FR2654959A1 - Procede et appareil de faconnage d'objets metalliques. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne le façonnage d'un article métallique. Elle se rapporte à un procédé et à un appareil grâce auxquels une ébauche (150) est matricée à partir d'un tube ayant une épaisseur prédéterminée de paroi afin que l'ébauche obtenue (150) ait une configuration et une épaisseur de paroi prédéterminées, une région de l'ébauche (150) est chauffée localement, et cette région chauffée est refoulée et cintrée, dans un appareil qui comprend deux matrices (36a, 36b) et deux poinçons (24, 64) qui sont commandés par des vérins (16, 58). Application à la fabrication des vilebrequins des moteurs à combustion interne.

Description

La présente invention concerne un procédé et un appareil de façonnage d'un

article métallique façonné ou de forgeage d'un article métallique, et elle concerne plus précisément un procédé et un appareil de façonnage d'un article allongé, tel qu'un vilebrequin, à partir d'une

ébauche tubulaire ou en forme de tige.

Le procédé de forgeage dit "RR" est très connu et il est utilisé pour la fabrication des vilebrequins par exemple Dans ce procédé de forgeage RR, une ébauche en forme de tige est comprimée axialement par refoulement, et des parties de l'ébauche refoulée, correspondant aux manetons, sont courbées par compression en direction

perpendiculaire à la direction axiale de l'ébauche.

On connaît déjà divers appareils de forgeage mettant en oeuvre le procédé de forgeage RR, comme décrit par

exemple dans les brevets japonais N O 43-12995 et 49-24337.

L'appareil connu de forgeage a un ensemble à matrices composé de matrices supérieure et inférieure

séparées qui sont serrées et positionnées par des méca-

nismes complexes de serrage et de positionnement.

Après façonnage des vilebrequins par le procédé de forgeage RR, ceux-ci peuvent être courbés pour diverses raisons. Plus précisément, lorsque l'ébauche a été refoulée et cintrée, des matrices placées aux extrémités opposées de l'ébauche et un poinçon repoussant l'ébauche vers le bas

sont séparés de l'ébauche façonnée A ce moment, le vile-

brequin peut être courbé si les matrices et le poinçon ne sont pas déplacés en synchronisme En d'autres termes, si le poinçon de compression est écarté du contact intime avec la surface supérieure du vilebrequin alors que les matrices ne sont pas suffisamment séparées du vilebrequin même s'il

ne reste que de petits espaces entre les extrémités oppo-

sées du vilebrequin et les matrices, le poinçon de compres-

sion, lorsqu'il est soulevé, peut aussi provoquer le soulèvement du vilebrequin, selon le degré de contact intime entre le poinçon et le vilebrequin Lorsque ceci se produit, les extrémités opposées du vilebrequin viennent

frapper les matrices et sont alors courbées.

Lorsque l'ébauche est cintrée dans l'opération de forgeage RR, des contraintes résiduelles peuvent rester dans le vilebrequin Selon l'amplitude de ces contraintes résiduelles, le vilebrequin peut être courbé après qu'il a

été totalement retiré des matrices ou du poinçon.

Une ébauche allongée peut aussi être courbée à proximité de son centre lorsque des poinçons sont maintenus contre les extrémités opposées de l'ébauche et repoussés axialement afin que l'ébauche soit estampée ou matricée axialement. Pour que l'ébauche puisse être forgée facilement, on l'a habituellement préalablement chauffée Lorsque le vilebrequin formé est refroidi, cependant, il présente un

retrait et peut se courber.

En conséquence, un vilebrequin courbé a subi une

correction de sa courbure par une presse de correction.

L'utilisation de la presse ajoute cependant une étape de compression à l'opération de forgeage et n'est pas rentable étant donné le coût de la matrice nécessaire dans la presse. Un autre procédé de correction de la courbure d'un vilebrequin met en oeuvre une simple presse destinée à repousser le vilebrequin en sens opposé au sens de la courbure Ce procédé de correction n'est pas efficace car la direction et l'amplitude de la courbure du vilebrequin

doivent être mesurées manuellement par un ouvrier expéri-

menté, et le vilebrequin courbé ne peut pas être corrigé

dans plusieurs directions.

Un autre procédé connu de correction est un procédé de roulage dans lequel une meule rotative est repoussée contre toute la circonférence d'un article façonné courbé, et l'article subit une correction de courbure tout en étant rectifié par la meule Cette opération de roulage est utilisée pour la correction d'une soupape courbée de moteur par exemple Certains vilebrequins, juste après leur façonnage, ont des bavures formées entre les matrices supérieure et inférieure Comme les bavures sont formées de part et d'autre de l'axe du vilebrequin et comme cet axe n'a pas une configuration parfaitement circulaire mais est relativement déformé, il est impossible de corriger le

vilebrequin par le procédé de roulage.

Certains vilebrequins sont creux, car ils doivent comporter un trajet de circulation d'huile ou parce qu'il

est souhaitable que leur poids soit réduit.

Lors de la fabrication d'un vilebrequin creux, ce dernier doit être formé à partir d'une ébauche en forme de tube qui a une épaisseur de paroi relativement grande étant donné que le vilebrequin terminé doit avoir une résistance mécanique considérable au niveau des manetons et des

tourillons Cependant, les tubes ou ébauches creux dispo-

nibles dans le commerce ont des diamètres et épaisseurs de paroi limités et peuvent ne pas convenir à la fabrication de vilebrequins optimaux Comme il est difficile d'obtenir des ébauches creuses disponibles dans le commerce avec une grande épaisseur de paroi, il faut habituellement une opération supplémentaire de forgeage des ébauches creuses, en plus de l'opération de matriçage ou de l'opération de forgeage RR En particulier, lorsqu'un vilebrequin doit être fabriqué à partir d'une ébauche creuse disponible dans le commerce, comme l'extrémité opposée du vilebrequin a un diamètre inférieur à celui des manetons et des tourillons, l'ébauche creuse doit être estampée ou matricée de façon

importante afin qu'elle donne la configuration voulue.

Si le diamètre des extrémités opposées du vilebre-

quin est très petit par rapport au diamètre des manetons et des tourillons, le rapport de matriçage ou le pourcentage de réduction du diamètre devient excessivement grand si

bien que le vilebrequin formé peut présenter des fissura-

tions ou un flambage.

Bien qu'il soit aussi possible de forger les extré-

mités opposées d'un vilebrequin au cours d'un nombre plus grand d'étapes, comprenant le matriçage décrit précédemment, les contrepoids d'un vilebrequin fabriqués par forgeage RR et qui ont des configurations courbes ou cintrées, ne peuvent pas être forgés par mise en oeuvre

d'un tel nombre accru d'étapes.

L'invention a pour objet un procédé et un appareil de façonnage d'un article métallique de configuration

voulue, avec une grande précision et en une courte période.

L'invention concerne plus précisément un procédé de façonnage d'un article métallique, comprenant le matriçage d'un tube ayant une épaisseur prédéterminée de paroi afin qu'il forme une ébauche creuse de forme prédéterminée et d'épaisseur prédéterminée de paroi, le chauffage local d'une région de l'ébauche creuse, et le refoulement et le

cintrage de la région chauffée de l'ébauche creuse.

L'étape de matriçage comprend l'uniformisation de l'épaisseur de paroi du tube afin que cette épaisseur soit pratiquement constante Dans une variante, l'étape de matriçage comprend le matriçage d'une région choisie du tube afin que l'épaisseur de paroi de la région matricée soit accrue En outre, l'étape de matriçage comprend

l'introduction d'une tige d'âme dans le tube et le matri-

çage du tube avec retenue du tube radialement à l'intérieur

par la tige d'âme.

L'invention concerne aussi un procédé de façonnage d'un article métallique, comprenant le serrage d'une partie d'une ébauche allongée à l'aide de deux poinçons, le refoulement et le cintrage de l'ébauche avec des matrices, placées de part et d'autre de la partie serrée d'ébauche et destinées à se rapprocher, et avec les poinçons, puis le dégagement de l'un des poinçons de l'ébauche avant que les

matrices ne se séparent de l'ébauche.

Le procédé comporte en outre une étape d'éjection de

l'ébauche après la séparation des matrices de l'ébauche.

L'invention concerne aussi un procédé de façonnage d'un article métallique comprenant le serrage d'une partie d'une ébauche allongée à l'aide d'une paire de poinçons, le refoulement et le cintrage de l'ébauche avec des matrices, placées de part et d'autre de la partie serrée de l'ébauche et destinées à se rapprocher l'une de l'autre, et avec des poinçons, de manière qu'un article allongé soit formé, puis le roulage de l'article allongé afin que la configuration courbée de celui- ci soit corrigée. L'article allongé est un vilebrequin ayant des tourillons, et l'étape de roulage comprend le roulage des tourillons. L'invention concerne aussi un appareil de façonnage d'un article métallique, comprenant deux matrices destinées à loger les extrémités opposées d'une ébauche allongée, les matrices étant mobiles afin qu'elles puissent se rapprocher et s'éloigner l'une de l'autre, deux poinçons destinés à serrer et cintrer l'ébauche, les poinçons pouvant être déplacés en direction perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'ébauche, un corps mobile verticalement et destiné à supporter l'un des poinçons, un premier organe de manoeuvre destiné à déplacer un premier poinçon, le premier organe de manoeuvre étant monté sur le corps mobile verticalement, un second organe de manoeuvre destiné à déplacer l'autre poinçon vers le premier poinçon, un premier dispositif d'amortissement associé au premier poinçon et destiné à

absorber les chocs du premier poinçon, et un second dispo-

sitif d'amortissement associé au second poinçon et destiné

à absorber les chocs du second poinçon.

Le premier et le second organe de manoeuvre sont constitués par un premier et un second vérin qui sont commandés par un fluide sous pression Le premier vérin comprend une première chambre de pression délimitée en

partie par un couvercle de tête, et le second vérin com-

prend une seconde chambre de pression délimitée en partie

par un couvercle de tête, le premier dispositif d'amortis-

sement comprenant un premier passage communiquant avec la première chambre de pression et une première soupape

raccordée au premier passage et destinée à régler l'écoule-

ment du fluide sous pression afin que le premier poinçon soit déplacé, le second dispositif d'amortissement comprenant un second passage communiquant avec la seconde chambre de pression et une seconde soupape raccordée au second passage et destinée à régler l'écoulement du fluide

sous pression afin que l'autre poinçon soit déplacé.

L'appareil comporte en outre une source de fluide sous pression, le premier et le second passage étant connectés à la source, le premier et le second vérin comprenant des tiges respectives de piston et des chambres respectives délimitées autour des tiges de piston, et un premier et un second dispositif d'amortissement auxiliaire communiquant avec les chambres du premier et du second

vérin respectivement.

L'appareil comporte en outre une paire de seconds poinçons montés afin qu'ils soient mobiles dans les matrices, et une paire d'organes de manoeuvre couplés aux matrices et destinés à déplacer les seconds poinçons dans les matrices dans la direction axiale de l'ébauche allongée.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion seront mieux compris à la lecture de la description

qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe par un plan vertical d'un

appareil de façonnage d'un article métallique selon l'in-

vention, la figure représentant une ébauche creuse avant son forgeage sous forme d'un vilebrequin; la figure 2 est analogue à la figure 1 et représente l'ébauche creuse au début de son façonnage sous forme d'un vilebrequin; la figure 3 est un schéma du circuit hydraulique incorporé à l'appareil de la figure 1; la figure 4 est une coupe longitudinale partielle d'un tube avant matriçage et application du procédé de forgeage RR par l'appareil des figures 1 à 3; la figure 5 est une coupe longitudinale partielle montrant comment le tube est matricé lorsqu'il est retenu radialement vers l'intérieur; la figure 6 est une coupe longitudinale partielle montrant comment le tube est matricé lorsqu'il n'est pas retenu radialement vers l'intérieur; les figures 7 a à 7 c sont des coupes longitudinales partielles montrant comment un tube est matricé sous forme d'une ébauche creuse et est ensuite forgé afin qu'il constitue un vilebrequin, par le procédé de forgeage RR; les figures 8 a à 8 c sont analogues aux figures 7 a à 7 c et montrent comment le tube est matricé sous forme d'une ébauche creuse et est ensuite forgé afin qu'il constitue un vilebrequin selon un autre mode de réalisation de l'invention; les figures 9 a et 9 b sont des vues schématiques en élévation frontale et latérale respectivement d'un appareil de correction de la configuration courbée d'un vilebrequin façonné; la figure 10 est une vue schématique en élévation latérale d'un appareil destiné à corriger un vilebrequin façonné qui est courbé, dans un autre mode de réalisation de l'invention; et la figure 11 est une vue schématique en élévation latérale d'un appareil de correction d'un vilebrequin façonné qui a une configuration courbée, dans un autre mode

de réalisation de l'invention.

On décrit d'abord un appareil de façonnage d'un vilebrequin creux par le procédé de forgeage RR, et un procédé de matriçage d'un tube disponible dans le commerce

et de façonnage du tube matricé afin qu'il forme un vile-

brequin, par utilisation de l'appareil.

Comme l'indiquent les figures 1 et 2, un appareil 10 de façonnage d'un article métallique, tel qu'un vilebrequin selon l'invention, comporte une base 12 et un bloc 14 de

guidage disposé pratiquement au centre sur une face supé-

rieure de la base 12 La base 12 a un trou de grand dia-

mètre délimité sous le bloc 14 Un couvercle 17 a de tête et un couvercle 17 b de tige sont placés respectivement aux extrémités inférieure et supérieure du trou de grand diamètre et forment ainsi un cylindre de vérin inférieur 16 dans lequel peut coulisser axialement un piston 18 Une chambre 16 a de pression, constituant un premier amortisseur principal, est délimitée entre le piston 18 et le couvercle 17 a de tête.

Une tige 20 de piston dépasse au-dessus de l'extré-

mité supérieure du piston 18 à travers le couvercle 17 b La chambre 16 a de pression loge un ressort hélicoïdal 22 agissant entre le piston 18 et le couvercle 17 a La face supérieure du piston 18 et le couvercle 17 b délimitent entre eux une chambre 23 d'amortissement par un fluide qui constitue un premier amortisseur auxiliaire L'extrémité externe supérieure de la tige 20 du piston supporte un poinçon 24 d'appui qui passe par un trou délimité dans le bloc 14 de guidage Le poinçon 24 a une surface courbe

d'appui 24 a à son extrémité supérieure externe.

Deux blocs 26 a, 26 b, distants latéralement, sont montés verticalement sur la base 12, de part et d'autre du bloc 14 de guidage Ces blocs 26 a, 26 b supportent des

vérins 28 a, 28 b Ces vérins 28 a, 28 b ont des tiges respec-

tives de piston 30 a, 30 b qui dépassent l'une vers l'autre, sous forme alignée, et des coulisseaux respectifs 32 a, 32 b

sont raccordés aux extrémités externes des tiges 30 a, 30 b.

Les coulisseaux 32 a, 32 b peuvent coulisser sur le bloc 14

de guidage en se rapprochant et en s'éloignant mutuelle-

ment Le coulisseau 32 a a une face inclinée 34 a à son bord

supérieur, et loge une matrice 36 a qui en est solidaire.

La matrice 36 a forme, à une extrémité externe, une surface 38 a de façonnage de configuration prédéterminée destinée à comprimer une ébauche (décrite dans la suite) à la forme d'un contrepoids d'un vilebrequin La matrice 36 a aussi un trou étagé 40 a délimité latéralement et destiné à permettre l'estampage ou matriçage axial de l'ébauche Le

trou 40 a loge un poinçon 44 a.

Le poinçon 44 a est placé dans une chambre délimitée dans le coulisseau 32 a et il a un flasque 46 a qui en est solidaire, à une première extrémité Un ressort hélicoïdal 48 a est placé entre le flasque 46 a et l'extrémité interne de la matrice 36 a Le coulisseau 32 a supporte, à son extrémité externe, un vérin 50 a qui a une tige 52 a de piston qui pénètre dans le coulisseau 32 a et qui est au contact d'une extrémité du flasque 46 a. Le coulisseau 32 b a une construction analogue à celle du coulisseau 32 a et supporte une matrice 32 b, un poinçon 44 b ayant un flasque 46 b, un ressort hélicoïdal 48 b, et un vérin 50 b ayant une tige 52 b de piston, qui sont identiques à la matrice 36 a, au poinçon 44 a, au ressort 48 a et au vérin 50 a Les poinçons 44 a, 44 b constituent en

coopération un premier ensemble à poinçons.

Un corps mobile verticalement 54 est placé au-dessus des coulisseaux 32 a, 32 b et supporte deux cames distantes latéralement 56 a, 56 b qui peuvent coulisser contre les surfaces verticales des blocs 26 a, 26 b et les surfaces inclinées 34 a, 34 b des coulisseaux 32 a, 32 b Le corps mobile verticalement 54 a un trou central de grand diamètre qui est fermé, à ses extrémités supérieure et inférieure, par un couvercle 57 a de tête et un couvercle 57 b de tige respectivement, si bien qu'un cylindre de vérin supérieur

58 est délimité et contient un piston 60 qui peut y cou-

lisser Une chambre de pression 58 a constituant un second amortisseur principal, est délimitée entre la surface supérieure du piston 60 et le couvercle de tête 57 a La chambre 58 a de pression loge plusieurs ressorts 61 qui

agissent entre le couvercle 57 a et le piston 60.

Le piston 60 et le couvercle 57 a délimitent entre eux une chambre tampon 63 de fluide qui joue le rôle d'un second tampon auxiliaire Le piston 60 a une tige 62 qui en est solidaire et qui dépasse vers le bas, cette tige supportant, à son extrémité externe inférieure, un poinçon 64 de pression dont l'extrémité externe inférieure a une surface courbe de pression 64 a et une surface 64 b de façonnage des contrepoids d'un vilebrequin Le poinçon 64

de pression et le poinçon 24 d'appui constituent en coopé-

ration un second ensemble 66 à poinçons.

Deux tiges inclinées 67 a, 67 b qui s'écartent vers

l'extérieur et vers le bas, sont montées à la face infé-

rieure du corps 54 mobile verticalement entre les cames 56 a, 56 b Les coulisseaux 32 a, 32 b ont deux trous inclinés 68 a, 68 b qui débouchent vers le haut et qui s'écartent vers l'extérieur et vers le bas Les tiges inclinées 67 a, 67 b sont logées avec du jeu de manière qu'elles puissent se déplacer axialement dans les trous inclinés 68 a, 68 b Les tiges inclinées 67 a, 67 b et les trous 68 a, 68 b qui logent ces tiges 67 a, 67 b forment en coopération un mécanisme à came qui provoque un rapprochement et un éloignement des coulisseaux 32 a, 32 b lorsque le corps mobile verticalement 54 est déplacé verticalement par rapport aux blocs 26 a, 26 b. La figure 3 représente un circuit hydraulique destiné à la commande hydraulique des vérins supérieur et inférieur 58 et 16 Le circuit hydraulique comprend un accumulateur 70 qui constitue une source de pression hydraulique, raccordé à un passage 72 qui se divise en deux passages 74 a, 74 b Le passage 74 a est raccordé à une première soupape d'arrêt 75 a, à un clapet de retenue 76 a et à une soupape de décharge 78 a qui communiquent avec la chambre 58 a de pression, entre le couvercle 57 a et le

piston 60.

Le passage 74 b est raccordé à une seconde soupape d'arrêt 75 b, à un clapet de retenue 76 b et à une soupape de décharge 78 b, qui communiquent avec la chambre 16 a de pression formée entre le piston 18 et le couvercle 17 a Le passage 74 a est en outre raccordé à un passage 74 c qui communique avec la chambre 63 d'amortissement par un fluide, et le passage 74 b est aussi relié à un passage 74 d qui communique avec la chambre 23 d'amortissement par un fluide. On décrit maintenant le procédé de façonnage d'un vilebrequin à partir d'un tube ou ébauche creuse, par

utilisation de l'appareil 10.

il

Un tube 100 ayant une épaisseur de paroi relative-

ment grande (figure 4) est d'abord placé dans une matrice 102 (figure 5) La matrice 102 a un trou 104 de grand diamètre et un trou 106 de plus petit diamètre, distant axialement du trou 104 de grand diamètre et communiquant avec celui-ci La matrice 102 a aussi un trou 108 délimité entre les trous 104, 106 et placé plus près du trou 106, le trou 108 ayant un diamètre légèrement supérieur à celui du

trou 106 Le trou 108 est destiné à permettre une relaxa-

tion du tube 100 lorsqu'il est matricé.

Lorsqu'une tige métallique d'âme 110 est introduite dans le tube 100 par le trou 106 dans le trou 108, le tube est matricé afin qu'il forme une ébauche creuse 150 ayant des parties de diamètres différents, c'est-àdire une partie 150 a de diamètre relativement petit et une partie b de diamètre relativement grand La partie 150 a de diamètre relativement petit a une épaisseur de paroi

supérieure à celle de la partie 150 b de diamètre relative-

ment grand Si la tige 110 d'âme n'est pas utilisée comme représenté sur la figure 6, le tube 150 formant l'ébauche creuse est matricé et son diamètre est réduit radialement vers l'intérieur si bien que la partie 150 a de diamètre

relativement petit a une plus grande épaisseur de paroi.

L'ébauche creuse 150 est chauffée par chauffage par

induction à hautes fréquences dans des régions correspon-

dant aux contrepoids d'un vilebrequin qui doit être fabri-

qué L'ébauche 150 ainsi chauffée partiellement est alors placée dans l'appareil 10 représenté sur la figure 1 Plus précisément, les coulisseaux 32 a, 32 b sont écartés l'un de l'autre par les vérins 28 a, 28 b, et le corps mobile 54 est soulevé Ensuite, l'ébauche 150 est placée dans les

matrices 36 a, 36 b.

La soupape d'arrêt 75 a est ouverte afin qu'un fluide sous pression, par exemple une huile de travail, soit transmis de l'accumulateur 70 au clapet de retenue 76 a et à la chambre de pression 58 a Le piston 60 est descendu afin

qu'il abaisse le poinçon 64.

Une région de l'ébauche 150, correspondant à un maneton du vilebrequin, est alors serrée entre la surface 24 a du poinçon 24 et la surface 64 a du poinçon 64 Comme le poinçon 24 est abaissé par le poinçon 64, le poinçon 24 descend et évacue l'huile sous pression de la chambre 16 a par l'intermédiaire de la soupape de décharge 78 b, vers l'accumulateur 70 Les chocs appliqués au poinçon 24 vers

le bas sont absorbés par le ressort 22.

Ensuite, le corps mobile verticalement 54 descend comme un tout et les vérins 28 a, 28 b sont commandés afin

qu'ils rapprochent les coulisseaux 32 a, 32 b En consé-

quence, les extrémités opposées de l'ébauche 150 sont matricées axialement par des trous 40 a, 40 b des matrices 36 a, 36 b A ce moment, les tiges inclinées 67 a, 67 b qui dépassent sous le corps 24 sont placées avec du jeu dans

les trous 68 a, 68 b des coulisseaux 32 a, 32 b.

Les vérins 28 a, 28 b sont en outre commandés afin qu'ils rapprochent les coulisseaux 32 a, 32 b jusqu'à ce que les extrémités opposées matricées axialement de l'ébauche 150 soient repoussées par les extrémités externes des poinçons 44 a, 44 b En conséquence, l'ébauche 150 est comprimée axialement provisoirement et forme des parties de

plus grand diamètre dont la configuration est complémen-

taire de celle des surfaces de façonnage 38 a, 38 b des matrices 36 a, 36 b et de la surface 64 b de façonnage du

second ensemble 66 à poinçons.

Le corps 54 est ensuite abaissé de manière que les cames 56 a, 56 b repoussent les surfaces inclinées 34 a, 34 b

des coulisseaux 32 a, 32 b l'une vers l'autre En consé-

quence, les extrémités opposées de l'ébauche 150 sont aussi comprimées axialement par les poinçons 44 a, 44 b, et les régions de l'ébauche 150 qui correspondent aux contrepoids du vilebrequin sont repoussées par les surfaces 38 a, 38 b de façonnage des matrices 36 a, 36 b, et le maneton est formé

par la surface 64 a de pression du poinçon 64.

En conséquence, un vilebrequin cylindrique 200 de configuration courbée est formé comme représenté sur la figure 2 L'huile sous pression de la chambre 58 a et l'élasticité des ressorts 61 assurent l'absorption des chocs produits par les chocs de réaction appliqués au poinçon 64 Plus précisément, les forces de réaction appliquées au poinçon 64 afin qu'il se déplace vers le haut sont amorties par la pression hydraulique dans la chambre 58 a, si bien que la pression de l'huile de la chambre 58 a est accrue et chasse l'huile de la chambre 58 a dans la

soupape de décharge 78 a vers l'accumulateur 70.

Le corps 54 est alors soulevé et les vérins 28 a, 28 b sont commandés afin qu'ils fassent reculer les tiges 30 a, b de piston Les tiges inclinées 67 a, 67 b et les tiges de piston 30 a, 30 b déplacent alors les coulisseaux 32 a, 32 b afin qu'ils s'écartent A ce moment, les coulisseaux 32 a, 32 b commencent à s'écarter légèrement après que les tiges inclinées 67 a, 67 b ont commencé à remonter car ces tiges inclinées 67 a, 67 b sont placées avec du jeu dans les trous 68 a, 68 b des coulisseaux 32 a, 32 b Comme les extrémités opposées du vilebrequin 200 sont fermement maintenues par les matrices 36 a, 36 b sans aucun espace, le vilebrequin 200

n'est pas soulevé par le poinçon 64 qui a collé au vilebre-

quin 200 lorsque le corps 54 est soulevé A ce moment, la première soupape d'arrêt 75 a est fermée et empêche la circulation de l'huile sous pression vers la chambre 58 a de pression, et l'huile de la chambre d'amortissement 63 empêche un déplacement vers le bas du piston 60 De même, la seconde soupape d'arrêt 75 b est fermée et empêche la circulation de l'huile sous pression dans la chambre 16 a de pression, et l'huile de la chambre d'amortissement par un

fluide 23 empêche le déplacement vers le haut du piston 18.

Ensuite, les vérins 50 a, 50 b sont commandés afin

qu'ils rapprochent les poinçons 44 a, 44 b malgré l'élasti-

cité des ressorts 48 a, 48 b Les extrémités opposées du vilebrequin 200 sont repoussées par les poinçons 44 a, 44 b jusqu'à ce que le vilebrequin 200 soit finalement retiré

des matrices 36 a, 36 b ou éjecté.

La seconde soupape d'arrêt 57 b est alors ouverte afin que l'huile soit transmise à la chambre 16 a et déplace le piston 18 vers le haut, si bien que le poinçon 24 est en

position de forgeage d'une ébauche creuse suivante.

Les figures 7 a à 7 c représentent des étapes succes-

sives du matriçage du tube 100 sous forme d'une ébauche creuse 150, puis du forgeage de l'ébauche 150 sous forme d'un vilebrequin 200 dans le procédé de forgeage RR Plus précisément, le tube 100 représenté sur la figure 7 a est matricé sous forme d'une ébauche creuse 150 représentée sur

la figure 7 b L'ébauche 150 est alors placée dans l'appa-

reil 10 de forgeage RR et est forgée sous forme du vilebre-

quin 200 représenté sur la figure 7 c Comme l'indique la figure 7 c, le vilebrequin 200 a une tige 200 a constituant un maneton ayant une grande épaisseur de paroi donnant une

rigidité accrue.

Les figures 8 a à 8 c montrent comment un tube est forgé successivementsous forme d'un vilebrequin dans un

autre mode de réalisation de l'invention.

Un tube 100 représenté sur la figure 8 a est matricé sous forme d'une ébauche creuse 150 ' par une matrice 152 représentée sur la figure 8 b L'ébauche 150 ' est alors placée dans l'appareil 10 de forgeage RR et est forgée sous forme d'un vilebrequin 200 ' représenté sur la figure 8 c Le vilebrequin 200 ' ainsi forgé a un épaulement 200 b de grande épaisseur de paroi donnant une rigidité ou résistance mécanique suffisante Les vilebrequins 200, 200 ' des figures 7 c et 8 c ont des passages 300, 300 ' de circulation d'huile formés axialement à l'intérieur Si ces passages 300, 300 ' ne sont pas nécessaires, les extrémités des vilebrequins 200, 200 ' peuvent être forgées par l'opération

de matriçage ou de forgeage RR.

Dans les modes de réalisation précédents, le tube disponible dans le commerce, ayant des dimensions normales, est sélectionné et est d'abord matricé sous forme de l'ébauche creuse ayant les épaisseurs voulues de paroi, l'ébauche étant alors forgée sous forme du vilebrequin par le procédé de forgeage RR Le tube du commerce 100 a habituellement une épaisseur de paroi qui est relativement faible En conséquence, lors du matriçage, le rapport de matriçage ou le pourcentage de réduction du diamètre du tube 100 est relativement faible En conséquence, comme l'ébauche 100 ne peut pas se fissurer ni flamber, l'ébauche peut être facilement matricée Si les régions de l'ébauche creuse, correspondant aux contrepoids (comprenant chacun l'épaulement 200 b) du vilebrequin, sont matricées afin que leur diamètre et leur épaisseur de paroi soient préalablement réglés, la configuration ou l'épaisseur de paroi du vilebrequin peut être facilement réglée lorsque

l'ébauche est ensuite forgée par le procédé de forgeage RR.

Comme les extrémités opposées de l'ébauche sont retenues axialement et comprimées par les poinçons 44 a, 44 b, le vilebrequin cylindrique n'est pas courbé lorsqu'il est retiré Dans le procédé classique de forgeage RR, lorsqu'une ébauche est retenue par un ensemble de matrices séparées, l'article forgé à partir de l'ébauche est mis en butée contre les matrices et est facilement déformé par celle-ci, si bien que la réalisation de vilebrequins cylindriques ayant une bonne qualité et avec une bonne commodité a été difficile Ce problème peut cependant être

résolu selon l'invention.

L'ébauche creuse est refoulée par les poinçons 44 a, 44 b et les surfaces de façonnage 38 a, 38 b des matrices 36 a, 36 b En conséquence, des forces de pression suffisamment

grandes pour la formation des contrepoids 200 b sont appli-

quées à l'ébauche creuse, si bien que le vilebrequin peut être réalisé de manière fiable, avec une grande précision,

à la configuration voulue.

L'utilisation des matrices 36 a, 36 b qui sont soli-

daires des coulisseaux 32 a, 32 b permet un matriçage axial de l'ébauche 150, 150 ' par les trous étagés 40 a, 40 b formés

dans les matrices 36 a, 36 b, puis le cintrage et le refoule-

ment En conséquence, l'ensemble du processus est plus efficace que le processus classique de façonnage des vilebrequins. L'ébauche creuse 150, 150 ', qui a subi le matriçage axial, ne peut pas être facilement retirée des matrices 36 a, 36 b parce que l'ébauche ayant subi le matriçage axial est retenue intimement dans les matrices 36 a, 36 b Selon l'invention cependant, les matrices 36 a, 36 b sont écartées

l'une de l'autre lorsque les extrémités opposées du vile-

brequin 200, 200 ' sont comprimées par les poinçons 44 a, 44 b sous la commande des vérins 50 a, 50 b En conséquence, le vilebrequin 200, 200 ' peut être éjecté facilement et de

manière fiable hors des matrices 36 a, 36 b.

Les matrices 36 a, 36 b sont logées dans les coulis-

seaux 32 a, 32 b En conséquence, l'appareil 10 est plus simple et plus petit que l'appareil classique qui a des

matrices séparées.

Lorsque le corps mobile verticalement 54 est soulevé après façonnage du vilebrequin 200, 200 ', les matrices 36 a, 36 b solidaires des coulisseaux 32 a, 32 b sont écartées l'une de l'autre par le mouvement de remontée des tiges 67 a, 67 b qui s'écartent vers l'extérieur et par la commande des vérins 28 a et 28 b En conséquence, lors de la remontée du corps 54, le poinçon 64 de pression se soulève et, juste après, les coulisseaux 32 a, 32 b s'écartent l'un de l'autre, avec un faible retard Ainsi, la période nécessaire à la séparation du vilebrequin 200, 200 ' des matrices 36 a, 36 b est raccourcie, et le temps total nécessaire à la formation

du vilebrequin 200, 200 ' est réduit.

Lorsque le corps 54 est soulevé après la formation du vilebrequin 200, 200 ', la première soupape d'arrêt 75 a est fermée et empêche la circulation de l'huile sous pression dans la chambre 58 a de pression qui a une fonction d'amortissement de pression La chambre 63 d'amortissement placée sous le piston 60 maintient la tige 62 en position soulevée et empêche le déplacement vers le bas du poinçon 64, si bien que le poinçon 64 remonte avec le corps mobile verticalement 54 En conséquence, lorsque le poinçon 64 est déjà séparé du vilebrequin 200, 200 ', les matrices 36 a, 36 b sont écartées du vilebrequin 200, 200 ' qui peut ainsi être maintenu sans être au contact des autres éléments et qui ne

peut donc pas être courbé.

Si de l'huile sous pression est introduite dans la chambre 58 a lors de la remontée du corps 54 et si le poinçon 64 ne suit pas immédiatement la remontée du corps 54 à cause de l'élasticité du ressort 61 placé à la face

supérieure du piston 60, le poinçon 63 est soulevé lors-

qu'il existe un espace entre le vilebrequin 200, 200 ' et les matrices 36 a, 36 b dont le vilebrequin 200, 200 ' a commencé à se séparer Le vilebrequin 200, 200 ', fixé à la surface 64 a de pression du poinçon 64, est alors soulevé avec le poinçon 64 et peut venir frapper d'autres éléments

si bien que le vilebrequin 200, 200 ' peut être courbé.

Selon l'invention, l'inconvénient précité peut être

éliminé.

Lorsque le corps mobile verticalement 54 est soulevé et le vilebrequin 200, 200 ' est séparé des matrices 36 a, 36 b, l'huile à pression élevée de la chambre 58 a est transmise par la soupape de décharge 78 a à l'accumulateur 70 A ce moment, la seconde soupape d'arrêt 75 b est fermée, et de l'huile sous pression est présente dans la chambre 23 d'amortissement par un fluide, au-dessus du piston 18 En conséquence, le poinçon 24 ne peut pas se déplacer vers le haut et ne soulève pas le vilebrequin 200 dont les parties opposées d'extrémités sont retenues dans les matrices 36 a,

36 b Ceci empêche aussi efficacement la courbure du vile-

brequin 200, 200 '.

Le vilebrequin 200, 200 ' ainsi formé par le procédé de forgeage RR est roulé afin que sa courbure puisse être corrigée, une telle courbure pouvant être provoquée par le retour élastique ou analogue comme représenté sur les figures 9 a et 9 b Dans le procédé de roulage illustré par

les figures 9 a et 9 b, deux blocs en V 400, 402 sont utili-

sés, ils sont placés à distance et ils ont des gorges

respectives en V 400 a, 402 a délimitées à leur face supé-

rieure Les tourillons 202, 204 du vilebrequin 200, 200 '

sont placés respectivement dans les gorges en V 400 a, 402 a.

Deux meules 404, 406 sont repoussées contre les tourillons 202, 204 afin qu'elles puissent tourner, sur les côtés opposés aux blocs 400, 402 Les meules 404, 406 sont entraînées en rotation autour de leur axes communs par un arbre 408 qui est entraîné en rotation par une source

motrice (non représentée).

Pendant le fonctionnement, les meules 404, 406 sont

abaissées de la position supérieure au contact des touril-

lons 202, 204 et l'arbre 408 est entraîné en rotation par la source motrice En conséquence, les meules 404, 406 assurent le roulage des tourillons 202, 204 qui sont ainsi

corrigés s'ils ont une configuration courbée.

En conséquence, les tourillons 202, 204 du vilebre-

quin 200, 200 ' peuvent être corrigés par le procédé de roulage Ce dernier est peu coûteux et ne nécessite aucune

mesure préalable de la direction de la courbure des touril-

lons 202, 204 ni du degré de courbure.

La figure 10 représente un mécanisme de roulage dans un autre mode de réalisation de l'invention, destiné à corriger la courbure d'un vilebrequin Le mécanisme de roulage représenté sur la figure 10 a deux meules 410, 412 de diamètre relativement petit et une meule unique 414 de plus grand diamètre Le vilebrequin 200, 200 ' est placé entre les meules 410, 412 et la meule 414 et est entraîné

en rotation par ces meules.

La figure 11 représente un mécanisme de roulage dans un autre mode de réalisation de l'invention, destiné à corriger la courbure éventuelle d'un vilebrequin Le mécanisme de roulage de la figure 11 a deux blocs 420, 422 de rectification mobiles en translation l'un par rapport à l'autre Le vilebrequin 200, 200 ' est placé entre les blocs

420, 422 de rectification et est roulé par ceux-ci.

Le vilebrequin 200, 200 ' ainsi roulé et corrigé peut subir une rectification supplémentaire afin que toute courbure puisse être corrigée avec une plus grande précision. Selon l'invention et comme décrit précédemment, une ébauche creuse ayant une faible épaisseur de paroi peut être un tube disponible dans le commerce qui peut être facilement obtenu En conséquence, lorsqu'un vilebrequin est fabriqué à partir d'un tel tube du commerce, il peut être fabriqué de manière peu coûteuse Lorsque le tube doit être matricé sous forme d'une ébauche creuse ayant des parties de diamètres différents, si le tube est matricé sans être retenu radialement à l'intérieur, le pourcentage de réduction de diamètre est faible et le tube peut être matricé de manière importante en une seule fois Comme l'épaisseur de paroi et la dimension de l'ébauche peuvent être facilement ajustées, des tubes ou ébauches creuses qui

sont disponibles sur le marché peuvent être choisis libre-

ment sans limitation de dimension ou d'épaisseur L'ébauche creuse peut être forgée sans application de contraintes excessives pendant le forgeage RR si bien que l'ébauche ne peut pas être défectueuse, par exemple à cause d'une

fissuration et d'un flambage.

En outre, comme les matrices sont solidaires des coulisseaux respectifs, l'appareil est plus simple et plus

petit que l'appareil classique qui a des matrices séparées.

Lorsque le corps est soulevé après façonnage du vilebrequin voulu, les matrices sont écartées l'une de l'autre par les tiges inclinées et les vérins Lors de la remontée du corps mobile verticalement, le poinçon de pression est soulevé et les matrices s'écartent l'une de l'autre après un court retard Ainsi, le temps nécessaire à la séparation du vilebrequin des matrices est raccourci et le temps total de fabrication du vilebrequin est aussi réduit. Lorsque le corps mobile verticalement est soulevé après la formation du vilebrequin en outre, la première

soupape d'arrêt est fermée si bien que l'huile sous pres-

sion ne peut pas pénétrer dans la chambre de pression, et le poinçon de pression n'est pas repoussé vers le bas, à cause de la chambre d'amortissement par un fluide Le

poinçon de pression remonte avec le corps mobile verticale-

ment Les matrices commencent à se séparer du vilebrequin

lorsque le poinçon de pression s'est déjà écarté du vile-

brequin Le poinçon de pression a déjà été déplacé vers le haut lorsqu'il existe un espace entre les matrices et le vilebrequin qui se sépare des matrices si bien que le

vilebrequin n'est pas soulevé par le poinçon de pression.

Comme le vilebrequin n'est pas soulevé par ce poinçon, il ne vient pas frapper d'autres éléments et n'est pas courbé

par ceux-ci.

Lorsque le corps mobile verticalement est ainsi

soulevé, l'huile sous pression est évacuée du vérin supé-

rieur A ce moment, la seconde soupape d'arrêt est fermée et la chambre d'amortissement par un fluide du vérin inférieur empêche le déplacement vers le haut du poinçon d'appui Après recul des matrices, le vilebrequin, dont les extrémités opposées étaient retenues par les matrices, ne

peut pas être courbé.

En outre, les extrémités opposées de la matrice sont refoulées par compression axiale, et une région de

l'ébauche est comprimée et courbée en direction perpendicu-

laire à la direction axiale de l'ébauche dans le forgeage RR Ensuite, les tiges d'ébauches forgées sont roulées afin que leur courbure soit corrigée Les tiges d'ébauches

forgées peuvent ainsi subir une correction de toute confi-

guration courbée, uniformément sur toute leur surface circonférentielle, de manière peu coûteuse et sans mesure préalable de la direction de courbure et du degré de courbure. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux procédés et appareils qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples

non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 Procédé de façonnage d'un article métallique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: le matriçage d'un tube ( 100) ayant une épaisseur prédéterminée de paroi sous forme d'une ébauche creuse

( 150) ayant une configuration et une épaisseur prédéter-

minées, le chauffage local d'une région de l'ébauche creuse ( 150), et le refoulement et le cintrage de la région chauffée

de l'ébauche creuse.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de matriçage comprend l'uniformisation de l'épaisseur de la paroi du tube ( 100) afin que l'épaisseur

soit pratiquement constante.

3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de matriçage comprend le matriçage d'une région choisie du tube ( 100) afin que l'épaisseur de la

paroi de la région matricée soit accrue.

4 Procédé selon l'une des revendications 2 et 3,

dans lequel l'étape de matriçage comprend l'introduction d'une tige d'âme ( 110) dans le tube et le matriçage du tube avec retenue radiale de celuici à l'intérieur avec la tige d'âme. 5 Procédé de façonnage d'un article métallique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: le serrage d'une partie d'une ébauche allongée ( 150) avec deux poinçons ( 24, 64), le refoulement et le cintrage de l'ébauche avec des matrices ( 36 a, 36 b), placées de part et d'autre de la

partie retenue d'ébauche et qui sont destinées à se rappro-

cher, et avec des poinçons, et la séparation de l'un des poinçons de l'ébauche

avant la séparation des matrices de l'ébauche.

6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend l'éjection de l'ébauche ( 150) après la

séparation des matrices ( 36 a, 36 b) de l'ébauche.

7 Procédé de façonnage d'un article métallique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: le serrage d'une partie d'une ébauche allongée ( 150) avec deux poinçons ( 24, 64), le refoulement et le cintrage de l'ébauche avec des matrices ( 36 a, 36 b), placées de part et d'autre de la partie serrée de l'ébauche et qui pouvent se rapprocher, et avec des poinçons, afin qu'un article allongé soit formé, et le roulage ultérieur de l'article allongé afin que la courbure éventuelle de la configuration de l'article

soit corrigée.

8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'article allongé est un vilebrequin ayant des tourillons ( 202, 204), et l'étape de roulage comprend le

roulage des tourillons.

9 Appareil de façonnage d'un article métallique, caractérisé en ce qu'il comprend: une paire de matrices ( 36 a, 36 b) destinées à loger les extrémités opposées d'une ébauche allongée, les matrices étant mobiles afin qu'elles puissent se rapprocher et s'éloigner l'une de l'autre, une paire de poinçons ( 24, 64) destinés à serrer et cintrer l'ébauche, les poinçons pouvant être déplacés en direction perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'ébauche, un corps mobile verticalement et supportant l'un des poinçons, un premier organe de manoeuvre ( 16) destiné à déplacer le premier poinçon ( 24) et monté sur le corps mobile verticalement,

un second organe de manoeuvre ( 58) destiné à dépla-

cer l'autre poinçon ( 64) vers le premier poinçon, un premier dispositif d'amortissement associé au premier poinçon et destiné à absorber les chocs du premier poinçon, et un second dispositif d'amortissement associé au second poinçon et destiné à absorber les chocs du second poinçon. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le premier et le second organe de commande comprennent un premier et un second vérin ( 16, 58) comman-

dés par un fluide sous pression.

11 Appareil selon l'une des revendications 9 et 10,

caractérisé en ce que le premier vérin ( 16) a une première chambre de pression ( 16 a) délimitée en partie par un couvercle de tête ( 17 a), et le second vérin ( 58) a une seconde chambre de pression ( 58 a) délimitée en partie par

un couvercle de tête ( 57 a), le premier dispositif d'amor-

tissement comporte un premier passage ( 74 a) communiquant avec la première chambre de pression et une première soupape ( 75 a) raccordée au premier passage et destinée à régler le débit de fluide sous pression destiné à déplacer le premier poinçon, et le second dispositif d'amortissement comprend un second passage ( 74 b) communiquant avec la seconde chambre sous pression et une seconde soupape ( 75 b) reliée au second passage et destinée à régler le débit de

fluide sous pression destiné à déplacer l'autre poinçon.

12 Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une source ( 70) de fluide sous pression, le premier et le second passage ( 74 a, 74 b) étant reliés à cette source, le premier et le second vérin ( 16, 58) comportant des tiges respectives de piston et des chambres respectives délimitées autour des tiges de piston,

et un premier et un second dispositif auxiliaire d'amortis-

sement communiquant avec les chambres du premier et du

second vérin.

13 Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une paire de seconds poinçons ( 44 a, 44 b) montés afin qu'ils soient mobiles dans les matrices, et une paire d'organes de manoeuvre ( 28 a, 28 b) couplés aux matrices et destinés à déplacer les seconds poinçons placés dans les matrices dans la direction axiale

de l'ébauche allongée.