FR2474908A1 - Procede et dispositif d'extrusion en chambre fermee pour configurer une tige en metal en une piece en forme de tulipe - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE PIECE EN METAL EN FORME DE TULIPE POUR UN JOINT UNIVERSEL HOMOCINETIQUE DU TYPE A TROIS SORTIES, QUI EST FABRIQUEE PAR L'EXTRUSION EN CHAMBRE FERMEE ET EN SEUL STADE D'UNE TIGE CYLINDRIQUE EN METAL. SELON L'INVENTION, LA TIGE EN METAL 80 EST INSEREE DANS DEUX MATRICES EN ENGAGEMENT FACE A FACE 30, 40 POUR FAIRE SAILLIE DANS UN ESPACE DEFINI DANS LES MATRICES, ET ELLE EST AXIALEMENT PRESSEE CONTRE UNE SURFACE IMPRIMEE 45 POUR PROVOQUER SA FENTE GRADUELLE ET CONTINUE EN TROIS PARTIES EN FORME DE BRANCHES, FORCEES DANS TROIS CHAMBRES 49 AGENCEES ET CONFIGUREES POUR CORRESPONDRE AUX TROIS BRAS EN FORME DE PETALE DE LA PIECE. LES PARTIES EN BRANCHES DU METAL SONT EXTRUDEES DANS LES TROIS CHAMBRES DANS DES DIRECTIONS PARALLELES A CELLE DE LA FORCE DE PRESSION EXERCEE SUR LA TIGE EN METAL, AVEC APPLICATION CONTINUE D'UNE CONTRE-PRESSION AUX PARTIES EN EXTRUSION DU METAL POUR CONFIGURER LES EXTREMITES DES BRAS PENDANT LE PROCESSUS D'EXTRUSION. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A L'INDUSTRIE AUTOMOBILE.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'une pièce

en métal ayant trois bras en forme de pétale s'étendant d'une extrémité d'un cylindre solide, comme un composant en forme de tulipe d'un joint universel homocinétique du type à trois sorties dans un arbre d'entrainement d'automobile, par une extrusion en chambre fermée d'une tige cylindrique ainsi qu'à un dispositif

pour accomplir ce procédé d'extrusion en chambre fermée.

Dans les joints universels homocinétiques du type à trois sorties pour arbresd'entrainement d'automobiles qui sont princ.pi.-lment employés dans des véhicules à

traction avant et à moteur à l'avant, un composant im-

portant servant de sorte d'étrier est une pièce en forme de tulipe qui a trois dents ou bras en forme de pétale

qui s'étend d'une extrémité d'un cylindre solide en agence-

ment circonférentiellement équidistant. Dans une partie formant base, les trois bras s'étendent de façon oblique vers l'extérieur par rapport à l'axe central du cylindre

solide ou plein, mais dans la partie restante, ils s'éten-

dent parallèlement à l'axe central de ce cylindre. La partie s'étendant aialement de chaque bras a la forme d'une partie d'Ane paroi cylindrique et sa largeur est plus grande que la partie de base. Le matériau de cette pièce en forme de tulipe est un acier à forte résistance à la traction tel qu'un acier au chrome-molybdène. Du fait de la configuration générale compliquée et de la différence de largeur et par conséquent d'aire en coupe entre la partie de base et la partie s'étendant axialement de chaque bras, cette pièce en forme de tulipe peut difficilement

être fabriquée par un procédé habituel de forgeage.

Habituellement, la pièce en forme de tulipe est fabri-

quée en configurant d'abord une plaque en métal en une forme grossière en cloche, par forgeage à chaud et ensuite en coupant trois fentes axialement allongées dans la paroi cylindrique de la pièce en forme de cloche, à des distances circonférentiellement égales au moyen d'une fraise, par exemple comme cela est révélé dans le brevet US No 3 805 653. Cependant, ce procédé prend du temps et

occasionne une perte considérable de matériau. -

Dans la publication du brevet japonais n0 54(1979) -

81150 est proposée la fabrication de la pièce en forme de tulipe par les étapes de former initialement trois gorges axiales sur le pourtour d'un matériau cylindrique au moyen d'une machine à extrusion pourvue de pièces d'insertion de

matrice pour la formation de gorges, puis d'usiner l'inté-

rieur du cylindre à gorges afin d'obtenir une pièce grossièrement en forme de tulipe et d'usiner enfin les surfaces externes et les bouts des trois bras. Ce processus nécessite de nombreuses opérations d'usinage avec une perte considérable de matériau et on ne peut s'attendre à ce

qu'il amène une amélioration appréciable de productivité.

Par ailleurs, les opérations répétées d'usinage peuvent éventuellement être néfastes à la résistance physique du

produit fini.

Dans le brevet britannique nO 1 474 876 est proposée la fabrication de la pièce en forme de tulipe par un processus de forgeage à la matrice en plusieurs stades utilisant des matrices de formesdifférentes auxstades

respectifs,complété d'une étape relativement simple d'usina-

ge. Bien qu'il y ait une réduction de la perte du matériau,

ce processus est encore faible par le taux de production.

Entre temps, on a proposé de fabriquer des pièces en métal de forme relativement compliquée par une sorte de processus de forgeage à la matrice, o une partie d'un matériau cylindrique est extrudéedans une chambre fermée de forme allongée définie dans un ensemble de deux blocs, par exemple dans la demande de modèle d'utilité au Japon NO 43(1968) 30038. Cependant, on pense qu'il est assez difficile de fabriquer la pièce en forme de tulipe ci-dessus

décrite par ce procédé de forgeage-extrusion.

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une pièce en métal en forme de tulipe ayant trois bras en forme de pétaleagencés circonférentiellement et espacés à des intervalles angulaires égaux, comme un composant d'étrier d'un joint universel homocinétique à trois sorties,àpartir d'une tige pleine d'un métal par une technique d'extrusion en chambre fermée, ce procédé étant accompli simplement en un seul stade, et pouvant donner un produit de forme précise et sans défaut pratiquement sans perte de matériau, Plus particulièrement, les trois bras de la pièce en métal fabriquée par ce procédé s'étendent d'une extrémité d'un cylindre plein obliquement vers l'extérieur par rapport à l'axe longitudinal du cylindre à leur partie de base, et parallèlement à cet

axe longitudinal dans la partie restante.

La présente invention a pour autre objet un dispositif pour accomplir un procédé d'extrusion en chambre fermée

selon l'invention.

Dans le procédé de fabrication selon l'invention, on utilise deux matrices en engagement face à face et fermement serré. Une tige cylindrique et solide ou pleine en un métal pouvant être forgé, est insérée dans un trou de guidage formé dans la première matrice pour permettre à la tige de faire longitudinalement saillie dans un espace central défini dans les matrices en engagement jusqu'à ce qu'une extrémité de la tige fasse impact contre une impression formée sur une surface de la seconde matrice. Alors, une force de compression est exercée sur la tige à partir de son autre extrémité en utilisant un poinçon inséré dans le trou de guidage pour presser axialement la tige contre l'impression afin de forcer ainsi la tige à se fendre graduellement et continuellement en trois parties en branches qui s'étendent de façon oblique vers l'extérieur par rapport à l'axe de la tige et sont circonférentiellement espacées à des intervalles angulaires et égaux. La force de compression axiale exercée sur la tige partiellement fendue continue pour extruder ainsi les trois parties en branches respectivement, dans trois chambres qui sont

définies dans la seconde matrice en un agencement circon-

férentiel à des intervalles angulaires égaux et rejoignent

l'espace central.Chacune de ces trois chambres s'étend-

parallèlement à l'axe longitudinal du trou de guidage ci-dessus mentionné, et en conséquence, à la direction de pression surJa tige en métal, et se conforme, en coupe transversale, à la partie s'étendant axialement de chaque bras de la pièce en métal en forme de tulipe à fabriquer. Dans les trois chambres est inséré, à partir de l'extrémité non engagée de la matrice, un contre-poinçon ayant trois branches allongées qui sont agencées circonférentiellement et espacées à desintervalles angulaires égaux et configurées de façon à s'adapter en coulissant dans les trois chambres, respectivement. Le contre-poinçon inséré est maintenu en une position prédéterminée en y exerçant une contre-pression, tandis que la force de compression axiale est toujours exercée sur la tige partiellement fendue jusqu'à ce que le métal fendu et déformé remplisse totalement l'espace central et les trois chambres dans les matrices en engagement etvienne en contact avec les extrémités insérées des branches respectives du contre-poinçon. Ensuite, la force de compression axiale continue à être exercée sur la tige partiellement fendue, tandis que l'on continue à exercer une contre-pression sur le contre-poinçon, pour encore extruder le-métal dans les trois chambres et forcer le contre-poinçon à se retirer graduellement de la position prédéterminée contre la contre- pression, jusqu'à ce.que le métal extrudé dans les trois chambres dans une direction parallèle à la direction de pression atteigne une longueur prédéterminée. Ce procédé comprend plusieurs étapes comme on l'a indiqué ci-dessus, mais en réalité toutes les étapes sont accomplies en continu et presque simultanément et cela peut être accompli en un temps très court, comme environ secondes, sans devoir séparer les deux matrices ou modifier les poinçons avant de sortir la pièce métallique configurée. Par conséquent, ce procédé est un vrai processus en un seul stade permettant la production industrielle des

pièces métalliques en forme de tulipe à un taux remarqua-

blement amélioré de production. Par ailleurs, ce procédé amène une forte réduction du prix du matériau parce que ce procédé ne contient aucun fraisage ou autre sorte

d'opération de coupe et par conséquent, il n'est pas néces-

saire de prévoir, sur le matériau de départ, des tolérances de finissage. Par ailleurs, il est possible de fabriquer les pièces métalliques en forme de tulipe à une précision suffisamment élevée même si les bras de ces pièces métalliques en forme de tulipe ont un rapport de refoulement considérablement important (le rapport de l'aire en coupe transversale dans la partie formant étrier à celle à la partie formant ba2e), il est donc peu nécessaire de soumettre

les pièces extrudées à tune opération d'ébavurage.

Essentiellement, un dispositif d'extrusion en chambre fermée selon l'invention est une combinaison des première et seconde matrices et du contre-poinçon ci-dessus mentionnés dans le procédé de fabrication. La machine de pression et le poinçon pour presser le matériau en forme de tige sont

de type traditionnel. Les configurations les plus préféra-

bles des éléments respectifs du dispositif sont telles

que décrites ci-après en se référant aux dessins.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaitront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d 'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure -i est une vue en perspective d'une pièce en forme de tulipe d'un joint universel homocinétique du type à trois sorties fabriquée par un procédé selon l'invention; - les figures 2 et 3 montrent la pièce en forme de tulipe de la figure 1, en vue en plan de dessus et en vue en élévation, respectivement; - la figure 4 est une vue en coupe faite suivant la ligne 4-4 de la figure 2; - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif d'extrusion en chambre fermée selon l'invention; - les figures 6 et 7 sont des vues en perspective de matrices inférieure et supérieure respectivement, incorporées dans le dispositif de la figure 5; - la figure 8 montre la configuration interne de la matrice supérieure de la figure 7 en vue en perspective - la figure 9 est une vue en perspective d'un poinçon à utiliser avec la matrice inférieure de la figure 6;

- la figure 10 est une vue en perspective d'un contre-

poinçon à utiliser avec la matrice supérieure de la figure 7; - les figures 11(A) à 11(C) illustrent un processus de mise en forme d'une tige cylindrique en pièce en forme de tulipe de la figure 1 par un procédé selon l'invention en utilsant le dispositif de la figure 5; - les figures 12(A) à 12(F) illustrent le processus de déformation d'une tige cylindrique en pièce en forme de tulipe de la figure 1 pendant un cycle d'une opération d'extrusion en chambre fermée selon l'invention; - la figure 13 est une vue en coupe transversale d'une pièce en forme de tulipe ressemblant à celle de la figure 1, mais fabriquée par un procédé ne faisant pas partie du cadre de l'invention; - la figure 14 est une vue en perspective d'un bras en forme de pétale de la pièce en forme de tulipe de la figure 13; - la figure 15 est une vue en coupe transversale de la pièce en forme de tulipe de la figure 1; - la figure 16 est une vue en perspective d'un bras de la pièce de la figure 1; - Jafigure 17 montre la coulée du métal dans une partie formant bras de la pièce en forme de tulipe de la figure 1; et - la figure 18 montre la coulée du métal dans une

partie formant bras d'une pièce en forme de tulipe légère-

ment différente, par sa conception, de la pièce de la

figure 1.

Les figures 1 à 4 montrent une pièce en forme de tulipe comme composant d'un joint universel homocinétique du type à trois sorties pour un arbre d'entraInement de véhicule automobile. Actuellement, c'est l'exemple le plus important des pièces en métal en forme de tulipe que l'on peut fabriquer par un procédé d'extrusion en chambre fermée selon

1 'invention.

La pièce en forme de tulipe illustrée présente une partie d'arbre 10 sous forme d'un cylindre solide ou plein d'un diamètre relativement petit et une partie formant fourche ou étrier 12 ayant trois bras 20 en forme de pétale qui s'étendent généralement vers le haut à partir de l'extrémité supérieure de la partie 10. Les trois bras 20 sont circonférentiellement espacés à des intervalles égaux de 1200. Dans la partie formant base, chaque bras 20 s'étend obliquement vers l'extérieur par rapport à l'axe longitudinal Z de l'arbre 10 pour avoir une surface conique 21 divergeant vers le haut sur le côté externe. La partie restante de chaque bras 20 s'étend vers le haut parallèlement à l'axe Z et a la forme d'une partie d'un cylindre creux (imagiaixe)coaxial à la partie 10. En conséquence, chaque bras 20 a une surface externe cylindrique 22 d'un rayon bien

plus grand que la partie 10 et une surface interne cylindri-

que 23 ayant également un rayon plus grand que l'arbre 10.

Dans les directions circonférentielles, chaque bras 20 se termine par deux surfaces plates 24 et 25, toutes deux parallèles à l'axe Z, ainsi les faces latérales 24 et 25 en vis-à-vis de deux bras adjacents 20 sont parallèles l'une à l'autre. Dans la partie de base conique des bras 20, les deux surfaces latérales en vis-à-vis 24 et 25 sont interconnectées par une surface arquée 26. Comme on peut le voir sur la figure 2, la largeur horizontale dechaque

bras 20 devient plus faible dans la partie de base s'éten-

dant obliquement.Comme les trois bras 20 sont tous de forme et dimensions identiques et agencés symétriquement par rapport à l'axe central Z. la pièce en forme de tulipe peut être considérée comme ayant trois fentes verticales

identiques 29 découpées dans une paroi cylindrique imaginaire.

L'extrémité supérieure de chaque bras 20 est une surface plate 27 intersectant perpendiculairement les surfaces latérales plates 24, 25 et la surface cylindrique interne 23. La surface externe cylindrique 22 de chaque bras 20 ne s'étend pas jusqu'à la face extrême supérieure 27, mais une surface conique 28 convergeant vers le haut est placée entre la surface externe cylindrique 22 et la surface extrême supérieure horizontale 27, ainsi la partie 12 formant fourche ou étrier de cette pièce en forme de tulipe

semble être chanfreinée le long de ses bords circonféren-

tiels sur le côté externe.

La figure 5 montre un dispositif d'extrusion en chambre fermée selon l'invention. La partie principale de ce dispositif se compose d'une première matrice ou matrice inférieure 3Od'une seconde matrice ou matrice supérieure

, d'un poinçon 60 et d'un contre-poinçon 70. Les -

détails de ces éléments 30, 40, 60 et 70 pour la fabrica-

tion de la pièce en forme de tulipe de la figure 1 seront mieux décritsciaprès. La matrice inférieure 30 est généralement cylindrique et elle est ajustée à retrait dans un anneau 32 monté solidement sur une plaque 54 d'une presse à forger (non représentée). La matrice supérieure est ajustée à retrait dans un anneau 42 qui est fixé à une plaque supérieure 56 fixée à un bélier principal (non représenté) de la presse de façon que les deux matrices 30 et 40 aient un axe vertical commun L. Au centre de la matriceinférieure 30 est prévu un trou cylindrique de guidage 33 dans lequel peut être inséré

le poinçon 60 à partir du côté inférieur de la matrice 30.

La matrice supérieure 40 comporte trois ouvertures vertica-

les (que l'on peut voir sur les figures 7 et 8), et trois

branches 74 (représentéessur la figure 10) du contre-

poinçon 70 peuvent être insérées coulissantes vers-le

bas dans les trois ouvertures. Quand les deux matrices 30-

et 40 sont coaxialement en engagement en utilisant des

évidements de la matrice inférieure 30 et es protubé-

rances correspondantes 48 de la matrice supérieure 40, il se forme une cavité 50 joignant le trou de guidage 33 de la matrice inférieure 30 et les ouvertures ci-dessus mentionnées de la matrice supérieure 40. En P est indiqué le plan de séparation entre les deux matrices 30 et 40 en engagement. La presse a un sous-bélier (non représenté) pour pousser le poinçon 60 et un autre sous-bélier (non

représenté) pour appliquer une contre-charge ou contre-

pression au contre-poinçcn 70. Le poinon 60 et le contre-

poinçon 70 sont reliés auz:sous-béliersrespecti' par une tige de poussée (non représentée) et peuvent être déplacés individuellement. En 58 est indiqué un ressort de compression pour aider au recul du contre-poinçon 70 inséré

dans la matrice supérieure 40.

En se référant à la figure 6, le trou cylindrique de guidage 33 dans la matrice inférieure 30 diverge à sa

partie extrême supérieure pour former un évidement tronco-

nique 35 au centre d'une face extrême supérieure plate et circulaire 34 de la matrice 50. En conséquence, la face extrême supérieure initialement circulaire 34 devient une surface annulaire. Par ailleurs, trois gorges radiales 36 sont formées dans la surface annulaire 34 à des intervalles angulaires et égaux. Sur le côté radialement externe, cas gorges 36 se terminent sur une circonférence 37 dont le diamètre est en accord avec le diamètre externe maximum de la partie 12 de la pièce en forme de tulipe à fabriquer. Les gorges 36 s'étendent radialement vers l'intérieur afin d'interrompre partiellement la face de paroi tronconique de l'évidement 35. En coupe verticale transversalement à l'axe longitudinal de chaque gorge 36, chaque gorge est rectangulaire dans une région supérieure

et semi-circulaire en son fond.

En se référant aux figures 7 et 8, la matrice supérieure a unlm cylindre plein 43 qui s'étend verticalement au centre de cette matrice cylindrique pour laisser un espace

annulaire en coupe transversale autour de ce cylindre 43.

La face extrême inférieure 45 du cylindre 43 peuttre à fleur avec une face extrême inférieure annulaire 44 de la matrice 40, mais de préférence, elle est légèrement en dessous de la surface annulaire 44. Le diamètre du cylindre 43 détermine le diamètre des surfaces internes cylindriques 23 de la pièce en forme de tulipe de la figure 1, tandis que le diamètre externe de l'espace annulaire détermine le diamètre des surfaces cylindriques externes 22 de la pièce en forme de tulipe et est en accord avec le diamètre de la circonférence 37 dans la matrice inférieure 3G. Par ailleurs, trois parois 46 s'étendent radialement de la surface périphérique du cylindre 43 à des intervales angulaires égaux afin que l'espace autour du cylindre 43

soit séparé en trois chambres 49 ayant des coupes transver-

sales en secteur. Chacune de ces parois radiales 46 a deux surfaces verticales et parallèles 47. Les trois parois 46 font saillie de l'extrémité inférieure de la matrice supérieure 40, et une partie extrême inférieure 48 de chaque paroi 46 a la forme d'un semi-cylindre convexe vers le bas. La matrice supérieure 40 engage totalement la matrice inférieure 30 quand les parties extrêmes inférieures en saillie 48 des trois parois s'adaptent respectivement dans les trois gorges 36 de la matrice inférieure 30 jusqu'à ce que la face extrême inférieure 44 de la matrice supérieure vienne en proche contact avec

la face extrême supérieure 34 de la matrice inférieure -0.

L'épaisseur de chaque paroi radiale 46 donnée oar la distance entre les deux surfaces parallèles 47 de chaque paroi 46 détermine la largeur horizontale de chaque espace 29 en forme de fente de la pièce en forme de tulipe. La face extrême inférieure 45 du cylindre central czporte une impression appropriée pour forcer une tige en métal cylindrique insérée dans le trou de guidage 5_ de la matrice inférieure 30, presséeaxiaiement cntre cente face extrême 45,à se fendre en trois branches den:icues

ô et équi-angulairement espacées. Les cotés ra_ aeer.

internes des parties semi-cylindriques 73 des parels radiales 46 sont reliés à l'impression à la -ace extrmre

centrale 45 par des surfaces courbées.

Comme on peut le voir sur la figure 9, le poinçon 60 est principalement un simple cylindre plein 64 s'adaptant c oulissant dans le trou de guidage cylindrique 33 de la matrice inférieure 30. A une extrémité, le poinçon 60

comporte une bride 62 avec laquelle la tige de poussée ci-

dessus mentionnée de la presse vient en contact.

La figure 10 montre les détails du contre-poinçon 70.

Son extrémité supérieure a la forme d'une bride 72 pour contacter une tige de poussée de la presse, et trois branches 74 s'étendent de la bride 72 verticalement, vers le bas. Ces branches 74 sont agencées circonférentiellement espacées à des intervalles égaux de 1200 selon les trois chambres 49 de la matrice supérieure 40. Les dimensions et la forme en coupe transversale des branches 74 sont telles que ces trois branches 74 s'adaptent coulissantes dans les trois chambres 49, respectivement. Sur le côté radialement interne, l'extrémité inférieure de chaque

branche 74 est chanfreinée afin d'avoir une surface tronco-

nique 75 pour former la surface tronconique 28 de chaque bras 20 de la pièce en métal en forme de tulipe de la figure 1. Le contre-poinçon 70 est formé pour avoir une longueur suffisante pour -^hasser la pièce métallique en

forme de la matrice supérieure dégagée 40.

Comme matériau pour les matrices inférieure et supérieure 30, 40, le poinçon 60 et le contre-poinçon 70, il est souhaitable d'utiliser un acier à outils très solide et très dur comme de l'acier à outils rapide contenant

du chrome, du molybdène, du tungstène et du vanadium.

Exemple

Une pièce métallique en forme de tulipe ayant la con-

figuration des figures 1 à 4 a été fabriquée à la façon qui suit en utilisant le dispositif illustré sur les figures 5 à 10. Les dimensions majeures de la pièce en forme de tulipe étaient les suivantes: longueur totale: 80 mm diamètre externe de la partie formant fourche: 63,5 mm longueur de chaque bras (H sur la figure 4): 35 mm largeur de chaque bras (W sur la figure 2): 38 mm Le matériau était un acier de cémentation au crome"molybdème ayart la fome d'une tige cylindriQJ de 23 mm de diamètre sur 115 mm de long. (1) Le bélier principal de la presse à forger a été déplacé à une position extrême supérieure pour tirer la matrice supérieure 40 vers le haut et la séparer de la

matrice inférieure 30.

(2) La tige en acier utilisée comme matériau a été préchauffée à 750850WC et insérée dans le trou de guidage 33 de lazatrice inférieure 30 pour faire saillie dans

l'évidement tronconique 35.

(3) La matrice supérieure 40 a été abaissée pour engager la matrice inférieure 30, et pressée contre celle-ci par application d'une charge de l'ordre de 350 tonnes pour serrer fermement les matrices engagées 30, 40. Comme le montre la figure 11(A)en ce stade, le poinçon 60 et le

contre-poinçon 70 sont maintenus stationnaires respective-

ment à leur position prédéterminée. La distance H1 de l'extrémité inférieure du contre-poinçon 70 par rapport au plan de séparation P est de 18 mm. La tige d'acier ci-dessus

mentionnée est indiquée en 80.

(4) Le sous-bélier inférieur de la presse a été remonté pour pousser axialement le poinçon 60 vers le haut afin que l'extrémité supérieure de la tige d'acier 80 soit forcée contre l'impression formée à la face extrême 45 au centre de la matrice supérieure 40. La charge appliquée au poinçon était de l'ordre de 160 tonnes. Tandis que le poinçon 60 était continuellement forcé à remonter, la tige d'acier commença à se fendre longitudinalement en trois parties en branches équi-angulaires, s'étendant de façon oblique vers l'extérieur par rapport à l'axe central L du dispositif, et faisant intrusion dans les trois chambres 49 ayant une coupe transversale en secteur, définies dans la matrice

supérieure 40.

(5) Une charge de l'ordre de 80 tonnes a été appliquée au contre-poinçon 70 pour exercer une contre-pression sur le matériau 80 remontant dans les chambres 49, comme cela est illustré sur la figure 11(B). Au stade i la figure 11(B), la tige d'acier partiellement fendue 80 dans les matrices 30, 40 est devenue telle qu'illustrée sur la figure 18(B)

en passant par l'état illustré sur la figure 12(A).

(6) Er, maintenant la charge sur4$e contre-poinçon 70,

le poinçon 60 a été encore forcé vers le haut et simultané-

ment le contre-poinçon 70 a été graduellement remonté pour permettre l'extrusion du matériau 80 vers le haut, ce matériau occupant tout le volume de l'espace dans les matrices 30, 40, dans les trois chambres 49 s'étendant parallèlement à l'axe L. En se référant à la figure 11(C), l'opération d'extrusion est terminée quand l'extrémité inférieure du contre-poinçon 70 et par conséquent les extrémités supérieures des parties en brancheset extrudées du matériau, atteignent w- niveau prédéterminé représenté

par la distance H, de l'extrémité inférieure du contre-

poinçon 70 par rapport au plan de séparation P. Dans cet

exemple, la distance H2 est de l'ordre de 35 mm.

Pendant l'opération d'extrusion avec application de contre-pression, le matériau 80 dans les matrices 30, 40 a changé de configuration à la façon illustrée par les

figures 12(B) à 12(F).

(7) Le poinçon 60 et le contre-poinçon 70 ont été libérés des charges, et la matrice supérieure 40 a été séparée de la matrice inférieure 30 en remontant le bélier principal de la presse. Alors, le contre-poinçon 70 a été abaissé pour chasser la pièce en métal en forme de tulipe

représentée sur la figure 12(F) de la matrice supérieure 40.

Tout le processus de l'insertion de la tige d'acier 80 dans la matrice inférieure -;O jusqu'à ce que la pièce en forme de tulipe soit chasséeavait été accompli en environ

secondes.

Dans le procédé d'extrusion selon l'invention, l'extru-

sion axiale du matériau 80 dans les trois chambres 49 est accomplie en exerçant continuellement une contre-pression sur le matériau 80. Cela est très important pour permettre au matériau de se dilater latéralement suffisamment et uniformément et également pour empêcher la présence d'endroits jsuffîsamment chargés dans les régions des coins extrêmes supérieurs des bras 20 en forme de pétale. Comme on l'a décrit précédemment, les deux surfaces verticales 47 de chaque paroi radiale 46 de la matrice supérieure 40 sont plates et parallèles et l'extrémité inférieure du contre-poinçon 70 est chanfreinée pour avoir des surfaces tronconiques 75. Conjointement, ces deux facteurs sont assez efficaces pour obtenir des pièces métalliques en forme de tulipe dépourvues de bavures,

fissureset pailles.

Si, par exemple, les surfaces verticales 47 des trois parois 46 sont formées cylindriques pour donner une pièce en métal en forme de tulipe,telle que représentée sur la figure 13, dont les bras en forme de pétale 20A ont des surfaces latérales cylindriques 24A, il apparait fréquemment une bavure ou fissure 19 comme cela est représenté sur la figure 14 dans les régions des coins extrêmes supérieurs de chaque bras 20A. La figure14 illustre également la présence d'un remplissage insuffisant indiqué en 18 dans les mêmes régions du bras 20A dans le cas o l'on utilise un contrepoinçon ayant une face extrême

plate.

Au contraire, les bras 20 de la pièce métallique en forme de tulipe fabriquée par le procédé et le dispositif illustrés ici ont la configuration en coupe transversale représentée sur la figure 15. En effet, chaque bras 20 a des surfaces latérales plates 24 et 25 et la surface latérale gauche 24 de chaque bras est parallèle à la surface latérale droite 25 de chaque bras adjacent20.Dans ce cas, une dilatation latérale du matériau en extrusion dans les chambres 49 se produit régulièrement même dans une région devant devenir le bord entre la surface latérale 24, 25 et les surfaces cylindriques externes 22. En conséquence, chaque bras 20 peut être configuré sans bavure ni fissure, comme cela est illustré sur la figure 16. La figure 16 montre également une forme complète du coin extrême supérieur

du bras 20 par l'effet de la face extrême effilée du contre-

poinçon 70 pour empêcher un remplissage insuffisant.

La figure 17 illustre le mode de coulée du métal pendant la mise en forme par extrusion de la pièce en forme de tulipe des figures 15 et 16, et la figure 18 illustre la coulée du matériau pour la pièce en forme de tulipe des figures 13 et 14. Dans le cas de la figure 17, la surface effilée 28 entre la surface cylindrique 22 et la face extrême supérieure 27 permet au métal de s'écouler sous

une faible restriction même dans la région à la fois axiale-

ment et radialement extrême, mais dans le cas de la figure 18, la coulée du métal dans une région de coin indiquée en 81 est considérablement restreinte. La difficulté d'accomplir une coulée libre et régulière du métal dans cette région 81 est la raison principale pour l'apparition de fissures

et bavures 19 comme cela est illustré sur la figure 14.

Comme mérite supplémentaire à la formation de la surface effilée 28 pendant le processus d'extrusion, ilÈbvient inutile de soumettre la pièce configurée par extrusion

à une opération d'usinage afin de chanfreiner.

Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans

le cadre de la protection comme revendiquée.

Claims (9)

REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I 0 N S

1. Procédé d'extrusion pour configurer une tige en métal en une pièce en forme de tulipe ayant trois bras en forme de pétale qui sont agencés circonférentiellement, et espacés à des intervalles angulaires égaux et qui s'étendent d'une extrémité d'un cylindre plein obliquement vers l'extérieur par rapport à l'axe longitudinal dudit cylindre à leur base et parallèlement à cet axe longitudinal à la partie restante, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: insérer une tige cylindrique pleine (80) en un métal pouvant être forgé, dans un trou de guidage (33) formé dans une première matrice (30) de deux matrices en engagement face à face (30, 40), pour permettre à ladite tige de faire longitudinalement saillie dans un espace central (35) défini dans lesdites matrices en engagement jusqu'à ce qu'une extrémité de ladite tige fasse impact contre une impression formée sur une surface (45) de ladite secondematrice; exercer une force de compression sur la tige à partir de son autre extrémité pour la presser axialement contre ladite impression afin de forcer ainsi ladite tige à se fendre graduellement et continuellement longitudinalement en troJs parties en branches s'étendant obliquement vers l'extérieur par rapport à l'axe de ladite tige et espacées circonférentiellement à des intervalles angulaires égaux; continuer à exercer la force de compression sur la tige partiellement fendue en direction axiale pour extruder ainsi lesdites trois parties en branches respectivement dans trois chambres (49) définies dans ladite seconde matrice en un agencement circonférentiel à des intervalles angulaires égaux et rejoignant ledit espace central (55), chacune desdites trois chambres s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal dudit trou de guidage et se conformant, par sa forme en coupe transversale, à la région s'étendant axialement de chaque bras (20) de ladite pièce métallique en forme de tulipe à fabriquer; insérer un contre-poinçon (70) ayant trois branches

allongées et circonférentiellement espacées (74) se confor-

mant en coupe transversale auxdites trois chambres (49), dans lesdites trois chambres avant intrusion desdites trois parties en branches du métal dans lesdites trois chambres et maintenir le contre-poinçon inséré à une position prédéterminée; appliquer une oontre-pression audit contrepoinçon maintenu dans ladî:e position et continuer de plus à exercer la force axiîle de -ompression sur ladite tige partiellement fendue jusqu'à c qure le matériau de métal fendu et déformé remplisse totaleẻnt ledit espace central et lE trois chambres dans lesdites matrices en engagement et vienne en contact avec les extrémités insérées des branches respectives duioit contre-poinr.on; et

continuer de plus à exercer la force axiale de compres-

sion sur la tige partiellement fendueen continuant l'application déive contre-pression audit contre-poinçon pour extrioder encore le métal dans lesdites trois chambres et forcer ledit contre-poincon à se retirer graduellement de sa position contre la contre-pression jusqu'à ce que le métal extrudé dans lesdites chambres atteigne une

longueur prédéterminée.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus l'étape de préchauffer la tige (80O) précitée en métal avant son insertion dans le trou

de guidage précité.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1

ou 2, caractérisé en ce que l'espace central (35) précité

a une forme généralement tronconique convergeant coaxiale-

ment vers une extrémité interne du trou de guidage (33) précité,chacune des trois chambres (49) précitées étant relativement définie par deux surfaces cylindriques concentriques et coaxiales à l'axe dudit trou de guidage et deux surfaces extrêmes plates parallèles audit axe

et intersectant de façon oblique lesdites surfaces cylin-

driques.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacune des branches (74) du contre-poinçon précité a une surface généralement effilée de façon tronconique de façon que chaque bras (20) de la pièce en métal en forme de tulipe ait une surface généralement tronconique

(28) aubout de sa surface radialement externe.

5. Dispositif d'extrusion pour configurer une tige en métal en une pièce en forme de tulipe ayant trois bras en forme de pétale agencéscirconférentiellement, espacés à des intervalles angulaires égaux et s'étendant d'une extrémité d'un cylindre plein de fa-on oblique et vers l'extérieur par rapport à l'axe longitudinal dudit cylindre} à leur partie de base et parallèlement audit axe longitudinal à la partie restante, caractérisé en ce qu'il comprend une première matrice (30) ayant un évidement (35) formé dans une surface extrême devant faireface à une seconde matrice et un trou cylindrique de guidage (33) s'étendant de la surface extrême opposée pour déboucher dans ledit évidement; une seconde matrice (40) pouvant venir en engagement face à face avec ladite première matrice, ladite seconde matrice ayant une partie centrale cylindrique et pleine (43) coaxiale avec ledit trou de guidage dans ladite

première matrice et trois parois (46) s'étendant radiale-

ment du pourtour de la pièce centrale cylindrique à des intervalles angulaires égaux et parallèlement à l'axe longitudinal de ladite pièce centrale pour séparer un orifice de coupe transversale annulaire formé autour de ladite partie centrale en trois chambres (49) dont chacune se conforme, en coupe transversale, à chaque bras de la pièce en métal en forme de tulipe à fabriquer, une face extrême (45) de ladite partie centrale devant faire face à ladite première matrice ayant une impression de façon que, quand une extrémité d'une tige en métal cylindrique et pleine insérée dansledit trou de guidage de ladite première matrice est pressée contre ladite face extrême (45), la tige en métal se fende longitudinalement en trois branches qui s'étendent respectivement dans les trois chambres (49); et un contre-poinçon (70) ayant trois branches allongées (74) correspondant, en agencement et en coupe transversale, auxdites trois chambres (49) dans ladite seconde matrice et pouvant s'adapter coulissante dans lesdites trois chambres.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chacune des trois parois (46) de la seconde matrice précitée présente deux surfaces plates et parallèles (47) qui sont parallèles à l'axe longitudinal de la partie centrale cylindrique (43) précitée et qui coupent de façon oblique les deux parois concentriques définissant l'orifice annulaire.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'évidement (35) dans la première matrice précitée est généralement tronconique et coaxial avec le trou de guidage (33) précité et devient très large en diamètre à la face extrême (34) précitée de la première matrice précitée, le diamètre de ladite partie centrale cylindrique (43) de ladite seconde matrice étant plus petit que le plus grand

diamètre dudit évidement.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que chacune des trois branches (74) du contre-poinçon (70) précité a une face extrême effilée (75) telle que, quand lesdites branches s'adaptent respectivement dans les trois chambres (49) précitées de la seconde matrice, la longueur desdites trois chambres devienne plus petite sur

le pourtour radialement externe des chambres respectives.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la face extrême (34) précitée de la première

matrice précitée comporte trois gorges (36) agencées radia-

lement à l'évidement (35) précité et selon les trois parois (46) de la seconde matrice précitée, lesdites trois parois ayant des parties extrêmes (48) qui font saillie

de l'orifice de coupe transversale annulaire et sont confi-

gurées de façon que, quand lesdites première et seconde

matrices sont en engagement, lesdites parties extrêmes s'a-

daptent dans lesdites trois gorges, respectivement.