Brevet FR2050311A1 — publié le 19710402

La présente invention se rapporte à un procédé pour former des articles tubulaires à une ou plusieurs parois et, en particu- lier, les tubes minces quelle que soit la forme de leur section. L'invention vise également une machine pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus qui, outre une réalisation simple et économique, est d'utilisation particulièrement pratique. Le procédé suivant l'invention se caractérise par le fait que l'on soumet un tronçon tubulaire à des pressions radiales et axiales combinées ausqutà l'obtention du profil recherché donné par des moyens de formage extérieurs audit tube0 Selon un aspect de l'invention, le formage est réalisé en deux temps, un premier temps, dit de préformage, consiste à donner des ondes dont la longueur définit la valeur d'un soufflet, en même temps qu'est effectué le blocage des organes de formage extérieurs précités et un second temps au cours duquel le formage proprement dit est effectué de manière continue et progressive, comme déjà dit plus avant. Selon un aspect de l'invention, les poussées radiales sont effectuées hydrauliquement de l'intetrieur vers l'extérieur de 1' élément tubulaire à former, tandis que les poussées a-siales sont effectuées par 11 intermédiaire d'un organe de poussée tel qu'un vérin coopérant avec un équipage mobile portant le ou les élémerEa à former. L'invention vise également une machine pour la réalisation de tels articles, machine caractérisée par le fait qu'elle comprend entre deux branches verticales d'un châssis, un équipage mobile suivant une direction horizontale, ledit équipage portant un mandrin susceptible de rotation selon une direction perpendiculaire à la précédente, une branche du chassie portant des moyens de poussée, et l'autre branche un organe hydraulique ou pot à pression relié à une source de fluide, l'équipage mobile et l'organe précité comportant des chambrages de butée en vis-à-vis avec moyens d'étanchéité pour les extrémités du tube dont la partie intérieure est en communication à travers le mandrin avec le pot à pression. Un tel procédé et une telle machine dont on appréciera la simplicité offrent de multiples avantages. Un avantage important est qu'il est possible de suivre de visu pendant le formage proprement dit les déformations progressives imposées, ce qui permet, éventuellement, d'arrêter le fonc tionnement de la machine dans le cas d'incidents de fabrication ou de procéder à des rectifications en cours de formage. Un autre avantage important est que la machine permet un formage lent autorisant-le bon écoulement du métal suivant la forme désire @@@ restant maître, durant toute l'opération, desconditions de presssion internes et de vitesse d'avancement du flambage. Il convient de remarquer que les matériaux utilisés étant parfois très coûteux a: machine, d'une sécurité remarquable dans le fonctionnement, rédu' notablement les pertes et rebuts pour malfaçons occasionnées par des procédés de formage plus rapides, En outre, un autre avgntag@ important est que la machine s#i- vant l'invention permet la fabrication d'articles de diamètre et de formes très différents moyennant une gamme#d'outillage, frettes et autres appropriés, indépendants. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressoDç tiront d'ailleurs de la description qui va suivre donnée i titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique de la machine en éleva-~ tion de face les figures 2 à 7 illustrent différentes phases successives pour l'obtention d'un soufflet la figure 8 montre une variante de réalisation d'an soufflet avec chambrage. Dans la forme de réalisation choisie et représentée, la machine comprend un bâti indiqué globalement en 10 comprenant une embase 11, deux prolongements latéraux 12, 13 respectivement s'é- tendant vers le haut et définissant une cavité 14. Le prolongement 12 porte un pot à pression 15 à axe horizon- tal qui est relié par tubulure 16 à un générateur de fluide sous pression 17 régulé par un distributeur 18. En dérivation,# sur la canalisation 16, il est prévu un dispositif limiteur de pression 19 débouchant dans un récipient 20. également en dérivation, la canalisation 16 est équipée d'un premier appareil de mesure 21 destiné à mesurer les faibles pressions de préformage dans le pot à pression, et d'un second appareil 22 isolé du précédent-par une vanne 23 et qui est lui, destiné la-mesure des fortes pestions développées au cours des phases de formage proprement dits, A l'opposé, le prolongement vertical 13 porte un organe de poussée, par exemple un vérin 24 avec tige 25, comme illùatré, ce vérin étant situé dans l'axe du,pot à pression 15 précité, Vers l'extérieur, le vérin est relié par tubulure 26 à travers un distributeur 27 à une pompe hydraulique 28, tandis que, en dérivation, la tubulure 26 est reliée, d'une part, à un limiteur de pression 30 débouchant dans un récipient 31 et, d'autre part, à un appareil de mesure 32 pour l'effort de flambage, cet appareil étant dans le cas considéré un manomètre et l'effort de poussée étant obtenu par vérin Il est bien entendu que les efforts de poussée pourraient être obtenus de manière différente par vis ou autres. La tige 25 du vérin 24 est, à son extrémité libre, adaptée à coopérer avec un équipage mobile indiqué dans son ensemble en 35, tandis que la partie terminale du pot à pression 15 située du ctté de la cavité 14 comporte dans une tête 36 un chambrage 37 avec joint d'étanchéité 38 dont l'utilité apparaîtra dans ce qui va suivre.L'équipage mobile précité comprend un chariot 40 déplaçable axialement aux vérin 24 et pot à pression 15, sur des rails hauts 41 et bas 42 fixés sur le fond 43 de la cavité et sur une plaque supérieure 44 liée au buts. Le chariot présente un corps 45 qui est monté pivotant sui- vant un axe vertical 1 sur des porte-galets 46, 47. Ce corps comporte lui-m#me un chambrage 48 avec joint d'étanchéité 49, et un mandrin axial 50 percé de trous 51 dont l'utilité apparaîtra plus loin. Il egt en outre prévu, sur le trajet du vérin de poussée 24 un micro-contact 52 adapté à régler l'approche à distance de la tige 25. Le fonctionnement de la machine ciidessns décrite peut s'a- nalyser de la façon suivante, où il sera pris comme exemple la réalisatidn d'un élément de raccordement du type à soufflets uti lisable notamment pour le raccordement de tubulures suJettes à des dilatations. Dans une première phase 1'équipage mobile 35 est placé en position reculée, comme il est bien visible à la figure 3, le vérin 24 n'étant pas aliment ; dans une seconde phase, on fait pivoter le mandrin 50 autour de son axe I-t, puis on engage sur ce mandrin d'abord une cale 53 puis le tube à former "e" jusqu'à ce qu'il bute par une extrémité au fond du chambrage 48 où se réalise l'étanchéité. Autour du tube T à former sont ensuite mis en place des gui des extérieurs tels que frettes ou autre. En particulier aux figures 5 et 6, il est illustré de, guides extérieurs sous forme de frettes "r", elles-mSmes constituées en deux demi-parties 55, 56 à assemblage rapide du type à encliquetage à baïonnette non représenté parce que connu en soi, sur des cages 57. Lorsqu'un nombre prédéterminé de guides extérieurs ont été engagés autour du tube, ils sont maintenus espacés suivant des valeurs prédéterminées au moyen de peignes 58 ou autres organes analogues (voir à la figure 5 en particulier). Il convient de remarquer qu'un outillage de guides extérieurs, tel que ci-dessus, est approprié à chaque genre de travail suivant le résultat recherché et en particulier selon la nature des matériaux à former, l'amplitude des dé#formations, etc.. Une seconde cale 53' est engagée sur le mandrin et l'équipage 35, ainsi pourvu, est alors pivoté sur l'axe 2-I, de sorte à amener le mandrin et ses tubes dans l'axe Y-Y des vérins et pot à preasion. On introduit ensuite 11 extrémité libre du mandrin, et ta ou des tubes à former dans le chambrage 37 du pot à pression où se réalise l'étanchéité. Cette dernière phase est obtenue en manipulant le distributeur 27 qui, actionnant le vérin 24, amène le piston 25 d'abord au contact de l'attelage mobile 35, à la suite de quoi il provoque l'avancement de ce dernier (flèche f figure 1) jusqu'à une position prédéterminée par le micro-contact 52. Â ce moisent, le ou les tubes à former sont par leurs extrémités respectives en butée, d'une part, au fond du chambrage 48 du corps de chariot et, d'autre part, au fond du chambrage 37 du pot à pression, l'étanchéité étant quant à elle réalisée par les joints 38 et 49 respectivement.L'organe de poussée, plus précisément le vérin 24 a accompli sa première fonction d'accostage et reste à l'arrêt. Par le distributeur 18, le fluide sous pression est alors admis (iigure 5) dans l'enceinte formée par le pot à pression 15, le mandrin creux 50, et le tube à former "T" Jusqu'à une pression de préformage déterminée qui est lue sur le premier appareil de con truble 21. Ce préformage a pour but de réaliser un début de dilatation du ou des tubes qui créé entre les frettes r des ondulations won ce qui a pour effet de maintenir les frettes solidement sur le tube à former, celles-ci n'étant plus déplaçables axialement sur le tube. A ce moment les peignes d'écartement 58 ou autres cales sont ôtés, Le rôle du micro-contact 52 est annulé et on isole l'aDpa- reil de contrôle 21 en manoeuvrant la vanne 23 9 l'appareil 22 destiné à mesurer les pressions en cogrs de formage est alors actif. A partir de ce moment, la machine peut être "pilotée à vue" par l'opérateur qui voit se dérouler devant lui toutes les phases continues et successives du formage du tube. En effet par actions simultanées ou non sur les distributeurs 18 et 27, l'opérateur peut à loisir augmenter ou diminuer la pression du liquide dans l'enceinte précitée, ou bien augmenter ou diminuer l'effort de poussée en flambage, étant entendu que les pression et effort de poussée en question ne peuvent dépasser un certain seuil imposé par les limiteurs 19, 30 respecti- vement associés au circuit du pot à pression et au circuit du vérin de poussée. Donc, du fait de la bonne visibilité du tube en cours de formage, des actions combinées du liquide sous pression dans l'en ceinte, et de l'effort de poussée axiale développé par le vérin, ces deux facteurs étant réglables à volonté, on réalise le formage dans des conditions excellentes. A la figure 6, qui est une phase intermédiaire, après extraction des peignes, on voit que les ondes indiquées en 0' sont nettement plus accentuées que dans -l'exemple précédent0 A la figure 7, le formage du ou des tubes est terminé, du fait que plus aucun Jeu ne subsisté entre les différents éléments de cales, frettes, corps de chariot et partie correspondante du pot à pression.On comprend aisément que les ondes O" ont une profondeur et une épaisseur déterminées par ces guides extérieurs, Pour extraire l'article formé, qui comporte à ses extrémités des viroles de raccordement (indiquées en V et V1), on met le pot à pression 15 à l'air libre ; la tige 25 du vérin de poussée 24 est ramenée en position inactive, ctest-à-dire vers la droite, flèche f2 ; l'ensemble équipage, tube, guide extérieur est amené vers l'arrière pour le dégager du pot à pression et permettre la rotation du mandrin porte-pièce autour de l'axe x À ce stade, tout lrensemble tube, frette, cale, peut Entre ôté en vue de démontage hors de la machine ou bien on peut ôter les éléments séparément par le démontage des cales 53', cages 57, et frettes 55, 56, permettant l'extraction de l'article ob#enu. Il est à noter que, comme il est bien visible à la figure 8, analo- gue dans ses grandes lignes à la figure 7, il peut etre prévu une cale 60 comportant un évidement 61 avec fond tronconiEue 62 adapté à constituer un chambrage 63 prolongé par une virole de raccolc dement 64. Bien entendu l'invention n1 est pas limitée à la forme de réalisation choisie et représentée, laquelle est au contraire susceptible de modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention, c1 est ainsi qu'avec ce procédé et la machine ci-do- sus décrite il est aisé de réaliser tous types de formages d'élé- ments tubulaires ; on peut par exemple réaliser des olives dans le courant d'un tube, ou encore ménager des logements circulaires également dans un élément tubulaire en vue de la réception de joints d'étanchéité, ou autre. Suivant une autre application, les dispositions suivant l'invention permettent aussi la formation d'ailettes sur tube pour réaliser par exemple un échangeur de chaleur, etc... REVENDICA2IONS 1) Procédé de formage d'objets tubulaires, caractérisé par le fait que l'on soumet un tronçon de tube à des poussées radiales et axiales combinées jusqu'à l'obtention du profil recherché donné par des organes de formage extérieurs et entourant le dit tube. 2) Procédé de formage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les poussées radiales sont décomposées en deux temps, un premier temps dit de préformage consistant à former des ondes donnant la valeur d'un soufflet en même temps que le blocage des organes de formage, et un second temps de formage effectif progressif et continu. 3) Procédé de formage selon les revendications 1 et 2 carac térisé par le fait que les poussées radiales sont dirigées de 1' intérieur vers l'extérieur, les organes de formage ceinturant le tronçon tubulaire. 4) Machine pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisée par le fait qu'elle comprend entre deux branches verticales d'un châssis, un équipage mobile porte#ndrin qui est déplaçable entre les dites branches, une branche portant des moyens de poussée pour l'équipage mobile contre un pot à pression porté par l'autre branche, le dit équipage mobile et le dit pot comportant des chambrages de butée avec moyens d'étanchéité par les extrémités du dit tube qui est par l'intérieur en communication avec le pot à pression. 5) Machine suivant la revendication 4, caractérisée par le fait que les moyens de poussée, et l'organe hydraulique ou pot à pression ont leurs axes en alignement, les dits moyens de poussée consistant en un vérin hydraulique usuel. 6) Machine suivant les revendications 4 et 5, caractérisée par le fait que l'équipage mobile comprend un chariot porte-mandrin déplaçable entre les moyens de poussée et le pot à pression entre une position reculée où le mandrin peut être pivoté et saillant à l'extérieur de la machine pour son chargement ou son déchargement et une position active de travail où il est dans l'alignement des moyens de poussée et du pot à pression. 7) Machine suivant la revendication 6 caractérisée par le fait que le chariot comporte un corps de chariot rotatif sur des axes associés à des embases porte-galet roulant sur des rails respectivement supérieurs et inférieurs disposés entre les branches précitées. 8) Machine suivant la revendication 7, caractérisée par le fait que le mandrin est un tube creux percé de trous, qui est solidaire du-corps de chariot. 9) Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes 4 à 8 caractérisée par le fait que le vérin de poussée est alimenté par un appareillage comprenant une pompe hydraulique, un distributeur manoeuvrable, un appareil manométrique de contrôle à pression, un limiteur de pression, tandis qu'un micro-contact disposé sur le parcours du vérin est adapté à régler la course d'approche du dit vérin contre l'équipage. 10) Machine suivant l'une quelconque des revendications pré cédentes, caractérisée par le fait que le pot à pression est alimenté par un générateur de liquide sous pression, un distributeur, un limiteur tandis que des appareils de contrôle manométriques disposés en dérivation et pouvant être isolés l'un de l'autre sont adaptés à donner des pressions basse pour le préformage, et haute pour le formage.