ÉCRASEMENT D*UN CYLINDRE X LA FORGE

C'est dans le même ordre d'idées que nous avons étudié le mode d'action le plus convenable pour transformer un cylindre en un autre dont le diamètre serait plus grand. Au lieu de frapper sur la paroi latérale , nous avons exercé nos moyens d'action sur Tune des bases de ce cylindre, et nous avons, en variant ces moyens, obtenu des résultats qui ajouteront quelques éclaircissements aux considérations précédentes.

Comme premières expériences faites sur Técrasement des cylindres, nous devons citer celles qui ont été indiquées dans notre premier mémoire du 7 novembre 186^: les cylindres étant formés de plaques superposées, on reconnaissait, après Técrasèment, que les plaques du milieu s'étaient extrêmement amincies et avaient augmenté de diamètre, ce que nous pouvons maintenant exprimer en disant que la matière qui les composait s'était écoulée du cehtre à la circonférence de chacune des faces de joint.

Les plaques extrêmes, supérieure et inférieure, n avaient pas été modifiées dans leurs dimensions, mais elles avaient été entourées par la matière qui provenait de Técoulement des autres plaques, de manière que Tensemble formait un nouveau solide, presque cylindrique , dans lequel les transformées des faces de joint présentaient les dispositions indiquées par les figures de notre premier mémoire et moins complètement par la figure i5.

Sans revenir sur les détails de Texpérience du 3 juin i864i il nous suffira de faire remarquer que le rapprochement des faces du cylindre et Télargissement des couches les plus éloignées de ces faces démontrent qu il y a transmission des pressions jusqu'au centre, et que les effets de ces pressions sont considérablement amoindris au contact des plans à Taide desquels les actions extérieures sont exercées.

Les mêmes résultats apparaissent sous une autre forme, lorsque le cylindre soumis à Técrasement est formé danneaux concentriques, mais il est possible de les modifier en faisant varier le mode d'action de l'outil qui doit déterminer la pression.

L'écrasement ayant été opéré lentement par le plateau de la presse hydraulique, on a pu voir plus directement la déformation de chacune des parallèles à l'axe contenues dans un même plan méridien.

Les parallèles les plus rapprochées de l'axe prennent, par suite de la diminution de hauteur, une forme courbe, présentant, au milieu de cette hauteur, une saillie très-prononcée , qui se raccorde

Fi|!ure 19.

Foi^eagc d'un cylindre de Fer de o",o3 de diamètre.

Fi);ure so.

1867. — Forgeage d'un rjrfindre de plomb.

. t866. — Foi^etRe d'un rivet dçfer.

96 APPLICATIONS DE L'ÉCOULEMENT DES COïtPS SOLIDES

Figure !i.

Coupes oijrdées de riveti fabriqués mécaniquement.

Figure 33.

Coupe d'un boulon i ttte carrée, refoulée au marteau.

avec les extrémités de chaque génératrice vers lesquelles Fécartement par rapport à Taxe n'a pas sensiblement varié.

Les parallèles les plus rapprochées des parois se sont écartées comme ces parois elles-mêmes; mais la protubérance dont nous venons de parler constitue pour elles la presque totalité de la courbe.

Quant aux génératrices de la paroi primitive , on dirait qu elles se sont repliées, comme nous Ta vous déjà dit, dans les plans des faces supérieure et inférieure, et c'est pour elles que Ton peut surtout dire que la protubérance occupe toute la hauteur du solide déformé.

Un cylindre de plomb de o'^iOd de diamètre, que nous avons écrasé dans ces conditions, nous a montré, avec une symétrie remarquable, la série des transformations des différentes lignes de joint, et Técoulement partant de Taxe dans tous les sens est manifestement démontré par Téchantillon dont nous avons reproduit la coupe par la figure i k*

La figure 1 5 montre des déformations analogues pour un bloc composé de seize plaques de plomb reliées par des goujons de plomb.

Enfin la figure 16, un peu moins régulière que la figure iA« représente le forgeage à la main d'im cylindre de plomb formé de couches concentriques. Après avoir écrasé le bloc primitif, on a frappé sur sa surface latérale, dans une étampe et à très-petits coups, et c'est ainsi qu'on a pu déterminer le redressement des couches extérieures, tel qu'il est indiqué par la troisième figure.

Les pâtes céramiques et la cire nous ont fourni (fig. 17 et 18), à différentes reprises, des résultats absolument identiques, de sorte que nous pourrons considérer la loi de cet écoulement comme étant la même pour toutes les substances, de consistances diverses, qui se rapprochent de l'état solide.

Pour continuer cette série avec une matière plus dure, nous avons fait forger un cylindre de fer de 0°^, o 3 de diamètre , de manière

Éconlement des corps solides. * 1 3

à réduire sa hauteur primitive de o°^,o5 à o°',o3, comme nous ravions fait pour notre tronçon de jet de plomb. Dans la coupe faite par Taxe (Gg. 19), Toxydation a montré que les raies colorées qui auraient été parallèles avant le martelage s'étaient déviées d'une manière moins régulière» il est vrai» que les lignes de joint de réchnntlUon de plomb, mais, dans leur ensemble, les déviations sont les mêmes, et nous devons en conclure que l'écrasement d'un cylindre, soit par le marteau, soit par la presse, a toujours pour résultat de déterminer Técoulement des parties centrales suivant les rayons.

Cet écoulement n'est retenu vers les bases que par suite du frottement qui y est développé, et, sous ce rapport, l'état de la panne du marteau ou de la face de l'étampepeut exercer une influence prépondérante.

Une panne polie et légèrement convexe aide à l'épanouissement de l'extrémité des filaments qui composent le fer. Une étampe rugueuse ou striée rend, au contraire, ce déplacement des extrémités plus diilicile.

Il est à remarquer que le mouvement centrifuge de chaque file de molécules, dans le milieu de sa longueur, se produit également sur un anneau cylindrique; la pression exercée sur les faces annulaires se transmet de même dans l'intérieur de la masse et détermine nécessairement l'éloignement des molécules de la section moyenne, parce que ces molécules trouvent dans cette direction moins de résistance que dans la direction inverse, où elles devraient nécessairement être plus refoulées les unes sur les autres, par suite de la diminution de la longueur du contour.

Cette déformation individuelle d*un seul anneau, qui est quelquefois extrêmement régulière, doit nous faire penser que, dans l'écrasement d'un cylindre de fer, il se présentera quelquefois des séparations entre les fibres juxtaposées.

C'est, en efiet, ce qui arrive dans le refoulfige à la forge, et les forgerons savent bien quMl faut éviter, autant que possible, de refouler le fer dans le sens même des fibres.

Figure I*. Figure a5.

Vi] d« blinds'e forgée i l'élampe. Diverses coupes oxydées d'un ni'brc de moidiii

Figure ïli.

Forgeage à l'éumpe d'un moyeu de ruue de wagon.

(loQpe de la rondelle pHoulive'

p pPi^iiPClive dfs deu» lOiipi-s uiydér' l'aile» |iar le plan ABC, <■! le plan poqiendiculaire passant par BC.

En examinant avec attention la vis de blindage représentée par la figure 2^9 dont la tête a été ainsi façonnée par refoulement, on reconnaît sans peine que les filaments juxtaposés se sont séparés les uns des autres, à la manière de ceux d'une brosse sur laquelle on exercerait une pression.

Nous conclurons de Tensemble de ces faits que, dans le forgeage en bout, exercé dans les conditions qui viennent d'être indiquées, soit par le marteau, soit par la presse, les files de molécules qui constituent le cylindre, retenues à leurs extrémités par le frottement sur les supports, donnent lieu aux déplacements caractérisés :

1° Par Técoulement centrifuge de la matière qui occupait la section transversale située au milieu de la hauteur du cylindre;

2^ Parle pliage dans les plans des bases supérieure et inférieure des génératrices de la surface;

3^ Par la déformation intermédiaire de toutes les files de molécules comprises entre Taxe et la surface extérieure.

Il n'en sera plu^ de même si , au lieu d'une action énergique , nous n'employons qu'une action beaucoup plus faible.

En cherchant à forger en bout un tronçon de jet cylindrique de o°^,o5 de hauteur avec un petit marteau à main, à panne plane et bien polie, et du poids de 100 grammes, nous avons facilement réussi à épanouir la base sur laquelle nous agissions, de manière à porter son diamètre de o",o3 à o°*,o45, cette base agrandie se reliant d'ailleurs, par un congé parfaitement régulier, avec le lut cylindrique , qui avait conservé exactement son diamètre primitif sur une hauteur de o",oA. (Fig. 20.)

Sur la face supérieure, chaque circonférence de joint se trouvait également agrandie en restant à peu près circulaire.

L'effet produit par notre petit marteau avait été tel que l'écoulement déterminé par le choc ne s'était propagé qu'à une petite distance, la perte de pression sur une longueur de moins de o°',o 1 étant suffisante pour qu'aucun déplacement n'ait pu se produire au delà de cette limite.

Quant aux surfaces de joint intermédiaires, elles s'étaient transformées, dans la zone d'activité seulement, en obéissant, chacune pour sa part, à la déformation générale. Dans cette expérience, le bloc de plomb avait été tenu dans la main, de manière à éviter complètement TcfTet de toute réaction qui se serait développée, sur la face opposée du cylindre, de la part du support ^ur lequel le cylindre aurait été placé.

Dans les opérations de Tindustrie où fon veut ainsi renforcer l'extrémité d'un cylindre de fer, par exemple, dans la fabrication des rivets, on n'y parvient, par l'emploi d'actions énergiques, qu'en emprisonnant la tige dans une gaine résistante et en terminant cette gaine par une matrice de forme conique ou spbérique, dans laquelle la tête du rivet devra* se mouler. (Fig. 2 1 et 2 2.)

Il arrive souvent, dans la déformation qui en résulte, que certaines fdes de molécules se trouvent plissées au dernier moment du remplissage de l'étampe; mais, même lorsque cette circonstance se présente, on y reconnaît encore la constitution filamenteuse du fer, après comme avant la confection du rivet.

Cette constitution apparaît aussi dans ces mêmes rivets, après leur mise en place, et l'on voit, par l'échantillon spécial formé de deux tôles assemblées, comment chaque file de molécules se déplace pour remplir, par suite de la pression extérieure, tous les vides qui lui sont offerts.

Dans le refoulage au marteau, on n'arrive pas toujours A une aussi grande régularité dans les effets. Toutes les incertitudes du travail sont alors accusées par les irrégularités des diverses files de molécules; mais on verra, par l'échantillon provenant du forgeage d'une tête carrée, que, si cette irrégularité se traduit par des remous plus ou moins accusés, cependant les files de molécules restent encore distinctes et juxtaposées dans toutes les parties du solide. (Fig. 2 3.)

Dans le forgeage en bout comme dans le forgeage longitudinal , tous les déplacements ont lieu dans un ordre géométrique, pour

Figure i-j.

Cor^eaf^e à l'Élampe d'uD moyeu de rt Conpc Inniventle du moye

]0k APPLICATIONS DE LÉCOULEMENT DES CORPS SOLIDES

chaque action isolée, et le meilleur forgeron sera celui qui compromettra le moins Tordre régulier des déplacements individuels, eu égard au résultat à produire, sans fournir sur aucun point le moindre plissement ou la moindre disjonction.