, di on le désire, que les parties en retrait
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20"" pourraient être formées sur la face concave 34 ou sur les deux faces 34 et 33. De même, l'une ou l'autre de ces deux faces ou les deux pourraient être rendues mobiles, comme montré sur la figure 13.
Sur la figure 15 les deux faces curvilignes 33 et 34 sont montrées comme ayant une forme générale sphérique. Si on le 'désire, ces faces peuvent être pla- tes au centre et coniques à leurs bords de manière à former un tronc de cône ce qui présente également l'avan- tage de former, par matriage, une ébauche en forme de cuvette.
Un mode de réalisation spécifique de l'inven- tion a été réalisé avec les paramètres suivants.
Les parties en retrait 20 du poinçon sont constituées comme montré schématiquement sur les figu- res 16, 17 et 18. La face frontale du poinçon 19 est inclinée par rapport à l'axe d'un tour à profiler ou d'une machine à meuler suivant un angle a e les quatre bords de la face sont taillées à la meule 41 suivant un rayon R. Le moulage est continué jusqu'à ce que la profondeur de la partie en retrait, au bord extérieur de la face du poinçon, ait une valeur prédéterminée F.
La corde de la partie en retrait est alors égale à C et l'étendue interne de cette partie en retrait est S.
Le diamètre de la face du poinçon est D et l'écartement interne de deux parties diamétralement opposées est E.
Pour un exemple spécifique on a adopté les dimensions suivantes :D = 19 cm; R = 48,25 cm : F = 4 cm A = 5 ,34' C = 10,15 cm; S = 3,9 cm ; E = 11,15 cm.
Comme visible sur la figure 19, quand ce poinçon est utilisé conformément à l'invention pour le matriçage d'une ébauche carrée, on provoque le fluage vers l'extérieur du métal de manière telle qu'il occu-
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pe, en général, la position montrée en 16a sur la figu- re 19. Comme expliqué plus haut, le fluage vers l'exté- rieur du métal, aux quatre côtés 21 de l'ébauche 16, est moins forcé à cause de l'existence des parties en re- trait 20 du poinçon. Alors que" le métal, au milieu des côtés 21, est refoulé radialement vers l'extérieur commq montré par la flèche 42, le métal est refoulé également, dans le sens circonférentiel, depuis les coins, comme montré par la flèche 43.
Une ébauche carrée 16, montrée sur les figures 20 et 21, a une diagonale C et une épaisseur T. Elle est sollicitée par le poinçon 19 afin qu'on obtienne une ébauche matricée, montrée sur les figures 22 et 23. Le plus grand diamètre G de l'ébauche matricée obtenue, montrée sur la figure 22, est en substance égal à la diagonale G de l'ébauche carrée initiale, montrée sur la figure 20 comme on pouvait s'y attendre. Le diamètre le plus petit est désigné par H. L'ébauche est matri- cée jusqu'à ce qu'on obtienne une épaisseur M au centre et sur la plus grande partie de l'étendue de l'ébauche.
En réalité, l'opération est poursuivie jusqu'$ ce qu'un effort prédéterminé, exprimé en tonnes, soit exercé sur le poinçon et-on constate alors que l'épaisseur M a été atteinte. La crête de chacune des surélévations ou saillies, au bord de celles-ci, a une épaisseur de L.
Le raccord entre une surélévation 22 et la partie cen- trale de l'ébauche matricée ne forme pas une ligne nette mais est formée plut8t sur un rayon, comme visible en 44. Ceci résulte du fait qu'au cours du matriàage, le fluage du métal ne fait sur une largeur considérable de la matière qui vient en contact successivement avec la ligne de jonction correspondante du poinçon au lieu qu'une ligne du poinçon vienne en contact avec une seule
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ligne ou partie de l'ébauche, comme expliqué plus en détail à l'aide de la figure 24.
On a constaté que la distance N entre les points initiaux des surélévations appartenait plutôt à une gamme au lieu d'avoir une va- leur unique,.à cause de ce rayon en 44. Un poinçon 19 ayant les paramètres indiqués plus haut, agit sur une ébauche 16, montrée sur les figures 22 et 23, avec un effort compris entre 280 et 290 tonnes et on obtient les paramètres suivants pour l'ébauche : G = 19,05 cm; T = 2,05 cm ; M = 1,35 cm ; N = 11,2 à 11,8 cm ; G = 18,4 à 18,6 cm ; L =-1,5 cm.
Du point de vue théorique, on peut aisément calculer que si l'ébauche a été matricée jusqu'à un point ou M = 1,3 cm le métal dans les surélévations 22 remplit exactement les interstices 23. On a constaté, en pratique, que lorsque le matriçage est effectué jus- qu'à ce point extrême, il se trouve une quantité de mé- tal un peu excessive dans les surélévations 22 en ce qui concerne un étirage subséquent satisfaisant. En outre, pour effectuer le matriçage jusqu'µ ce degré, il est nécessaire de faire intervenir un effort beaucoup plus grand et'hors de proportion que celui de 290 tonnes uti- lisé pour la mise en oeuvre préférée de l'invention..'De cette manière on soumet le poinçon à des efforts exces- sifs et on risque de l'abîmer.
On a constaté, en pratique, que la mise en oeuvre de l'invention, telle que décrite plus haut, per- met de réalser 8-tune manière satisfaisante l'objet es- sentiel de l'invention qui consiste à fabriquer une ébau- che matricée contenant, en substance, la même quantité de métal dans un secteur angulaire quelconque de sa sur- face.
La figure 24 montre, à plus grande échelle et
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en coupe partielle, la relation existant entre l'ébauche
16, le poinçon 19 et la matrice 18 à la fin du matriça- ge. Il est à noter que la surface de la 'surélévation 22 s'est écartée de la face frontale du poinçon 19, plus @artieulièrement de la face de ia partie en retrait 20 du poinçon. Cet écartement ne se fait pas vers le bas pais plut8t vers l'extérieur, comme indiqué par la flè- che 46 et est attribuable au fluage vers l'extérieur du
Métal au cours du matriçage.
Les paramètres-indiqués plus haut sont utili- sés de pair avec un acier pour douilles de cartouches, portant le n C 1030 de l'American Iron and Steel Insti. tute, cet acier également connu sous la désignation F.S. 1030. Cet acier est conforme à la U.S.Army Speci- fication Mil-S-3289 excepté qu'il n'a pas été sphéroldi- se. En d'autres mots, cet acier a simplement été lami- né à chaud. Comme expliqué plus haut, on a constaté, conformément à l'invention, que la sphéroidisation n'est pas nécessaire pour des ébauches en acier, matricées selon l'invention. Un recuit après matriçage a été jugé nécessaire avant l'étirage, mais ce recuit doit se fai- re même si l'on utilise du métal sphéroidisé.
Pour l'invention, la différence principale est qu'au lieu' de recuire comme à l'ordinaire à environ 650 après le ma- triçage comme dans le cas du métal sphéroïdisé, l'ébau- che matricée est recuite à environ 720 dans le cas du métal non sphéroidisé utilisé selon l'invention. Dans chaque cas, une période de recuit de 1 1/2 heures est adoptée. De cette manière, la sphéroidisation est com- plètement supprimée d'où résultent des économies.
L'acier AISI utilisé contient les constituants suivants en plus du fer de base carbone = 0,25 à 0,35 %; man- ganèse = 0,6 à 0,9 %; phosphate = 0,04 % au maximum;
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soufre = 0,45% au maximum; silicium = 0,1% au maximum.
Afin de mieux comprendre le dessin du fluage du métal par l'effet de la pression exercée par le poin- çon 19, une ébauche carrée 16 analogue à celle des figu- res 20 et 21,. est munie de lignés de la manière indiquée sur la figure 25. Une moitié de l'ébauche comporte des lignes orthogonales 48'et l'autre moitié porte des cour- bes 49. Sur la figure 25 le cercle en traits interrom- pus représente la matrice 18 dans laquelle l'ébauche 16 est placée.
Comme montré sur. la figure 26, le graphique après le matriçage montre que le fluage du métal dans l'intervalle 23 de la matrice se fait non seulement dans le sens radial vers l'extérieur depuis les côtés, comme indiqué par la flèche 51 mais aussi périphériquement ou circonférentiellement depuis les coins de l'ébauche carrée, comme indiqué par la flèche 52. Ceci est éga- lement montré en 53 par la déformation des rectangles à proximité des coins du carré. omme il va de soi et comme il résulte déjà de.ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation denses diverses parties;.ayant plus spé- cialement été indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.
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