DEUXIÈME PARTIE

Tourllleni, ax«s, arbres.

Les tourillons rapportés, les axes, les arbres oat des rôles cioëinatiques difîéreots, mais leur construction à la forge est aoalc^e et varie suivant leurs dimensions el leurs formes généralement simples (fig. i,pl. 4).

Le fer soudé de choix est encore couramment employé à la confection de ces organes pour les cas ordinaires; le fer fondu et l'acier doux sont adoptés pour ceux qui doivent présenter une grande résistance et une grande sécurité.

C'est ainsi que l'acier de variété doux ou mi-dur a remplacé le fer pour la plupart des tourillons, des axes, des essieux, des arbres de machines motrices, des machines-outils, etc.

Les tourillons rapportés étant le plus souvent des pièces de dimensions réduites, sont forgés à la barre par les procédés de martelage et d'étampage en dégageant les collets dans la masse,

Ëlè^e

230196 c.,-.c..Googlc

2 PROCÉDÉS DR FORGEAGE DANS L'iNDUSTItlB

afin d'éviter tout défaut de soudure que pourrait présenter un collet formé d'une bague rapi>ortée et soudée. Ces pièces ne se répètent guère sous mêmes dimensions, et nedoaiient pas lieu à l'emploi d'engins mécaniques spéciaux.

Axes, essieux.

Les axes ordinaires analogues aux tourillons rapportés se façonnent de la même manière; les dimensions en longueur sont simplement plus fortes; mais, les axes désigoés sous le nom d'essieux se répétant en grand nombre avec les mêmes dimensions, ont donné lieu à des procédés de fabrication particuliers.

On peut distinguer les esiiieux.de voitures ordinaires, de véhicules pour voies de terre et ceux des wagons.

Les essieux simples sans collets sont pris à ta barre, laminée ou forgée au pilon; les extrémités sont simplement étampées au plus près des dimensions pour éviter tout façonnage ultérieur important.

Si les fusées sont à talons, ceux-ci soot ménagés par refoulement ou par pièce de rapport soudée. Il en est de même si l'msieuest à. collets et à patins. Le forgei^ese fait au pilon en plusieurs chaudes avec ou sans emploi de matrices.

Dans les essieux soignés, tous les renflements, quels qu'ils soient, sont dégagés dans la masse; cette condilionest de rigueur pour les es^ux du matériel d'artillerie.

Le plus souvent, s'ils sont en fer provenant de paquets soudés au pilon, les essieux de véhicules se façonnent en. deux parties, formant chacune un demiressieu, que l'on réunit par une soudure dans le milieu du corps de l'essieu;

La soudure est à amorcée et se fait en trois chaudes,. une chaude suante, une chaude ressuée et une chaude de parage et de réglf^e. Les unorces sont prévues au moment de l'étirage afin de ne pas avoir k refouler le fer.

Les cahiers des charges du matériel d'artillerie stipulent

PROCÉDÉS DE FORGEAai DANS L'INDUSTRIE 3

que : « toute fabrication comportant l'eacoU^e des patins ou leur soudure à griffes, le refoulement' en un point quiconque de l'essieu, l'emploi de lardons, est f<»7netlementiatenlite,etsl l'une ou l'autre de ces opérati<His est constatée pendant r«xécnLion d'une commande, tes pièces en fabrication et celles déji fabriquées seront refusées.

Pour les essieux coudés, (M> a soin de méoagOT aus ^>auches des bossages on lalons en A et B (fig. 3), lors de l'étirage du corp&de l'essieu, aux emplacements occupés par les coudes, de aumière qu'on puiœe obtenir oes angles tûen formés sans avoir recours au refoulage ou à l'emploi de lardons.

Les coudes terminés pour chaque demi-essieu, on .procède au carrossage des fusées, puis au dressage, fileti^e, et «isuite i. leur réunion par soudure à amorces, en les cbaufTaot dans des tburs q)éciaux ou au moyen de procédés électriques qui conviennent bien pour ces pièces qui se répètent.

Les essieux en fer provi^ment de paquets parfaitement soudés au pilon. Le fer à nerf doit prédominer pour obtenir un essieu résistant. Les essieux en aci^ sont d'une seule pièce et proviennent de lingots martelés ou laminés dont les dimensions comportait deux ou plusieurs ébaucbes que l'on foi^ dans les mêmes condilions que celles pour tes essieux en fer.

Après' {orgeage, il convient de soum^tre les essieux au recuit, la température variant avec la dureté du méCai employé; ordinairement on atteint le rouge cerise et on laisse refroidir ientooentÂi'abri del'air.

Pour les essieux en acier, une trempe douce leur donne fivs de ténacite et d'élasticité.

La trempe est faite au rouge cerise naissant ou au rouge sombre dans un biùn d'huile.

Ceux qui présmtent une duretétrop grande sont recuitâ à la température du bois bnUant (600°). Les services de l'artillerie ont adopté dernièrement l'acier nickel pour plusieurs de leurs commandes, en vue d'assurer plus de soUdite, de sécittitë.

Les demi-essieux k patins ou autres ordinaires ont donné lieu à la constraction d'un laminoir spécial pour les achever, c'est-à-dire pour cylindrer la partie A (fig. 3) qui doit devenir la fusée, pour donner la forme octogonale B et la forme cylindrique C, dans la partie du milieu qui doit ultérieurement être soudée à un autre demi-essieu semblable pour former l'essieu complet.

Le laminoir (fig. 4 et S) (1) opère d'une façon automatique. Il est muni d'un chariot porteur à coulisse présentant l'essieu dans une position parfaitement régulière à l'action des cylindres, et le retournant automatiquement pour façonner les diverses faces ou obtenir la forme voulue exactement.

Les cylindres A et B travaillent seulement sur une portion de L'ur pourtour qui présente les diverses cannelures correspondant aux dimensions des essieux. La parlie non travaillante est surbaissée de O^fii environ au-dessous du fond de la cannelure la plus profonde. Contrairement aui laminoirs ordinaires, le travail se fait en introduisant la pièce du côté où elle doit sortir, c'est-à-dire en ramenant le fer en avant.

Le chariot C a pour but de remplacer complètement l'action manuelle en assurant une bonne fabrication. Il se compose d'un support C glissant sur des guides cylindriques creux G, parallèles entre eux, perpendiculaires aux cylindres et portés par le bâti établi sur le devant du laminoir.

L'essieu E, chauffé au rouge, est placé sur son support, le patin en avant ; il est convenablement assujetti ; mais, les pièces qui le maintiennent peuvent tourner avec lui autour de son axe par la commande d'un encliquetage.

Un contrepoids P attaché par une corde au chariot sollicite celui-ci pour le déplacer et le ramener en avant, lorsque le laminoir l'a repoussé en arrière. A chaque mouvement de vaet-vient, l'essieu tourne d'un quart de tour et présente foules

(1) Brevet Meunier du Ï5 ma; 1875.

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pfiOCëDéS J)i TOHGBAQB DANS l'iNDUSIBIB 3

ses faces aux canaelures. Après quatre passifs, l'essieu est enlevé. Le lamineur conduit plusieurs chariots en môme temps. La fie/ure 4 montre la djspositioa pour laminer le corps de l'essieu; pour le laminage de la fusée, la pièce est retouroée, et la cannelure est de forme appropriée. A cbaque cannelure peut correspondre un chariot en le disposant sur les supports correspondants,

On peut aussi ébaucher les essieux au laminoir et les achever en matrices (I). La figure 6 montre une ébauche C après son passage entre les cylindres B du laminoir (fig. 7^, dont les gorges sont de laigeur uniforme, pour obtenir des côlés parallèles. Mais les rainures sont de profondeurs variables, d'où il résulte que l'ébauche C est d'épaisseur variable ; le métal se trouve distribué dans le sens de la longueur, sensiblement sur une surface qui correspond de point en point â, l'essieu fiai. On ménage sur les cylindres plusieurs cannelures pour des essieux de différentes longueurs, dimensions et formes.

L'ébauche est ensuite placée entre pes matrices D (fig. S), et cela sur champ, c'est-à-direque les faces parallèles sont placées contre le fond et contre le dessous de la matrice. La matrice est assez longue pour recevoir le corps de l'ébauche et ne laisser dépasser que les bouts bruts comprenant le métal en excès. Lematriçage se fait avec un pilon de 4 à 5' ou k la presse; ou a soin de ne façonner que partiellement les collets d'aîiout, comme le montre la figure 8.

Ou bieo la pièce est matricce sans co\\e,ll(/tg. 9). On soude les blocs terminaux et l'on place ensuite la pitce dans les blocs de retenue G ou matrices correspondant à la forme de l'essieu, mais ayant aux extrémités unecavitéannulaire dont le diamètre correspond au collet extérieur K à former sur l'essieu (fig. 10). Un mandrin mile I, destiné à refouler les bouts de l'essieu pour former lescollets,estajouté de façon à se loger eiac-

(l) Brevet du 6 eeptembre 1887, à M. Wellmaa.

6 Pll(h3ÉDÉ8 DE FORGEAQE DANS L'iXDUBTflIE

temeot dans les cavités cylindriques terminales des blocs, et ce plongeur 1 porte au eentrede sa face un poinçon à extrémité conique J, destiné à iaii»timflr les centres de tournage. Les mandrins I sont actionnés simultanément chacun par une presse, de préférence à un marteau.

On peut former les collets d'atwut dans les matrices D (fy . H) ; mais, à moins de laisser de longs bouts, les collets présentent des défauts.

On préconise l'emploi d'une pièce matricée de la forme fig\av42,AaiA les abonts mis à longueur sont wisuite refoulés dans les étampes-6 pour former les coUets.

Le chauffage électoique de ces collets en même temps que s'opère le refoulage peut s'appliquer avantageusement.

Estietue de wagon».

Les essieux pour wagonnets se font ordinairement en fer soudé ou en fer fondu ; ceux pour wagons des voies principales sont eu acier Bessemer ou autre, pourvu qu'il soit de btmne qualité et que les lingots, ayant subi un martelage éneigique, ne présentent aucun défaut.

Us sont ordinairement garanttspour quatre années de service.

Les essieux droits en acier fondu ont été répandus d'abord en Allemagne vers la même époque que les bandages (avant i 808).

Peu de Compagnies de chemins de:fer continuent à employer exclusivement les essieux en fer soudé, provenant de paquets à miKS de choix fortement corroyées ou étirés au pilon ou au laminoir.

Le fer fondu forgé ne présentant pasunerésistancesuflisante, on préfère généralement employer l'acier donnant un allongement de SO à 2S 0/0, barrettes de S00°"°, une ténacité de rupture de 63 à të^ par milhmëtre carré, soit un chiffre de qualité variant de "75 à 70 (1). Ce métal est sufllsamment car-

PHOcânée de fohseà&k da?ib l'jndustru 7

bore pour que le recuit et Ja trempe puissent renier une action suffisante en vue de l'améKoraUon de la qualité (1), et une certaine dureté aux fusées pour résister à l'usure et prëve- Dîr les grippements qui se produisent Avec un métal un peu moiiH dur. lorsque les Tusées ne sont pas trempées, afin de les durcir quelque peu, on promène sur leur surface, après tournage définitif, une roulette appliquée fortement. L'action serait plm profonde et plus efBcace en employant une machine spéciale peemettant d'exercer uneplus forte pression que celle que produit le tourneur opérant & la main.

Lorsque l'essieu est en fer, les fusées sont souvent cémentées, puis trempées,

L^ fusées des essieux en fer sont aussi écronies par un martelage exécuté à froid et A petits coups après le dégrossissage et avant de remettre les essieux sur le tour pour les finir par une dernière passe. Cet écrouissage lear donne une plus grande résistance à l'usure. Le martelage se faitau marteau à main, ou mieux an marteau mécanique, plus rapide et plus économique, dont les figures 13 à 47 montrent une disposition (2).

L'essieu est monté sur des supports mobiles longitudinale ment; l'un d'eux tourne automatiquement de manière à présenter successivement toutes les parties de la surface de la fusée l'action du petit marteau M, qui bat 6t coups par tour de l'essieu ; celui-ci avance, sous l'action d'une vis, de ff"" p» lour; de sorte qu'une fusée de 110°™ de longueur fait 38 tours et reçoit 1.800 coups sur tonte la surface, ce qui produit un effet sufiisant.

L'essieu dcoit.de wagon en fer soudé est une pièce de forge

(1) Des esaieui qui ce peuvent satieraire aux conditioas des cahiers des cbai^c» aiBDl d'avoir suM la Irempe et le recuit, accuBsat après ces opiraliona aae ténacité de rupture etunalloogemaDtsupérieureâceux demandés.

A l'iaverse, si l'acier est trop dur, un recuit prolongé fait disparaître récronîBMge dû au travail, le métal s'adoucit et peut donner aux essais de Iraction l'allongement imposé.

lij Brevet du 17 février 1S74 â la Compagnie des forges de Châtillon et Commenlrf.

s PROCÉDÉS DE FOBfiEAGK DANS l'iNDUSTIIIE

simple à sections circulaires dont l'ébauche soudée au pilon et corroyée au laminoir, est étampée au pilon.

L'essieu est ordinairement fait en cinq chaudes. La première pendant laquelle la longueur est dégrossie; la seconde ébauche la moitié deTessieu : la troisième finit c«tle moitié ; la quatrième ébauche l'autre moitié; la cinquième la termine.

Le déchet du métal est en moyenne de 20 0/0. Les paquets ont une section variant de 0",200 à 0°,300 de côté. Après soudage au marteau, le paquet est laminé en bari« brute ronde de 120 à 180""° de diamètre. L'excès de métal laissé à chaque bout des fusées est affranchi à la scie, et c'est dans ces parties que l'on prend les barrettes d'essais à la traction.

S'il s'agit de petits essieux pour wagonnets, le paquet correspond à plusieurs longueurs ébauchées au laminoir, puis tronçonnées à la scie. Chaque extrémité, réchauffée à tour de rôle, est ensuite étampée, aclic\ée à un pilon de 2' en une chaude, en dégageant suffisamment les fusées et les portées de calage des roues ; le corps reste cylindrique brut de laminage, ou on se réserve un étampage modéré pour la mise à longueur au plus près.

Essieux en acier.

Les lingots pour essieux de wagons sont octogonaux ou à section carrée de 0°',2SO à O^jWO de côté; la hauleurest égale k trois ou quatre fois le diamètre inscrit, ce qui permet l'obtention de un, deux ou trois essieux dans le même lingot et, dans ce dernier cas, on réduit l'importance relative des chutes qui sont ordinairement de 20 0/0 du côté de la tête et de 4 à S 0/0 du côté du pied. Les essieux achevés de forge pèsent de 200 à 300''^ suivant le modèle. Les lingots, après vérification etenlfc^ vement des pailles ou criques de faible importance, sont réchauffés dans des fours appropriés, en nombre variable suivant les moyens dont on dispose, pour être successivement étirés avec un pilon de 8 à 15' selon leur grosseur et suivant l'accélération qu'il faut donner k l'ébauchage. Dans cette pre-

i'KOCéd£s de forgbaqb dans l'inddstrib 9

mièrechande, le lingot est étiré au carréf/ï^.y^J, pais il passe i DO pilon de moindre importance pour lui donner la forme générale ébauchée sous seclion octogonale.

Quelques usines laminent les lingots au btoomlng sous section finale carrée à angles abattus fortement. On tronçonne à la tranche ou à la scie tes chutes et ébauches de chaque essieu .

Le rapport de la section primitive à la seclion moyenne ébauchée varie ^nsi entre 1/5 et i/10. Pour le finissage ou ctampagedu corps de chaque essieu les marteaux sont de 4à 6' et il suffit de deux chaudes, si le corps est cylindrique et si les fusées ne sont pas complètement dégagées. Dans le cas contraire, «1 opère en trois chaudes : la première est relative i l'étampagedu corps, le plus souvent de forme conique (fig. 48'') cd>tenue au moyen de deux étampes, dont l'une, cylindrique, ébauche et dont l'autre, à double conicité, achève, La deuxième chaude se rapporte à l'une des fusées et la troisième à l'autre fusée (Hg. IS'). L'étamp^e de ces parties peut se faire aisément sous un pilon de 3'. Ordinairement, sur les parties tournées, les di^unëtres brut^ sont de 5 à &"^ plus grands que ceux de l'essieu fini. Le corps reste brut.

Si possible on ne laisse pas refroidir la pièce et on la porte immédiatement dans un four continu à recuire où elle reste pendant six à huit heures sous l'action d'une température progressive qui correspond à celle du rouge cerise clair comme maiimum. Si le four n'est pas continu, le refroidissement se I^^t dans le four même dont on laisse la température s'abaisser Pendant vingt-quatre heures, ou, mieux, les essieux sont transportésdans des chambres de refroidissement à l'abri de l'air, Mil dans un milieu oii la température se maintient aussi élevée que possible pendant une durée assez longue. Après refroidissent complet, chaque essieu est visité, placé surunetableen fonie pour vérifier s'il n'y a pas lieu de le redresser, ce qui se ^t ordinairement à froid, de préférence à la presse plutôt qu'au marteau.

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lu PROCÉDÉS DE FORGBAQE DAKB L'iNDUBIBIB

Ces essieux comporteDt ane Mtrication très importante. Certaines forges foçonneot par jour jusqu'à 30> 40 essieux ébaudiés il UD même pilon.

Eisieux creva.

L'un des premiers procédés employée pour la fabrication des essieux de wagons creux comporte :

1" La coulée d'un lingot d'acier (fig. 19) avec noyau Péfractaire;

2° Le laminage du lingot sous section (fig. SO), puis son renflementet sa régularisation (fig. Sf);

3° La préparatioD de deux IwutB pleins (fig. 2S) formant bouchons, que l'on introduit dans les deux bouts du tube et que l'oa soude en étampes pour constituer les fuséesde l'essieu (fig. SS).

Les figure» 24 et iS se rapportent à l'essieu achevé ; le diamètre extérieur va en décroissant depuis les portées des roues jusqu'au milieu; de plus, l'épaisseur -du métal diminue aussi depuis ces portées jusqu'au milieu.

Pour produire cette forme, on chanHe l'essieu à l'exception des fusées; on le place dans la machine f/î^. X).

Le« mâchoires M, exerçant un effort deiraotion en môme temps que deux paires de galets G sont promenées sur l'essieu alternativement en se rapprochant ou «'éloignant de l'axe pour déterminer une pression, le corps de l'essieu s'étire comme une éprouvette de traction que l'on régularise pendant qu'elle tourne. C'est l'une des rares applicati(»s du procédé de traction directe combiné avec des pressions latérales. Ce procédé ne s'est pas répandu; il est difficile de donner une chaufe bien régulière et surtout symétrique par rapport au milieu.

Les essieux creux ont été préconisés depuis une vingtaine d'années, mais n'ont pas été adoptés, d'une façon courante, à cause de leur fabrication plus difficile, et aussi parce qu'ils présentent moins de sécurité que les essieux pleins. Cependant diverses foi^s en Angleterre réalisent cette fabrication dans

de bonnes cooditioas pour les essieux des wagons, des voilures des Iramwayâ et ceux du matériel d'artillerie.

Un autre procédé de façonnage consiste à prendre un manchon de fer ou d'acier fondu que l'on étira au laminoir, puifi l'ébauche cylindrique annulaire est achevée en matrices ponr y fonnw les fusées et collets.

Par exemple, un tube de f.'SO de longueur (fig. 87) est allongé i. ±",3^, puis élampé pour d^^ager les tourillons et ménager les portées de calage (/ig. S8} (1).

Parfois les aboutssont fermés par restreigoi^e et soudée en dmnant'la forme semi-sphérique-

Le laminage a aussi été appliqué pour les essieux pleins.

Le lii^ot est d'abord étiré k la presse ou à un hlooming qui lui donne la section carrée. De là, il passe à un Snisseur pour prendre la section circulaire et une longueur qui correspond k plusieurs essieux.

La barre est tronçonnée k la scie; les éléments sont réchauffa à chaque bout pour l'élampage des fusées, le corps reste cylindrique.

Le roulage entre plateaux-matrices (fig. 29k 33}à'aae ébauche fortement corroyée peut avantageusement être appliqué au SnissE^edes essieux de wagons, des axes de petite et moyenne dimensions, tels que les broches de filatures qui se répètent en grand nombre et que l'on peut obtenir sans nécessiter de relouche autre que celle pour le polissage et l'achèvement des abouls. Plus loin, nous indiquons le laminoir de MM. Mac Bride et 'Pisher qui s'applique aux arbres et aux essieux.

Boltca à (raille dei eailenx.

Les supports d'axes ne se fabriquent qu'exceptionnellement en métal foi^é, soit lorsqu'on recherche, comme pour les

(1) Procédé Martin. Brevet du 30 aïril 187i.

12 PBOCÉOÉS DE FOKGEAGB DAKS L'iNDUSTBIB

essieux de wagons, )a I^reté tout en assurant la solidité et par suite la sécurité.

Depuis quelques années, M. Fox a confectionné des bottes à graisse en acier matrice ou embouti. Il a combiné les matrices et les mandrins (fig. 3S à 46) (1).

La fabrication comporte : 1° La préparation d'une ébauche lubulaire à section rectangulaire (fig. 34), dont les dimensions correspondent à peu près i celles de la boîte à graisse à obtenir;

2" Le raatriçage dans des matrices en plusieurs parties démontables dont l'une, espècede mandrin, correspond en forme et en dimensions à l'intérieur de la boite terminée.

Le mandrin démontable {/ig. 35 à 37 et 3S h 43) comprend un certain nombre de segments montés sur une broche centrale conique. Ces segments sont faits en deux morceaux avec des joints biseautés qui permettent la contraction par refroidissement de la pièce.

Les matrices externes (fig. 44 à 46) comportent des plaques disposées pour former les cAtés, le dessus et le fond de laboll« à graisse, lorsque le tube est comprimé entre elles.

L'ébauche, chauffée au rouge vif, est montée sur le mandrin M; les pièces sont ainsi introduites dans les matrices, puis la pression hydraulique s'exerce sur le chapeau C dont les côtés extérieurs latéraux en forme de coins agissent contre les deux blocs malriceurs AA' qui se rapprochent et donnentles formes latérales en combinùson avec le mandrin.

Lorsque les blocs AA' ont terminé leur déplacement vers l'axe et achevé la formation des côtés de la boite, ils continuent de descendre et les deux saillies en acier BB' viennent agir dans les côtés du tube partiellement comprimé; ces saillies équarrissent transversalement les rainures dites des plaques de frottement d'essieu.

Ces rainures terminées, les matrices supérieure et inférieure

(1) Brevet du 31 décembre 1892.

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PBOCÉDÉS DE FORâEAGE DANS l'iNDUSTRIB lit

C et I) entrent à leur 'tour en aclion pour achever la pièce.

Ces matrices agissent simuJtanéDaent sur le dessus et snr le tond du tube, pendant que les matrices latérales le maintiennent.

L'opération terminée, la pièce C est soulevée et entraîne les matrices latérales, les blocs, la botte et le mandrin. A un moment donné, les parties latérales s'écartent pour reprendre leurs positions ouvertes (fig. 44), rendre libres le mandrin et la pièce, de manière à pouvoir les retirer et les démonter. La boite, ainsi formée, est prèle à recevoir les pièces additionnelles qui la complètent, après que les extrémités ont été tournées, si cela est utile.

Celle fabrication a été adoptée par quelques forges anglaises d'une façon courante.

Arbres.

Les arbres, au point de vue de leur fabrication, peuvent se classer en deux catégories: ceux sanscoUets; ceux avec collets.

Les premiers sont ordinairement cylindriques sur toute leur longueur; les autres présentent des variations de section.

Les arbres cylindriques sont ordinairement pleins et sont pris dans des barres du commerce que l'on régularise au tour ou au mandrin d'étirage sur le banc à tirer. Ce dernier procédé convient tout particulièrement pour les arbres dits de couche, creux, provenant de tuyaux étirés à chaud et que l'on achève par plusieurs passages à froid à travers des filières mandrins, ce qui dispense de tout tournage réduisant fortement l'épaisseur et aussi du polissage ordinaire. Oo préconise avec raison l'emploi de tuyaux à ailerons bélitoïdaux intérieurs qui assurent la raideur, augmentent la résislance de flexion et de torsion.

Les arbres à collets et à sections variables se forgent au pilon ou à la presse en étampes en ménageant autant que possible les coUels dans la masse et en parlanl de paquets ou

14 PROCÉDÉS DE FOKGKAGE DAMS l'INUUSTSII

de lingots assez gros pour assurer tin corroyage énergique, surtout s'il s'agit d'arbres preaniers moteurs (1).

Arbres étirés à la fUière.

En vue de supprimer le tournage des arbres cylindriques, ils sont régularisés à la filière par plusieurs passages successifs dont la réduction totale varie avec le diamètre de l'arbre ; elle est d'environ 1 à 2™" pour un dîatnètre de SS à 30"" ; pour les gros diamètres jusqu'à ISO"" et plus, elle n'atteint pas 3™".

Ce procédé a été appliqué aux Ëtats-Unis par Billings (2). La figure 4, jonche S, représente le banc à tirer les arbres. On y retrouve une filière calibre et son porte- filière, des supports ou' des rouleaux destinés à maintenir la pièce dans la direction de l'axe de la filière.

L'arbre A est saisi par une grîfl'e à mâchoires en coin B solidaire de la t£te d'une tige de piston G actionné par l'eau, la vapeur ou l'air comprimé. La course du piston a une longueur un peu plus grande que la longueur à étirer.

La filière F ea acier dur est à entrée conique raccordée.

Pour obtenir un centrage exact, ta lunette a un rebord D pivotant autour des pointes des vis h centrer E solidaires de la pièce G; cette dernière pièce pivote elle-même autour des pointes des vis à centrer H fixées au b&.û et reclangulairement situées avec les vis E (fig. 2 et S).

Le bâti I a des supports en acier J à arêtes vives, sur lesquelles la pièce G s'appuie tout en conservant sa mobOité. Le porte-filière D est également muni de supports en acier L

(1) Autrefois lee arbres des machines à vapeur ëtaieat coDstitués par des barres carrées que l'on soudait en paquet lûr superpositioD succeaaive au martinet ou au marteau à devant. Les soudures étaient défectneiuee; on tonservait la section carrée au corps de l'arbre.

(2) Geo. H. BJllJQgs, auperintendant de la Norwaj Steel and Iron Co., South-Boston (Mass.). — Btvue uimiertèUe dta Mines, tome XVUl, 1685). (Note de H. J.-G. Freson sur l'étirage à froid.)

PROCÉDÉS DE FOBflBAGE DANS l'IHDUSTBIE 1B

à arêtes vives i^[diquées ooûtre le front de la pièce G et permettant la rotation de D par rapport à 6.

La mise en place de la luntite D a lieu en serraot et dessein rant les quatre vis K qui agissent sur son rebord extérieuren quatre points situés à des distances angulaires de 90*; elles font tourner la pièce D sur les points L par rapport à son support G et'celiii-ci sur les pointe J' par rapport au b&ti I. Ces vis permettent de bien fixer la filière 0' suivant l'axe de la tige du piston de traction, de sorte qu'unt; barre A plus ou moins courbée puisse être redressée par l'opération . Ce dressage n'aurait, pas lieu si la filière était libre de ses mouvements, si par exemple, elle était montée à rotule.

Les arêtes L et J doivent être sur les prolongements des axes des vis E et H.

La disposition précédente a été simplifiée (fig. 5 et6) : la lunette D, dont la surface extérieure a été taillée en biseau, s'appuie contre lea rouleaux N tenus dans une pièce fixée au b&tiL Les vis K servent à ajuster la position delaiunelte comme ci-dessus; sîelle est mal dirigée, oaoblieot des barres courbes.

L'arbre est graissé convenablement pendant l'étirage, il. sort de la fifiëre avec une sur&ce unie qu'il suffit de polir au lour, à l'émeri et à l'huile, pour faire disparaître les petites stries longitudinales, ou soit encore en enlevant avec un outil coupant une faible couche de métal.

Les arbres creux- sont régularisés de môme que les pleins.

L'opération se fait en plusieurs passées dans des filières dont les différtinœs de diamètres varient de quelques dixièmes de millimètre. Une filière résiste au passage de 120 à 150" d'arbres. Il convient d'adopter pour ces arbres du fer fondu ou de l'acier tr^douxSiemensMartindont la ténacité et la limite d'élasticité s'élëveutdansune proportion plusoumoiusgrande par le travail décompression et d'étirage (1). Ces arbres dits en acier comprimé

16 PROCÉDÉS DE FOBGBAGE DANS l'INDUSTRIB

seraieat de préférence adoptés, si leur prix de vente (SO francs les lOQ"^} était quelque peu réduit. Ce prix n'est pas en rapport avec la réduction de poids qu'il est possible de leur faire subirquand il s'agit d'arbres de transmission dont l'écartement des paliers obligea tenir les diamètres plus forts en vued'ériler la flexion.

Banc à tirer hydravUque de Robertson {I ).

Robertson a appliqué à l'étirage des arbres pleins ou creux, un banc à tirer hydraulique dont le principe consiste à placer la pièce dans un cylindre el à le pousser à travers le mandrinfllière par action directe du liquide sous pression. Ce liquide peut être de l'huile pour lubrifier la pièce et faciliter l'opération.

Les figures 6" etff' se rapportent à une disposition comprenant: un cylindre en fonte G, dont le diamètre est un peu plus grand que celui de l'arbre; une filière F, ajustée sur la tête du cylindre par l'intermédiaire d'une rondelle de cuir pour assurer l'étancliëité du joint. Cette filière est maintenue par la bride B fixée au moyen de boulons.

Le fond du cylindre présente une ouverture pour le passage de la pièce. Un bouchon D ferme cet orifice.

Une tubulure H munie d'un robinet met en communication

Acier doux ordinaire . . Re = 20'' R — SS'' A — 2S Ti^ljôi"-

Acier i;ompriiné 50" . . .65'* . . .10 . , 1,0H*'-

Daos des essais de torsion, éprouvettes de 200— " de loogueur et de 12"" de diamètre, nous avons conslaté :

Fer laminé 8

Acier comprimé. ... 18 (1) Rrevet du 6 décembre 11

PROCâDÉS DE FORQBAGB DAMS l'iKDUSTRIB 17

le cylindre avec un réservoir de liquide à basse pression, pour faire ie plein avant de faire agir le liquide propulseur, qui doit (ieprëféreace ôtre employé au sortîrdespompesàune pression d'enTiron 2.500'* par centimètre carçé; ce liquide est introduit par la tubulure I. Le cylindre est monté dans des bridefl E disposées de manière k pouvoir facilemeut rechanger le cylindre suivant les dimensions des pièces.

Une auge F reçoit le liquide après l'opért^on, lequel s'écoule par la tubulure G pour être repris à volonté.

A litre d'exemple, considérons un arbre de S2"™ de diamètre réduit à S0°™ en un seul passage-Laseclion de poussée serait de 19"",63et l'effort longitudinal sérail : 19,63 X 2S00 = 49.000^, ce qui peut suffire. Touterois, il est prévu une traction additionnelle pour venir en aide s'il y a lieu. A cet effet, l'extrémilé de l'arbre qui déborde est filetée et se visse dans une tige T saisie entre deux galets V disposés sous un angle tel qu'ils produisent un mouvement hélicoïdal de la pièce; le déplacement longitudinal le plus conyenable pour un tour de l'arbre est de 95'°°'. On réduit ainsi la composante longitudinale du frottement sur la tiliëre, et, de plus, les galets tirent euxmêmes avec force sur la lige T.

I^ vitesse d'étirage est d'environ 100°" par seconde. Pour redresser l'arbre à la sortie, un disque K est placé obliquement suivant la mËme inclinaison que les deux galets eatrajneurs; ce disque s'appuie contre l'arbre et le guide tout en le dressant par Qexion s'il y a heu.

I^ arbres sortent de la matrice avec un poli très suffisant pour leur emploi.

M. Kobertsou adopte encore un piston court qui sert de pousseur en s'appuyant sur le bout postérieur de la pièce. 11 suffit alors d'une pression beaucoup moins élevée pour le liquide.

L'emploi de pressions atteignant ou dépassant 2.500'^» par ceQtiinÈtfg carré doitdonuer lieu à des inconvénients multiples

18 PROCiDÉS Dl fOR6BA.aB DANS l'iHDOSYHIE

qui. cependaDt, n'embanasseat par M. RobertaoD, acooalumé à vaÎDcre enmétallui^ des difitcultés de tout ordre.

Dresiage des arbres.

Lorsque la pièce exige ua dressage compl^entaire, elle passe entre trois cylindres lioriEoataux A, B, C ((ig. 7 et i^^, k cannelures; deux des cylindres B, C tountent dans le même sens et sont reliés par trois pignons. La machine à dresser est mue par courroies et la rotation a lieu successivement dans les deux sens; la tranamiasion de commande comprend trois poulies, dont deux folles et une calée qui reçoit l'action alternative d'une courroie droite et d'une courroie croisée. Lapiècepasse à plusieurs reprises entre les cylindres dont la poùticm relative est réglée au plus prè».

Si le drfeaage doit être rigoureusement recliligoe, la pièce passe finalement à la machine (/ig. 9 et tO). Elle est placée sur les deux séries de galets G à surbce lisse qui lui donnent par friction unmouvementde rotation. Une séried'appuis P portét par un chariot nx^e C peuvent être haussés ou abaissés par des coins D agissant sur leur face inférieure. Un bloc B doooe à la tiarre une pression réglée par la vis V.

L'opérateur promène d'abord le chariot C le long de la barre qui tourne sur «lle-mème par l'action des roues G; en ce moment le bloc B se trouve relevé et les appuis F descendus. Il tien Isur un de ces appuis un morceau de craie, asseï près de la barre, pour que la trace s'en marque sur les parties o^&ant une déviation, quelque légère qu'elle soit. Quand il découvre de cette manière une courbure, il lise le chariot et arrête le mouvement de rotation de l'arbre. Après avoir placé le point blanchi sous le bloc B, il choisit deux des appuis P d'après la loi^ueur de Vinfleiion et les ap[dique contre la barre ; ensuite il serre la vis V jusqu'à ce qu'il vienne à bout de la défonuatioD. Une machine k dresser, mieux conditionnée, consiste en trois cylindres entre lesquels est introduit l'arbre

PHOGÉDiS Mî FMGBAGE DANS l'iKOUSTRIE 18

pantlètemenl aux axes, de maaière qu'il est roulé entre les cylindres ea possédant un mouvement hélicoïdal se décomposant en uQ mouvement d'avancement très lent et un mouvement derolatitm dont la vitesse varie de 400 à. 'MM tours. Lecylindre supérieur est libre ; les deux antres sont commandés et leurs axes rantl^rement inclinés sur l'horizontale, maisensens inverse. Uns autre machine à dresser les arbres avant tournage, employée aux États-Unis, est celle (fig. H) de Al. MéJart. L'arbre A est maintenu par une griffe G à plateau monté sur un arbre rotatif B actionné par des roues d'engrenages et un cône-poulie k courroie de commande.

Sur un chariot C sont montés quatre galets inférieurs et émx ^lets supérieurs coniques, entre lesquels l'arbre est serré éo^giquemeitt par le déplacem^it des galets supérieurs dont les «apporte st»t solidaires d'une traverse D pouvant se déplacer à volonté, verticalement, par la manœuvre d'une vis V prenant écrou dans une deuxième traverse Ë supérieure Aonlée sur les colonnes du chariot. Ce dernier est pourvu de quatre petites roues à gorge et route sur deux tiges cylindriques F parallèles à l'axe de rotation de l'arbre. Les galets Inférieurs sont deux à deux montés fous sur des supports solidaires de deux chariots guidés pouvant s'écarter ou se rapprocher à volonté par la muiœuvre du volant- manivelle, ce qui permet de faire varier la portée de la partie entre galets. La rotation de l'arbre A donne lien à des efforts obliques sur les galets, dont les composantes longitudinales csit pour effet de déplacw IwigUodinalement le chariot C. Cette machine, établie sur plusieurs dimensions, permet de dresser des arbres de 20 & Î50" de diamètre et de ■i",60 de longueur.

Machine à dresser hydraulique.

Au lieu de produire la pression avec une vis, les machines à dresser les arbres comportent souvent une petite presse hydraulique actionnée par un levier.

SO PROCÉDÉS DE FORGEAGB DANS LlNDVâTRlE

La figure i2 (I) se rapporte à une machiae de ce genre présentant en outre une disposition pour relever l'arbre de dessus les galets qui le font tourner.

Sur un banc consUtuè par deux poutrelles d'acier entretoisées et porté par deux pieds, sont placées les poupées extrêmes munies de galets dont l'arbre de l'un d'eux porte une poulie de commande pour la rotation de l'arbre à volonté.

Deus blocs d'appui intermédiaires se déplacent sur le banc pour suivre la presse munie de quatre roulettes facilitant le déplacement. Sur les blocs sont moatés des axes à excentriques que l'on actionne par levier et qui relèvent l'arbre cd devenant les points d'appui de la partie à fléchir.

Le pistoD de presse peut être abaissé ou relevé rapidement pour les manœuvres préparatoires; puis il est actionné lentement pour produire la pression, au moyen d'un levier mettant en jeu la petite pompe de compression.

Arbres obtenus par laminage du métal à l'état liquide.

La fabrication des arbres en laminant le métal àl'étatliquide a été essayée dès 1869 par Robertson {2).

Ce procédé ne s'est pas répandu; il ne saurait être appliqué que pour les arbres cylindriques pleins ou creux et les dispositions des laminoirs sont lei mêmes que celles des laminoirs pour barres rondes et pour tuyaux.

Les arbres étant des organes transmettant des efforts de sens contraire à répétition, le métal qui les constitue doit posséder ea même temps que la ténacité, une grande élasticité, une grande duclililé, qualités qui ne peuvent être acquises que pai un forgeage énergique, un c^rroyage prononcé que ne donne pas le laminage à l'état liquide.

(t) Ameiican Macbinisl, 30 novembre 1893. Constructeur : W. et S. Hyraulic Machinepy Works, New- York,

(2) Brevet anglais du 30 décembre 1869, n" 3677 .

PROCÉDÉS DE FOHQEAGE DAKS l'iKDUSTBIB SI

On a préconisé depuis quelques âuuées le laminage et le dressE^e à froid ou à basse température pour augmenter la (énacilé du métal et sa roideur ; mais dans ce cas la ductilité est rcduile plus ou moins et les raptures brusques sont k craindreiprJs un certain temps d'uaage.

Im figures 4, 2, 3, 4. S, 6 et 7, planche 3, représentent la machioe de MM. &lac Bride et Fisher pour façonner dans une seule opération, à chaud ou à froid, les arbres ordinaires, les unes, les essieux.

La pièce est iaminéc transversalement entre deux cylindresC, B k axes parallèles, tournant en sens contraire. Ces cylindres sont commandés par roues hélicoïdales et vis sans ûa.

La pièce est maintenue contre tout déplacement vertical par deux guides P qui s'appuient sur toute la longueur de la partie d'art)re engagée dans la machine. Ces guides se règlent k volonté en position suivant les dimensions de la partie cylindrée. Le réglage se fait automatiquement lorsque les cylindres U et C se rapprochent ou s'éloignent; le cylindre B est fixe par rapport aux déplacements transversaux ; seul le cylindre C se déplace.

Pour permettre le déplacement de l'arbre suivant son axe [«ûdant le cylindrage, les cylindres B et C présentent des méplats qui laissent la pièce libre à des intervalles déterminés et permettent de faire agir ulitcment un mécanisme d'avance automatique, comprenant un plateau-manivelle T monté sur le cjlindre B. Ce plateau est pourvu de deux tourillons K" qui se déplacent à volonté dans la rainure du plaleau. Ces tou • filions, en heurtant le levier L', font agir un encliquetage M' dont le rochet M' fait tourner d'une façon intermittente l'arbre N' sur lequel est montée une roue dentée N" munie d'une chdne attachée à la pièce à mouvoir.

fe chaque côlé des cylindres (fig. Sei fijsont disposés des supporta de la pièce ; du côté de l'entrée, un support additionnel R' est nécessaire pour te débutde l'opération, alors que l'arbre n'a

li PROCÉDÉS DE FUHGEAGE DANS l'iNUUSTRIE

pu encore être aigagé dans le support P' de l'autre côté. Lorsqu'oD veut cyliiidrer des pièces de forme carrée ou irrégulière, OQ les niunit de bagues permettant la rotation de la pièce sur se» supports.

Pour le cyliûdrage ou laminage d'arbres à section constante, on règle exactement la position du cylindre C par rapport à B, de manière que l'opération se fasse par un seul passée.

M^, par exempte, pour des essieux de w^ons exéoités à <^aud ou à froid, le cylindre C doit se déplacer suivant le proËl, et l'c»! préfère employer des cylindres de foimc correspondaule à celle à produire.

Collets refoulés ou soudés par chauffage électrique.

Les collets des arbres peuvent être obtenus en façonnant d'abord la pièce à section uniforme, puis en la chauiïant à l'endroit déterminé par le procédé électrique (1); on y rapporte une bague en une ou deux pièces, suivant que les dimensions de l'arbre permettent ou non l'emploi d'une bague en une pièce (fig. 8, 9 et 10.)

En comprimant longitudinale ment l'arbre par des pressions sur les abouts ou en deux points quelconques situés de part et d'autre de la soudure, le métal de l'arbre gonQe, se renfle à l'endroit de la soudure et détermine la liaison tout en martelant ou en comprimant la bague en même temps. On peut disposer les collets avec des gorges ou des entailles qui s'emboîtent dans les bourrelets formés par la compression (^. H).

Le chauftage électrique peut avantageusement être appliqué pour souder des parties d'arbres entre elles, des plateaux (fig. 12 et 13), présentant des entailles prtmoncées pour assurer une tenue parfaite et solide. Le courant déterminantrarc électrique nécessaire pour de telles soudures doit être de grande intensité et ne saurait être adopté actuellement que pour des

(1) Les ûgoree se rappurteat aux dUpoaitiona indiquées par Tltoiapsoa et

PROCÈDES DE FORGEaGB 1UN3 L'iHDUSTnfB ^

pMits et moyens diamèfres. Les gros diamètres imposeraient des installations trop onéreuses ; il est préférable de s*ea tenir au chauffage dans un four.

Pour les tronçons des arbres d'hélice comportant des plateaux àcbaque extrémité en vue de leur assemblage entre eux, on peut les rapporter et les souder sur emboîtement (fig. 13), en iqilatissant quelque peu l'extrémité de l'arbreet en pratiquant use entaille correspondante dans le plateau. On obtient aiini ^lus de résistance aux moments de torsion qu'avec la soudure sur emboîtement cylindrique. Les plateaux soudés pw les procédés de cbauE&ge ordinaire dispensent d'un étirage trfts proaoneé des lingots; cepmâant, ct»nme un tel étirage est favorable à l'am^icwatioa du m^al, on préfère, avec raison, (Ségager ces plateaux dans la masse sans refoalage des extrémités. Wickers, à ShefDeld confectionne les arbres des machines marines en acier-nickel avec plateaux refoulés à la presse. Ces arbres, pesant jusqu'à 70', proviennent de lingots octogonaux dont on sacrifie la moitié en masselotte. Recuits dans un four de 15°* de longueur sur 3" ,40 de laideur, ils sont trempés ou non à l'huile. Le lingot pourlesgrossesdimensions est coupé à un tour pouvant prendre l'",30 de diamètre, dimension qu'on ne dépasse guère actuellement pour ce genre de pièces.

Les arbres creux légers (fi,g. /4j provenant de manchons étirés en Uibes au laminoir peuvent avoir leurs collets, brides, portées de calice ou autres renflements formés par refoulei»en( sous pression continue longitudinale; les parties sont moulées dans des matrices telles que celles figure 1S et les opérations se fbnt en une ou pluùeurs chaudes looUes. Des mandrins intérieurs sont ordinairement cinployés cMijointcment avec les inatiices.

Les gros arbres creux d'hélices se font en acier comprimé & l'état liquide sous forme de manchon que l'on étire par étauipage énergique au pilon ou de préférence à la presse. Dans les

24 rnooËDÉs te forgbagb dans l'industrie

gros arbres pleins, la partie centrale laisse toujours à désirer en ce qui concerne l'homogénéité; le métal est difficile à serrer même par martelage ou pressage très intense, k cause de la haute température que conserve le cœur; au contraire, l'épaisseur relativement faible d'un arbre creux assure une température plus uniforme et permet de forger la pièce intimement dans toutes ses parties, en faisant usage de mandrins et d'étampes dont les dispositions adoptées pour les presses, sont celles figures 26 et 27 (1).

On pari aussi d'un lingot plein que l'on évide au cœur suivant un diamètre qui correspond à celui prévu. Pendant le foi^eage, le mandrin en acier est introduit et tient coup aux outils. La pièce subit un étirage prononcé au moyen des étampes en V et ce n'est que vers la fin de l'étirage que l'on adopte les étampes semi-circulaires. Autant que possible le mandrin centra), légèrement conique, est creux lui-même pour faciliter le refroidissement par la circulation de l'wr et, s'il est utile, par une circulation d'eau; quand, par exemple, le mandrin serre trop et ne peut étro retiré sans déterminer une contraction rapide, de préférence à un cbaufbge accéléré de la pièce au moment de la remise au four. Il est toujours préférable de munir la presse d'un appareil auxiliaire pour retirer le mandrin. Pour assurer un étirage suffisant, il importe de donner au lingot un diamètre double de celui de la pièce aciievée. Les chutes des abouts sont de 2S à 30 0/0, tandis qu'elles se réduisent à 10 0/0, lorsque le lingot est comprimé. Après refroidissement, la partie supérieure est afiïanchie, puis oa perce le trou central.

Parfois, les arbres de diamètre inférieur à 0",^ sont forgés pleins, puis, ils sont èvidés à l'ajustage. On conçoit qu'ils ne sauraient présenter autant de résistance que ceux forgés sur mandrin. Trop souvent, après les premières passes de tour-

be Googic

PROCÉDÉS DE POSGEAGE DANS l'iNDI'STBIE 23

nage des arbres, on constate des défauts dus aux soufflures qui avoisinaieut la surface des lingots; on arrive à les faire disparaître eu mattant ou repoussant le métal de manière & pouvoir l'enlever dans les passes suivantes. 11 serait plus rationnel de souder la solution de continuité au moyen de l'arc électrique.

Les arbres creu:i , dont le totgeagc nécessite des chaudes plus ou moins nombreuses, sont recuits très uniformément, sont chauffés au rouge cerise pour la trempedansdes fours verticaui, puis plongés dans des bains d'huile contenue dans des puits (le grande capacité. Un nouveau recuit suit cette opération.

La trempe douce répétée peut augmenter de SO 0/0 la ténacité sans trop réduire la ductilité, les caractéristiques de l'acier employé étant : R = 50 à 5S«, exceptionnellement 60^«; A = 20 &, 15 0/0 sur ZOO"". Avec l'acier au nickel adopté pour ces arbres, on obtient avant trempe : R — tjO à 65**; après trempe, 70 à lo"», La teneur en nickel est voisine de 3 àS 0/0.

II est prudent de ne pas avoir recours à la trempe pour améliorer les éléments de résistance, attendu que celte opération est toujours sujette à la production de l'dlures diflicites à constater.

Ortains tronçons d'arbres d'hélices ou de roues de bateaux pèsent jusqu'à 93.000''^ et plus; ils ontdei diamètres extérieurs et intérieurs variant de 0",40 à 0",60 et ©"-.SO à 0",30 (1 ) ; des longueurs de lO"* et plus.

Gros at-bres creux à viroles rivées.

Les gros axes ou arbres creux ayant jusqu'à 1°* de diamètre

et plus sont constituées (fig. 16) par des viroles de fôlc rivées

(I) WhilworU), à Manchester, s'est distingué duisla fabricution de nom' br«ux arbres creux en acier comprimé.

Les forges de Bethléem ei posaient, à Chicago, un arbre deconcheen acier Martin comprimé à 280'i par centimètre carré, de 1ï" de longueur, 0",675 de diamètre, avec un trou central de 0-,235 et du poida de 30', Ua arbre a Ter forgé de 20* de longueur, 0*,&0 de diamètre extérieur, 0**,20 de " ; intérieur, poids de 35'.

26 PROCtD^S DB FOnCSAOB DAMS l'iNDUSTHIE

à couvre-joints longiludinaux et annulaires formés de fers spéciaux tels que des J, en vue d'assurer pJus de raideur.

Le foi^eage et l'assemblage de ces viroles nepréseuteut rien de particulier.

Quant aux tourillons d'extrémité, ils sont pleins ou creux également. Il convient de les forger avec platpau à rebord embouti pour l'assemblage avec la virole adjaceole.

Le tourillon plein peut être soudé avec un plateau épais sur lêtou emboîté, afin d'obtenir une soudure solide, puis le plateau est embouti bài marteau ou à la presse sur maudiins.

Le tourillon creux s'oblient en partant d'un ilan que l'on embouUt au centre en l'étirant; les rebords sont également formés par emboutissage sur mandrins.

Atires et essieux à éUmenis tubulaires (I).

Un autre procédé de construction des arbres et des essieux à éléments tubulaires consiste à emboîter les uns dans les autres plusieurs tubes ou mandions, à section circulaire ou autre, que l'on soude par laminage en cannelures, par martelage ou serrage à la presse sur mandrins. On adopte de préférence des tubes sans soudure et pour empêcher tout déplacement relatif des éléments, on les entoure de fil de fer ou on ménage des saillies qui pénétrent dans les éléments adjacents, au soudage et à l'étirage.

La figure 17 est un arbre massif formé de divers éléments. \^i figures 18 ei 19 se rapportent à un arbre creux: les sections (fig. /SetâOjmonirentque les éléments stait munis de rainures longitudinales qui, pénétrant dans la pièce en contact, assurent une grande surface de soudage et de nombreux points d'attache ou de liaison pour résister aux moments de torsion. Les figures 2/ à Î4 indiquent les dispositions que l'on peut adopter pour les essieux de wagons.

La figure 2S est une pièce creuse k manchons de longueur (t) Procédé MasDesmann. Brevet du 29 octobre 1890.

PROCÉDÉS DE F0BGEA6E DiUtS l'i^DUSTSII 27

variable pour ménager uoe plus forte épaisseur an milieu, en vue de résister à des eSbrts de flexion.

H est difllcile de bien souder entre elles des pièces qni s'MibdtenI, de ces diverses façons; si pour des arbres d'bélice on cberche à obtenir une paroi à métal résistant, les solutions de oODtinailé entre les diverses viroles doivwt réduire la sécurité qu'on attend de ce mode de conslruction, préconisé cependant par un forgeron expérimeaté.

Arbres en /Us d'acier.

En ces dernières aimées, on a proposé l'emploi des arbres d'bâiee en &U d'acier, de préférence à ceux pleins ou crenx en fers ou en acier foi^. Ces arbres sont formés de fils de petit diamètre massés et réunis ensemble par soudure de leurs extrémités. Les tronçons sont munis de mandions permettant de relier par des boulons les différentes paKies de l'arbre.

Les espaces c<Hnpri9 entre les manchons sont enserrés dans de petites bandes métalliques pour maintenir l'eusâmble dei Bts de diaque tronçon.

Un arbre de navire peut comprendre cinq tronçons, d'une longueur totale de 30 à 40" furmés de 23.000 fils d'acier n" 7, chacun de S et ^ de lon^wur avec S.OOO bridures. La résistance d'un tel arbre serut supérieure & celle d'un arbre ]deîil ; l'élasticité aérait suffisante pour que l'arbre se prête aux flexions du navire; les ruptures seraient prévenues; hi construction serait plus économique que celle d'un arbre ordinaire (I).

Les leviers comfffennent un grand nombre de modèles dont Ifîs dimensioiis sont très variables. On y trouve la sim^^e clé de manoeuvre d'un écrou, les puissants vilebrequins des

(IJ Àtmaiet mduUiieUes, juin 1893.

38 PROCÉDÉS DR FORGEAGE DANS l'iNDDSTRIE

machiaes marioes et leurs bielle!> mettant en jeu, pour leur exécution, les plus forts engins de forgeage.

Suivant que les formes sont plus ou moins tourmentées, suivant que les pièces se répètent en nombre suiRsant, les leviers se façonnent par les procédés simples de martelage, d'ètampage ou de matriçage, les éléments étant pris dans une masse unique ou forgés séparément, puis soudés entre eux.

C'est ainsi que les leviers à main (fig. 1, pi. 4) peuvent être exécutés au marteau sur l'enclume en les prenant à la barre, que les clés de robinets, les clés à écrous, celtes pour tuyaux, qui toutes se répètent, sont exécutées en matrices sur ébauches préparées par étirage au marteau mécanique. Les ouvertures des têtes sont ou non venues de foi^e, selon leor grandeur et la disposition du levier.

On ne saurait signaler tous les détails de façonnage de ces organes. Il faut suivre, particulièrement pour les pièces en mouvement subissant l'action des forces vives et d'eiTorls intermittents, les meilleures règles de travail, les procédés qui n'allèrent pas le métal par des déformations trop prononcées.

Signalons cependant quelques particularités se rapportant aux leviers à bras multiples venus de forge avec leur arbre commun, que l'on étampe dans une barre ou lingot de section suflisante, pour permettre de ménager une amorce pour chacun des bras. Chaque tête (fig. S) de levier est foi^iéc séparément avec la longueur de bras convenable que l'on soucie avec l'amorce correspondante, et que l'on dirige suivant l'orientation déterminée, soit en conservant la forme droite, soit en donnant la courbure prévue. Les bras peuvent, de préférence, être obtenus par coudage lorsqu'ils sont aux extrémités de l'arbre. Ils sont d'abord ébauchés, matrices, puis coudés.

Les leviers k bras dans un même plan peuvent ordinairement donner lieu au d^agement du moyeu i^t des tètes, à l'élirage des bras et à leur courhage ou pliage sous angle voulu.

Si les bras sont dans des plans dilTérenls, leur position défini-

t>Ck")oglc

live angulaire est r^Iée par lorsion de la partie d'arbre inlermédiiûre que i'on porte au rouge cerise et, si on le peut aisément, on opère la torsion en laissant Ja pi^ dans le foyer. Si la déviation angulaire eit prononcée, on profite de la cbaude pour étamper quelque peu le tronçon tordu, resserrer les molécules qui ont subi des glissements importants.

Bulles.

Les bielles ou leviers à deux têtes à articulations (fig. 3) doivait généralement comporter une exécution très soignée. Pour les petites et moyennes longueurs, les têtes sont dégagées dans le même morceau que l'on élire pour former le corps de bielle. La pièce est parachevée ou non eu matrices. Si les bielles ont des têtes & œil, elles viennent, de préférence, pleines, afin d'éviter les criques ou autres défauts pouvant nuire & la sécurité. Le travail du foi^ron est ainsi réduit et facilité, le travail supplémentaire d'ajustage ayant une importance relative négligeable.

Lorsqu'une conmiande de bielles d'un même type csl assez imporlanle, par exemple, pour des locomotives, des machines se ^sant en série sur dimensions identiques, on adopte le |>rocédé de matriçage pour les têtes avec amorce de soudage au corps de bielle, qui est étiré et étampé au pilon. Les tètes dites fo'mées viennent aussi pleines de forge; celles à fourcbe ont les branches ouvertes en perçant préalablement un trou d'arrêt du plan de séparation des deux branches que l'on tranche uu couteau ou à la scie, puis que l'on écarte et mandrine (fig. 4). Si dans le fond de la fourche il se produit une crique, il convient de souder un lardon pour relier les hbres rompues et prévenir la tendance an développement de la crique, qui sera ordinairement évitée, si l'on a soin de percer un trou de diamèire suffisant. Ou mieux, et particulièrement pour les fortes dimensions, la fourchette vient pleine d'étiruge du lingot sur les c^tés par aplatissement. On perce deux trous vers le fond

30 PROCÉDÉS DB KOBGEAfil DANS l'iNDVSTR»

de la fourche ; oa scie pour dégager les branches et, suivant le cas, oa perce une série de trous ou ou tranche & chaud le troisième côté qui tieot encore.

Une fourche décote (fig. ^} se façonne d'une manière analogue.

S'il s'agit d'une lôte à chape, le corps de bielle est ïernâaé par une partie prismatique facile à forger; le trou de la clavette reste pldo. La chape {fij. 6) est ébauchée suivant une bande à renflements pour fournir du métal aux angles de coudage, opération qui se rectifie sor mandrin. Quand le corps de bielle {wésenle une double patte d'équerre sur laquelle se fixe la tète, cette patte est obtenue (fig. 7} en fendant et ouvraot l'extrémité après perçage d'un trou d'arrêt; puis le rabattement est régularisé eu étampes ou matrices.

Les têtes dites colliers à grande ouverture pour tourillons renflés des manivelles d'excentriques sont ordinairement en deux parties obtenues par coudage d'une barre étirée en ayant soin de ménager des renflemeota pour les angles des coudes (fig. 8). Une amorce est aussi laissée à la partie à souder avec le corps de la bielle d'excentrique, si le corps est plein.

Les grosses bielles pour machines marines, le plus souvent du type à palier, sont foigéee dans un lingot fortement martelé, étiré au pilon on à la presse. Les têtes viennent pleines, et la partie formant le chapeau est sciée après l'alésage de l'œil et le perçage des trous de boulons assemblant les éléments de chaque tête.

Les fortes bielles se font aujourd'hui en acier fondu doux présentant une résistance à la traction de 4S à ^^ par inilUmëtre carré de section primitive et un allongement de 2S i 20 0/0. Afin de réduire l'importance des chutes des lii^^ts, ceux-ci sont comprimés à l'état liquide-pâteux, dans les aciéries qui ont adopté ce mode de traitement des aciers. C'est la seule raison qui motive l'emploi de ce procédé pour des lingots de grosseur moyenne qui subissent un foi^eage prononcé, & volonté, permettant de faire acquérir au métal les propriëtéâ

PROCÉDÉS DI FCHteEAGB DAKS L INDtJSTRIS 31

mécaniques détenniQées. D va sans dire que les bielleseo user soal recuites après foi^eage. Les grosses bietles sont forées hmgitDdioalemeDt d'outre en cotre, en vne de vérifier par l'aspect dn cœur s'il n'existe pas de défaut grave, tel qu'une csssnre ou une tapure. Oq impose parfois la trempe Jl l'huile après fon^. Silemttal est de l'acierdoux, la trempe suivie du recait peut ne pas présenter d'inconvénient ; mais avec de l'acier midur, il y a toujours lieu de craindre les fêlures vers les parties à sections variables. Il est prudent de s'abstenir de la tr^npe, même très modérée, à l'huile chaude. Notons que, poar recber^ cher les fêlures d'une bielle forée, un moyen simple et le plus souvent efficace consiste à remplir le troa central de pétrole dontlesiofiltratioDs dénotent lessolutions de continuité les plus serrées.

Pour les divers leviers de moyennes dimensions, soumis kdes eflorts répétés et qui le plus souvent changent de direction & chaque oscillation, le fer de ferrailles choisies est encore trë» recherché. Les paquets sont soudés et étirés fortement au pilon, de manière à obtenir le grain fin, à faire acquérir au métal une grande résistance et une grande souplesse.

Un fer à bielle doit présenter une résistance de 38 à 40^> par minimètre carré de section primitive, avec un allongement de 15 à 20 0/0.

Manivelles.

Les manivelles ou le\'iers aoimês de mouvement de rotation continu sont, ou rapportés sur leurs arbres, ou venus de tarf^ avec des parties d'arbre. Suivant la position de ces leviers sur l'arbre et selon la forme qu'ils affectent, on les désigne sous les nomade manivelUs proprement dites, d'excentriques, àevilebreqms. Les différentes dispositions, ainsi caractérisées, sont groupes sur la planche 4.

l^s petites manivelles à main et les grosses manirelles des piissaoles machines de plusieurs milliers de poncelets peuvent doDQer lieu ^ l'application des mêmes procédés de for^eage.

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32 PBOCÉDÉS DI FOBGEA6E DAKS l'iNDUSTBIB

es dimensions des outils étant en rapport avec les dimensions des pièces.

La tâte d'une nuDivelle k main sera façonnée avec amorce de soudage pour la solidariser avec le bras ëtampë séparément, puis recourbé. Le trou de l'œil viendra ou non de forge. Si la manivelle est d'une seule pièce avec son arbre, les deux éléments sont réunis par soudure.

Les manivelles articulées à tourillon et portion d'arbred' une seule pièce ^ont forgées dans un seul massiau de fer ou lingot d'acier doux, le profil étant assez grossièrement éi)auctié en mèn^eant le métal en vue de couder le tourillon et la pariie d'arbre qui ne saurûent être rapportés et soudés, mais doivent avoir leurs fibres non interrompues avec celles du bras du levier (fig. 9).

Autant que possible, il convient que les angles du bras avec le tourillon et l'arbre soientobtus, en vue de faciliter lecoudage. Ce n'est qu'exceptionnellement, pour des manivelles à bras de faible épaisseur et lai^s, soumis à des elToris peu élevés, que l'on opère par soudures à encollage ou à emboîtement, en employant des plaques h souder pour assurer la réussite de l'opération.

La plupart des manivelles de fortes dimensions sont foi^ces sans tourillon et sans tronçon d'arbre ; l'œil de la tête et le trou du moyeu sont percés à l'ajustage. Le travail de forge consiste simplement à marteler ou serrer à la presse une masse sufBsanle en lui donnant la forme ébauchée de l'objet que l'on achève, soit en matrices, si les pièces se répètent en nombre sufQsaut, soitàla cbasae et à l'étampe, sans chercher àobtenir un fini de forge inutile pour une pièce qui doit être dégrossie, parachevée avec soin à l'ajustage, au moyen d'outils à travail rapide et sûr.

Pour les machines motrices de construction soignée, dont les organes à surface polie ne doivent présenter aucune marque défectueuse, mais un aspect dénotant un métal hotno-

PBOCÉDÉS DB FORCEAGI DANS l'iNDUSTRIS 33

èae, on adopte l'acier doux. La manivelle est dégagée à l'extrèmitè d'un lingot sain de dimension suffisante pdur obtenir le moyeu par aplatissement prononcé; le bras et la léte sont étirés ensuite; l'excès de métal estdëcoupéà la tranche et après p^rage la pièce est recuite.

Une simple ou double trempe à l'huile, toujours suivie de recuit, augmente les propriétés élastiques du métal, ce qui TaTorise l'emmanchement de la manivelle sur son arbre à la presse hydraulique, pour en assurer une tenue parfaite sans emploi de calage supplémentaire.

Il en est de même du tourillon que l'on emmanche à Torce à la presse, sans toutefois dépasser ta limite d'élasticité du métal, bien que celle-ci persiste avec toute son intensité même après une déformation prononcée.

Pour les manivelles de locomotives, on recommande l'emploi de fer fin à grain dé qualité extra domiant 38 k 40^' à la rupture et 20 0/0 d'allongement, ou de préférence un acier accusant : R = 48 à 52"* ; A = 20 à IS 0/0.

Si le bouton vient do foi^eavec le corps de )a manivelle, il faut conserver la continuité des fibres dans le coudage en évilant de fatiguer le fer.

Il est souvent imposé une garantie de deux ans : si h service n'atteint pas ce délai, le fournisseur doit remplacer la manivelle à ses frais.

1^ manivelles excentriquesconstituées par de simples tourillons excentrés sur les abouts des arbres, ou des tourillons excen- Irés et renflés situés en un point quelconque d'un arbre, sont oblenuesparétirage sur épaulement prononcé pourles premiers ; les autres sont dégagés dans le corps de l'arbre, ou sont formas par une hande enroulée et soudée (fig. fOj, en ayant soin de tenir sur l'arbre k l'endroit delà soudure une portée renflée pour éîiier que la chaude soudante ne détermine un affaiblîsssmeat de la partie centrale.

Lorsqu'il s'agit d'un arbre de forles dimensions muiiid'excen-

34 FBOCtDifi DE FOBQEAGE DANS l'iND1:STB1E

trique en uq point de sa longueur, et si l'excentrique transmet de grands efforts, on le dégage dans la masse en partant d'un massiau de dimensions capables ne nécessitant aucun refoulement de la pièce (^g. ii).

Les plateaux-manivelles en fer sont soud6s par èbauchemaochon sur portée d'arbre renflée, par soudure à emboîtement (/tg. 12); ou bien, ils sont indépendants et sont obtenus en fer ou en acier par matriçage avec moyeu plein de préférence au moyeu percé à cbaud en matrices.

Dans le cas de plateau indépendant, on prend un lingot cylindrique ou galette que l'on martèle pour l'élargir, t'étamper, l'ébaucher; puis, si le plateau est évidé sur une face (fig. 43). on le matrice sans difficulté en ménageant le bossage du tourillon et celui du moyeu. Si le plateau est à bras variable et comporte une coulisse, celle-ci est faite à l'ajustage. Ces plateauxmanivelles se font aussi en acier coulé que l'on trempe à l'huile et que l'on recuit pour améliorer les qualités du métal.

Arbres coiutés ou vilebrequins.

Les manivelles désignées sous les noms d'arbres coudés ou de vilebrei^uins sont formée» par coudage d'une barre ronde, s'il s'agit de petites et moyennes dimensions. On évite de ménager les renflements des angles par refoulement en étirant une batre de section plus forte que celle de la portion d'arbre faisant cwps avec le vilebrequin.

En vue de pouvoir utiliser une barre de section ^;ale à celle de l'arbre, les angles des coudes sont obtus et on laisse le raccord naturel pris par la pièce. Dans ce cas, s'il existe des collets à la partie droite de l'arbre (/ig. i4), ils sont rapportés et soudés.

Le coudage exact est diflicile à obtenir avec précision à cause des quatre coudes deux à deux symétriques. Il faut surtout se garder de trop manipuler le métal et de fermer les angles au

PBOCÉDÉS DK PORCEAGE bANB L'iNDUSTItlE 30

delà de la v&Ieur déterminée nécessitant de les ouvrir, ce qui est une cause à peu près certaine de produire des criques dans les angles intérieurs de coudage.

Trop souvent de tels défauts existent dans les vilebrequins à coudes droits; ce sont des points défectueux qui limitent la sécurité de ces pièces soumises à des momeats de torsion et de ilexion alternatifs répétés, et qui donnent lieu à des ruptures aoaencint d^ accidents parfois très graves.

Ceprocédédefabricalions'imposecependantpourleferafinde coDserveraux Bbres du métal unedirection, une liaison conlinue. Pour les gros vilebrequins en fer, on préfère souvent les ransUtuer comme des manivelles doubles, en adoplant deux bras rapportés sur les parties de l'arbre (fig. 45); le tourillon est aussi rapporté; les emboîtements se foiitàla presse hydrauliqueàforcesurportéesd'assemblage. Chaque bras vienlde forge S3DS les trous, le perçage à, chaud au poinçon étant de nature à déterminer des criques difficiles à constater. Ces pièces sont donc très simples ; elles sont forgées au pilon dans des lingots d'acier ou dans des blocs préparés tout spécialement avec des riMons de tout premier choix fortement martelés et bien soudés. Avec des arbres vilebrequins en plusieurs parties, le prix de revient est beaucoup moins élevé que celui des arbres en une pièce (1).

Un procédé très employé pour les gros vilebrequins consiste ^ étirer, sous section rectangulaire capable du coude, un massiau ou un lingot, à l'élamper dans les parties cylindriques ou portions d'arbre en laissant des renflements pleins à l'endroit *les coudes f^(/. 16).

Si l'arbre comporte deux ou plusieurs coudes formant une ^ule pièce, les renflements sont épanouis, étalés dans le sens

1'} li\a%\j les essieux coudés eJ> acier des locomotives d'une seule pièce ^ P^ent mojieaDemeat 100 trancs les lOO^t, taadia que cfui en plusieurs psfUes ne coulent que 35 francs. Le prix eât réduit à 20 franca pour les

3G PKOGËDÉS DE FORCEAGE DANS LINDUSTRIE

convenable approximativement dès le début du forgeage; ou mieux après élampage, les coudes disposés suiv-int une même direction sont orientés, sont maiHés par torsion de la pièce réchauffée avec soin dans le tronçon recevant la déformation angulaire. Ici encore, pour ces grosses pièces comme pour les petites, la torsion est donnée en laissant l'arbre dans le four, puis on la complète, s'il y a lieu, ou on la rectifie en la tenant au pilon et en agissant par moyens ad hoc sur la partie libre. Ou a soin de donner quelques coups d'étampes sur le tronçon tordu.

I,es renflements étant disposés dans leurs positions relatives, le métal en excès enire les bras de chaque coude est découpé à la tranche ou dégagé à chaud sur deux faces au moyen de la scie circulaire ou à ruban, et la tranche achève le découpage,

La pièce est ensuite réchauffée par parties pour être parée 1 un marteau de moindre importance que celui qui a foi^, puis elle est recuite au four dormant.

Lorsque l'arbre est usiné sur place, le dégagement du vileb'-cquin se fait le plus souvent après recuit et à froid, par perçage, découpage à la mortaiseuse, ou mieux à la scie à ruban.

Ce procédé convient pour les vilebrequins à bras très rapprochés construits en fer extra de texture grenue, en acier fondu doux ou demi-dur apte à s'améliorer par les actions de la trempe à Thuile et des recuits.

Un autre moyen comprend le fofgeage des deux bras en un seul bloc (fig. 17)^ l'étampage du corps de l'arbre et des plateaux d'assemblage; le sci^e suivant ahc du bloc apK s ajustage et tournage de la pièce; le tourillon du coude est eubuite rapporté par emmanchement à force à la presse.

Ou bien encore (fig. 48) chaque tronçon d'arbre adjacent est forgé avec deux p:ittes d'équerres; de même le tourillon du vilebrequin présente deux pattes de chaque côté.

Les différentes parties étant achevées â l'ajustage, les pattes correspondantes sont assemblées à queue d'hironde, et quatre

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PROCÉDÉS DE FOHGBAGB DANS l'iNDUSTRIB 37

boulous complètent l'assemblage; les bras sont ainsi formés par la réunion des pattes.

Le forgeage des pattes ne compose aucun coudage, elles sont étirées, dégagées dans la masse avec chasses et étampes en partant d'un lingot à section carrée, de côté un peu supérieur au djamëtre du plateau de l'arbre qui est élampë dans la masse également. On peut ainsi employer des lingots moius forts ea section, forger avec un rapport d'élirage d'environ S et ne pas tiop tounnenter le métal pour dégager les parties cylindriques.

Les essieux coudés des locomotives sontenferfinouen acier fondu sur sole de qualité exceptionnelle présentant les caraclérisliques R = S0'«, A = 200/0. Des essais se font actuellement avec l'acier nickel (1).

Les lingols, fortement corroyés, ne doivent présenter aucun défaullel que lignes, criques, etc. Us serap portent à deux, trois oit

(1) Nous avons tout dernièrement soumis à des essais de traction et de lortion des éprouveltes d'acier au oickel provenant d'un essieu de locomotiie mis en service A titre d'essai à la C'"...

Us Élémeols de ces expérieDces nous ont paru intéressants à signaler ici. Toutes les éprouveties de forme cylindrique ont été recliCées à une longueur de 100— et i un diamètre de 14".

Les essais de traction dénotent un métal très apte à subir de grands efforts de traction, i bien résister aui tractions vives et cela i l'état naturel. La trempe a eu poar effet d'abaisser quPique peu l'éDergie vive des éprouvettes Ionien relevant la limite d'élasticité Rf. La comparaison, avec lesélémenls d'un bon fer soudé, fait ressortir des rapports de ténacité Re, R Toisins de S et pour celui des énergies de ruptuie un rapport de 2,35. Le métal trempé et recuit s'est très peu amélioré. Les cassures de traction étaient superbes.

En ce qui concerne la torsion, la trempa a eu pour effet d'élever sensi- Uement le moment maiimum de rupture, mais l'arc de torsion s'est réduit d'noe fa^n étonnante et, par suite, l'énergie de rupture également. Le

rapport — ■= 0,06i, de même qae celui — ^ 0,18 causent une véritable

surprise; ils montrent que, pour les pièces soumises à la torsion, il ne convient pas de chercher à les tremper quelque peu. A l'état recuit après trempe, le métal accuse sensiblement les mêmes valeurs qu'à l'état naturel. Il semblerait donc qu'avec cet acier nickel dont nous n'avons pas, à regret, la composition (ee doit être C = 0,i àû,5; Ni = 3 à 4 0/0), il est inutile, linon dangereux, de 1c soumettre à la trempe.

En comparant les éléments de torsion de cet acier avec ceux du fer, on voit qu'un bon fer soudé peut, avec raison, encore être recherché, de prù-

38 PBOCÉDÉS DE F

qualreloDgueursd'esaieux pesant environ 2.000^* chacun. L'étirage à la presse (2 à 3.000*), de la totalité du lingot se fait en deuxou trois chaudes, en un temps très court (SO à 30 minutes par essieu). Pour obtenirdes surfaces nettes, on achève avec un pilon qui se trouve à proximité de la presse et en projetant de

féreoctià ud acier, pour les pièces de torsion dont la grosseur n'impose pas le mêlai fondu.

Les cassures de torsion de l'acier étaient bmsques, nellea, d'dquerre; le cisaillement très accusé sans arrachements, toutes caractéristiques s'éloigna nt beancoup de la cassure du fer.

Les diagrammes de ces essais parleraient mieui que les chiffres de ce

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